Dans l'évolution des tétrapodes, la position du membre postérieur s'est diversifiée avec la formule vertébrale, qui est le nombre de petits os formant la vertèbre. Tétrapodes, comme le nom l'indique, sont des espèces qui ont quatre pieds. Cependant, ce groupe comprend également de nombreux autres animaux sans quatre pieds ni aucun pied, comme les serpents et les oiseaux. C'est parce que les tétrapodes incluent tous les organismes, vivant et éteint, qui descend du dernier ancêtre commun des amphibiens, reptiles et mammifères, même s'ils ont secondairement perdu leurs "quatre pieds".

Bien que les chercheurs étudient depuis longtemps l'anatomie des tétrapodes, comment la position spécifique à l'espèce des parties du corps de ces espèces, par exemple, la position des membres postérieurs le long du corps—se forment au début du développement reste incertaine. Élucider ce mystère sera une étape majeure de la biologie de l'évolution.

Cette pièce cruciale du puzzle a finalement été trouvée par une équipe de chercheurs de l'Université de Nagoya au Japon. Les chercheurs ont démontré qu'une protéine appelée GDF11, qui est impliqué dans le développement embryonnaire, joue un rôle essentiel dans la position éventuelle des vertèbres sacrées et du membre postérieur. Les résultats de l'étude ont été publiés en juillet 2017 dans Écologie et évolution de la nature .

"Chez des souris de laboratoire qui ne produisent pas la protéine GDF11, nous avons noté que les vertèbres sacrées et les membres postérieurs sont plus décalés vers l'arrière, " dit Yoshiyuki Matsubara, chercheur à la Division des sciences biologiques et premier auteur de l'étude.

Pour arriver à cette conclusion, l'équipe de recherche a commencé par analyser le modèle d'expression du gène d'intérêt et à examiner la relation entre le modèle et la position prospective de la colonne vertébrale et des membres postérieurs à différents stades de développement chez les embryons de poulet. Prochain, ils ont testé si le positionnement des membres postérieurs peut être manipulé en modifiant le moment de l'activité de GDF11 dans les embryons. Dernièrement, élucider pleinement le rôle de GDF11 dans la diversification de la position des membres postérieurs chez les tétrapodes, l'équipe a examiné la corrélation entre l'expression de Gdf11 et le positionnement des membres postérieurs chez huit espèces de tétrapodes, y compris la grenouille africaine à griffes, Tortue chinoise à carapace molle, gecko ocelot, Serpent rayé japonais, poussin, Caille, émeu et souris.

"Nos résultats suggèrent également que le positionnement des membres postérieurs spécifiques à l'espèce peut avoir été un effet du changement dans le moment ou le taux d'événements dans le gène qui exprime GDF11 au cours du développement embryonnaire, " a déclaré Takayuki Suzuki, dernier auteur de l'étude.

Selon leur conclusion, les serpents ont un long tronc car le moment de l'initiation de l'expression de Gdf11 au stade de développement est beaucoup plus tardif que celui des autres espèces de tétrapodes.

Sur la base des présentes observations, les chercheurs proposeront un modèle pour expliquer le couplage du positionnement sacré-membre postérieur dans l'évolution des tétrapodes. Cela conduira à une meilleure compréhension de la diversification des positions des membres postérieurs des tétrapodes spécifiques à la lignée, une information précieuse dans le domaine de l'évolution.