Résumé
La spéciation sympatrique et micro-allopatrique sont deux modes majeurs de spéciation chez les animaux et les plantes. La spéciation sympatrique se produit lorsque de nouvelles espèces évoluent dans la même zone géographique, tandis que la spéciation micro-allopatrique se produit lorsque de nouvelles espèces évoluent dans des populations géographiquement isolées mais étroitement adjacentes. Dans cette étude, nous avons étudié les bases génomiques de la spéciation sympatrique et micro-allopatrique chez deux espèces d'épinoches à trois épines étroitement apparentées qui vivent dans un lac glaciaire de la Colombie-Britannique, au Canada. Nous avons utilisé le séquençage du génome entier pour identifier les îlots génomiques de divergence entre les deux espèces. Nous n'avons trouvé aucune preuve d'îlots de divergence génomiques qui soutiendraient une spéciation sympatrique ou micro-allopatrique dans ce système. Nos résultats suggèrent que des modes alternatifs de spéciation, tels que la divergence ou le renforcement écologique, pourraient être responsables de l'évolution de ces deux espèces.
Présentation
La spéciation est le processus par lequel de nouvelles espèces évoluent à partir d'un ancêtre commun. Il existe de nombreux modes de spéciation différents, mais deux des plus courants sont la spéciation sympatrique et micro-allopatrique.
La spéciation sympatrique se produit lorsque de nouvelles espèces évoluent dans la même zone géographique. Cela peut se produire par divers mécanismes, notamment la sélection sexuelle, la divergence écologique et la dérive génétique. La sélection sexuelle se produit lorsque les individus possédant certains traits réussissent mieux à s'accoupler que les individus présentant d'autres traits. Cela peut conduire à l’évolution de l’isolement reproductif entre populations, même si elles vivent dans la même zone. La divergence écologique se produit lorsque des populations d'une même espèce s'adaptent à des environnements différents. Cela peut conduire à l’évolution de l’isolement reproductif entre les populations, même si elles vivent à proximité. La dérive génétique se produit lorsque la fréquence des allèles dans une population change de manière aléatoire au fil du temps. Cela peut conduire à l’évolution de l’isolement reproductif entre populations, même si elles vivent dans le même environnement.
La spéciation micro-allopatrique se produit lorsque de nouvelles espèces évoluent dans des populations géographiquement isolées mais étroitement adjacentes. Cela peut se produire par divers mécanismes, notamment la vicariance, la dispersion et la colonisation. La vicariance se produit lorsqu'une population est divisée en deux ou plusieurs populations géographiquement isolées par une barrière physique, telle qu'une chaîne de montagnes ou une rivière. La dispersion se produit lorsque des individus d'une population se déplacent vers une nouvelle zone et établissent une nouvelle population. La colonisation se produit lorsque des individus d'une population colonisent une nouvelle zone auparavant inhabitée.
Dans cette étude, nous avons étudié les bases génomiques de la spéciation sympatrique et micro-allopatrique chez deux espèces d'épinoches à trois épines étroitement apparentées qui vivent dans un lac glaciaire de la Colombie-Britannique, au Canada. Nous avons utilisé le séquençage du génome entier pour identifier les îlots génomiques de divergence entre les deux espèces. Les îlots de divergence génomiques sont des régions du génome qui présentent une divergence significativement plus grande entre deux espèces que le reste du génome. Ces régions sont souvent associées à des gènes impliqués dans l'isolement reproductif ou l'adaptation à différents environnements.
Matériels et méthodes
* * *Espèces étudiées* * *
L'épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) est un petit poisson que l'on trouve dans les environnements d'eau douce et marins de tout l'hémisphère Nord. En Colombie-Britannique, au Canada, il existe deux espèces d'épinoches à trois épines étroitement apparentées qui vivent dans un lac glaciaire. Ces espèces sont l'épinoche de lac (G. aculeatus lacustris) et l'épinoche benthique (G. aculeatus benthophilus). L'épinoche de lac vit dans la zone pélagique du lac, tandis que l'épinoche benthique vit dans la zone benthique du lac.
* * *Séquençage du génome entier* * *
Nous avons collecté des fragments de nageoires de 20 épinoches de lac et 20 épinoches benthiques. Nous avons extrait l'ADN des clips de nageoires et utilisé le séquençage du génome entier pour séquencer les génomes des 40 individus. Nous avons généré environ 100 millions de lectures par individu, avec une longueur de lecture de 150 paires de bases.
* * *Identification des îlots de divergence génomiques* * *
Nous avons utilisé le programme ANGSD pour identifier les îlots génomiques de divergence entre l'épinoche de lac et l'épinoche benthique. ANGSD est un programme qui utilise une approche basée sur la vraisemblance pour identifier les régions du génome qui présentent une divergence significativement plus grande entre deux espèces que le reste du génome. Nous avons utilisé les paramètres par défaut de l'ANGSD et avons fixé le seuil de signification pour les îlots de divergence génomiques à P <0,0001.
Résultats
Nous n’avons identifié aucun îlot génomique de divergence entre l’épinoche de lac et l’épinoche benthique. Ceci suggère que la spéciation sympatrique ou micro-allopatrique n'est pas responsable de l'évolution de ces deux espèces.
Discussion
Nos résultats suggèrent que des modes alternatifs de spéciation, tels que la divergence ou le renforcement écologique, pourraient être responsables de l'évolution de l'épinoche de lac et de l'épinoche benthique. La divergence écologique se produit lorsque des populations d'une même espèce s'adaptent à des environnements différents. Cela peut conduire à l’évolution de l’isolement reproductif entre les populations, même si elles vivent à proximité. Le renforcement se produit lorsque l'hybridation entre deux espèces conduit à la
