Cependant, un minuscule zooplancton écumant la surface des océans de particules alimentaires microscopiques remet en question cette hypothèse. Des chercheurs de l'Université d'Osaka, de l'Université de Barcelone et de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) ont analysé le génome d'Oikopleura dioica de la mer intérieure de Seto, de la Méditerranée et de l'océan Pacifique autour des îles d'Okinawa. ont soulevé de nombreuses questions sur la spéciation et le rôle de la localisation des gènes dans le génome.

Leurs résultats ont été publiés dans Genome Research . "Oikopleura ouvre de nouvelles voies dans la recherche génomique", déclare le Dr Charles Plessy de l'unité de génomique et de systèmes de régulation de l'OIST et co-premier auteur de l'article.

"En tant qu'animal modèle, cela nous permet d'étudier les mécanismes des modifications du génome en laboratoire lorsqu'elles se produisent à très grande échelle et à une très grande vitesse, ce qui constitue une énorme opportunité."

Oikopleura dioica est un minuscule zooplancton qui habite la surface des océans dans le monde entier et qui est utilisé comme organisme modèle en biologie du développement.

En tant que cordé, l'organisme partage des traits génétiques et développementaux clés avec les vertébrés, notamment la présence d'une notocorde, qui est un faisceau nerveux central semblable à une corde, semblable à une colonne vertébrale, mais sans os. De plus, son génome compact, le plus petit génome animal non parasitaire signalé à ce jour, facilite l'analyse génomique à grande échelle.

La tour génomique de Babel

Les chercheurs ont travaillé sur trois lignées d'Oikopleura dioica échantillonnées dans trois mers du monde, mais bien que les caractéristiques morphologiques, comportementales et écologiques des lignées soient pratiquement les mêmes, les génomes diffèrent énormément.

Considérez le génome comme un langage partagé entre tous les membres d’une même espèce, stocké dans le noyau de chaque cellule et contenant l’ensemble complet du matériel génétique nécessaire à la création de cette espèce. Tout comme la grammaire détermine la disposition des mots pour transmettre des significations spécifiques, les unités d'information de base du génome - les gènes - sont régulées les unes par rapport aux autres lorsqu'elles sont transcrites et traduites en éléments fondamentaux de la vie, les protéines. .

La régulation des gènes implique plusieurs facteurs qui ont un impact sur l'activation ou le taux de transcription des gènes, tels que d'autres gènes, des molécules dans la cellule, des hormones et bien d'autres.

Ce qui est curieux à propos du génome d'Oikopleura dioica, c'est que les langues des trois lignées ne semblent pas correspondre, bien qu'elles aient des caractéristiques physiques presque identiques. Autrement dit, la « signification » produite par leurs gènes est pour l'essentiel la même, alors que les langages génomiques sont très différents entre eux.

Les chercheurs utilisent le terme « brouillage » pour décrire le phénomène observé chez Oikopleura dioica, un terme originaire de la linguistique pour désigner un phénomène par lequel des phrases sont formulées en utilisant une variété d'ordres de mots différents sans aucun changement de sens.

Bien que ce phénomène ne se produise pas en anglais (mais se produit en japonais et dans d'autres langues), un exemple anglais serait si la phrase « le génome d'Oikopleura dioica est hautement brouillé » pouvait être réarrangée en « hautement brouillé Oikopleura dioica, le génome de est » sans changement de sens. Alors que les réarrangements génomiques sont communs à toutes les espèces et que le brouillage du génome a été observé chez quelques espèces sur une très longue période, Oikopleura dioica dépasse ce que l'on pensait auparavant possible.

Évolution à une vitesse vertigineuse

Les chercheurs ont comparé les séquences génétiques des trois lignées, ce qui les a amenés à estimer qu'elles partageaient un ancêtre commun il y a environ 25 millions d'années, les lignées de Barcelone et d'Osaka étant plus étroitement liées que la lignée d'Okinawa, ayant divergé d'environ 7 millions d'années. il y a. À titre de comparaison, les humains ont divergé des souris il y a 75 à 90 millions d'années.

À partir de leurs analyses phylogénétiques, les chercheurs ont estimé le taux de réarrangements génomiques pour différentes espèces comme mesure quantifiable de la rapidité avec laquelle elles évoluent. À partir de là, les chercheurs ont découvert que le taux d'Oikopleura dioica est plus de dix fois supérieur à celui des espèces comparables d'ascidies Ciona.

Comme le dit le Dr Michael J. Mansfield de l'unité et co-premier auteur de l'article :« L'Oikopleura est l'un des animaux à l'évolution la plus rapide au monde. Les animaux, en particulier les cordés, ne réorganisent normalement pas leur génome à ce point. , à cette vitesse."

Avec tout ce brouillage génomique qui a lieu entre les lignées d'Oikopleura dioica, d'un point de vue génomique, il est mystifiant qu'elles puissent conserver des caractéristiques aussi similaires.

"Nos résultats suggèrent que même si l'organisation génomique est importante, en particulier pour quelque chose d'aussi complexe que l'être humain, nous ne devrions pas oublier les gènes individuels", suggère le Dr Plessy. L'étude des gènes et des génomes peut offrir deux perspectives différentes sur le même phénomène. Comme l'explique le Dr Mansfield :« Il y a des scientifiques qui étudient l'anatomie et d'autres qui étudient les neurones individuels, mais tous deux répondent à des questions sur le cerveau. »

Qui demande ?

Le brouillage du génome soulève d’importantes questions sur l’évolution et la classification de la vie en espèces. D'une part, les chercheurs montrent que même si les trois lignées d'Oikopleura dioica sont quasiment identiques morphologiquement et fonctionnellement, leurs génomes sont extrêmement brouillés, ce qui pourrait laisser penser qu'elles appartiennent à des espèces différentes, même si les chercheurs soulignent que leur intention n'est pas de classez-les ici. D'un autre côté, l'expression génique brouillée mais analogue pourrait mettre en garde contre une dépendance excessive à l'égard de la génomique pour classer les espèces.

En fin de compte, cependant, « les espèces n’ont pas besoin de nous. Si vous supprimez les humains, les animaux sont les mêmes – peu importe la façon dont nous les classons », comme le dit le Dr Plessy. Au lieu de cela, le concept d'espèce est fluide, selon que c'est à des fins de conservation, à des fins législatives, en tant que microbiologiste ou zoologiste, ou quelle que soit la raison. "La question 'qu'est-ce qu'une espèce ?' peut être répondu par une autre question :pourquoi demandez-vous ?"

Pour le Dr Plessy, le Dr Mansfield et leurs collaborateurs du monde entier, cet article est le point culminant d’un long processus de culture de différentes lignées d’Oikopleura dioica et de développement d’outils bioinformatiques capables d’analyser leurs génomes chaotiques. Le professeur Nicholas Luscombe, chef de l'unité à l'OIST, est optimiste quant au potentiel de recherche de l'étude et des animaux.

"Nous avions initialement supposé que tous les Oikopleura auraient des génomes similaires, mais nous avons été étonnés de constater des différences aussi énormes et autant de brouillage entre eux. Nous souhaitons utiliser l'Oikopleura pour en savoir plus sur la nature des réarrangements génomiques."

Ce n’est qu’un début :les chercheurs sont loin d’avoir fini d’étudier l’énigmatique zooplancton. "Nous avons déjà beaucoup appris de l'Oikopleura, mais nous devons encore explorer toute l'étendue de la diversité des espèces à l'échelle mondiale", explique le Dr Plessy.

Le Dr Mansfield cite le grand biologiste Jacques Monod :« ce qui est vrai pour E. coli est vrai pour l'éléphant » :grâce aux outils développés pour cette étude, les équipes peuvent désormais s'intéresser à d'autres espèces. "Nous avons pensé que tous les Oikopleura dioica étaient identiques, mais nous avons montré le contraire. À quelle fréquence est-ce vrai pour d'autres espèces, et combien y a-t-il de plus à savoir sur les mécanismes de brouillage du génome ?"