Le poisson rouge commun, les petits ménés, le tétra préféré de l'aquarium, la célèbre anguille électrique, l'énorme poisson-chat géant du Mékong qui pèse près de 700 livres, le piranha aux dents grinçantes, le poisson zèbre bien étudié - tous ces poissons ont quelque chose en commun. Outre le fait de posséder des structures osseuses spéciales qui transmettent des ondes sonores de la vessie natatoire à l'oreille interne, ce qui leur confère des capacités auditives égales ou même supérieures à celles des humains, ils sont membres d'Ostariophysi, un super ordre de poissons osseux dont plus de 10, 300 espèces en 1, 100 genres et 70 familles.

Mais si nombre de ces espèces sont bien connues, les relations d'ordre supérieur entre eux ébranlent les ichtyologues à ce jour.

"Il n'y a pas de consensus sur les relations évolutives entre ces principales lignées d'ostariophysaires, et différentes études ont récupéré presque tous les arrangements possibles de relations entre les Gymnotiformes [anguilles électriques et poissons couteaux], Siluriformes [poissons-chats], et les deux sous-ordres des Characiformes [carpes et ménés] ; ensemble, les trois ordres sont appelés les Characiphysi." - Chakrabarty et al, 2017

Dans un article publié sous forme imprimée en Biologie systématique aujourd'hui, des chercheurs, dont certains des plus grands noms de l'ichtyologie du LSU et des universités et musées des États-Unis et du Mexique, ont utilisé des régions hautement conservées de génomes animaux, appelés éléments ultraconservés (UCE), pour compiler l'une des phylogénies de poissons les plus riches en données à ce jour. Les auteurs de l'étude, y compris les membres du corps professoral de LSU Prosanta Chakrabarty et Brant Faircloth, voulait découvrir comment un groupe de poissons qui comprend tout, des piranhas aux poissons-chats, qui ne se ressemblent généralement pas, pourraient être si divers et pourtant étroitement liés.

Ces chercheurs voulaient également déterminer si certains poissons Ostariophysi pouvaient sembler similaires et pourtant être plus éloignés sur le plan de l'évolution qu'on ne le pensait auparavant. Ils ont utilisé des centaines d'UCE (éléments génétiques) à la fois pour reconstituer un arbre de vie pour ces poissons. L'arbre de vie pour ces poissons tel que nous le connaissions auparavant était basé principalement sur la morphologie (des caractéristiques telles que les structures squelettiques et les caractéristiques du système nerveux), ou juste quelques gènes.

« Les UCE ont été découvertes peu de temps après le projet du génome humain ; ce sont des régions étranges du génome, ou l'intégralité de notre ADN, qui restent relativement conservés pendant de longues périodes de temps, ce qui les rend faciles à trouver et à obtenir par centaines, " dit Prosanta Chakrabarty, le premier auteur de l'étude et conservateur des poissons au LSU Museum of Natural Science. « Nous ne comprenons pas pleinement leur fonction ou leur objectif, mais les gens de l'UCLA et du LSU, entre autres, commençaient à utiliser les UCE pour mieux comprendre les relations profondes dans les parties les plus difficiles à gérer de l'Arbre de Vie. »

Grâce aux technologies de séquençage de l'ADN de nouvelle génération, les chercheurs de LSU et au-delà se sont mis au travail pour redessiner l'arbre de vie pour les principales lignées d'ostariophysaires. Leur dernier article en Biologie systématique établit des relations surprenantes pour les Characiformes, un ordre de poissons à nageoires rayonnées comprenant des tétras et des piranhas qui est l'un des groupes les plus controversés de la systématique des poissons. Chakrabarty et ses collègues ont découvert que malgré certaines morphologies similaires, les poissons des deux sous-ordres des Characiformes Citharinoidei et Characoidei sont plus étroitement liés aux autres clades d'ostariophysaires qu'entre eux.

« Les relations majeures de ces deux groupes, les characines et citharinoïdes, ne les a pas montrés comme les plus proches parents l'un de l'autre, " dit Chakrabarty. " Ce sont des poissons argentés à pleines dents, et nous avons trouvé que les characins (y compris les tétras) sont plus étroitement liés aux poissons-chats qu'aux citharinoïdes. Nous concluons que les Characiformes sont paraphylétiques, ou qu'ils ont plus d'une origine unique. Vous vous attendriez à ce que les piranhas et les poissons-tigres africains soient étroitement liés rien qu'en les regardant, mais les caractéristiques que l'on pensait auparavant les unir étaient en réalité nées d'une convergence plutôt que d'une ascendance partagée. »

Élucider comment les espèces de l'arbre Ostariophysi sont liées les unes aux autres peut aider les chercheurs à mieux comprendre comment ce groupe, qui contient plus d'espèces que les oiseaux ou les mammifères et comprend les animaux qui communiquent avec l'électricité, son et phéromones, a eu tellement de succès. L'utilisation de la connaissance des relations au sein de ce groupe de poissons qui a évolué sur l'ancien super continent Gondwana peut également nous aider à mieux comprendre comment l'Inde, Madagascar, Australie, Antarctique, L'Afrique et l'Amérique du Sud faisaient autrefois partie d'une même masse continentale qui s'est séparée. Les relations entre les espèces peuvent nous en dire beaucoup sur la géographie ancienne et d'autres conditions environnementales.

"C'était peut-être le papier le plus difficile sur lequel j'ai jamais travaillé, " a déclaré Chakrabarty. " Cela a été plus de quatre ans de travail avec de nombreux collaborateurs. Les Ostariophysi sont un groupe de poissons particulièrement problématique à comprendre non seulement en raison de leur taille et de leur aire de répartition sur tous les continents, mais parce qu'ils ont évolué il y a plus de 100 millions d'années - et apparemment, selon notre travail et celui des autres, l'origine des grands groupes s'est faite très rapidement. Notre espoir était que les UCE seraient en mesure de séparer les relations de chacune des principales lignées. »

L'un des aspects les plus difficiles du projet de recherche a été d'analyser les énormes quantités de données de séquençage recueillies à partir de spécimens de poissons représentant plus de 30 espèces collectées dans le monde entier par le Musée américain d'histoire naturelle et le laboratoire de Chakrabarty au LSU Museum of Natural Science. Mais le travail acharné a ses récompenses. Cette semaine, Le nouvel arbre de vie Ostariophysi de Chakrabarty et ses collègues a fait la couverture de Biologie systématique , avec l'art de couverture développé par le chercheur d'oiseaux du musée LSU Subir Shakya, également un talentueux illustrateur et artiste scientifique.