Près de la moitié du génome humain est composé de parasites génétiques—transposons, plasmides, virus, et d'autres éléments génétiques qui ont une chose en commun :ils n'apportent aucune contribution bénéfique à leurs hôtes, et peut parfois avoir des effets néfastes. Les parasites génétiques, parfois appelés « gènes égoïstes », sont originaires du début de l'histoire de la vie et sont aujourd'hui présents dans presque tous les organismes vivants.

La découverte que les parasites génétiques sont si omniprésents et abondants est l'une des nombreuses découvertes surprenantes dans le domaine de la génomique, mais de nombreuses questions restent sans réponse. L'une des questions les plus fondamentales est simplement de savoir comment les parasites génétiques ont réussi à persister si longtemps, malgré la preuve qu'ils sont nocifs à des échelles de temps évolutives. Typiquement, la sélection naturelle entraîne des suppressions de gènes nuisibles, donc la question principale est, pourquoi la sélection naturelle n'a-t-elle pas éliminé les parasites génétiques ?

Dans une nouvelle étude publiée dans LPE , les chercheurs Jaime Iranzo et Eugene V. Koonin des National Institutes of Health de Bethesda, Maryland, ont découvert que le transfert horizontal de gènes peut être l'une des clés pour comprendre la persistance et la propagation des parasites génétiques sur des échelles de temps évolutives.

Dans le transfert horizontal de gènes (HGT), l'information génétique est transférée à un organisme par divers mécanismes autres que le processus traditionnel de transfert d'ADN de parent à progéniture. Par exemple, un organisme peut recevoir du matériel génétique directement d'un autre organisme - même d'une espèce différente - ou ramasser du matériel génétique de l'environnement environnant. Pour les parasites génétiques, HGT offre un moyen d'infecter de nouveaux hôtes, fournissant un mécanisme potentiel pour compenser les pertes dues à la sélection naturelle.

Les premières études ont montré, cependant, qu'il est peu probable que le HGT seul puisse permettre aux parasites génétiques de persister pendant de longues périodes, en supposant des taux HGT typiques. Des recherches ultérieures ont suggéré que des fluctuations aléatoires des taux de HGT pourraient permettre la persistance de certains parasites génétiques.

Maintenant dans la nouvelle étude, les chercheurs ont analysé de grandes quantités de données sur la propagation des parasites génétiques dans les populations microbiennes, et l'a utilisé pour estimer les taux de transfert minimum de HGT requis pour la survie à long terme des parasites génétiques. L'analyse consistait à utiliser la modélisation mathématique et la génomique comparative pour quantifier les effets de divers facteurs sur la propagation et la persistance des parasites génétiques.

Les chercheurs ont découvert que, bien que le taux critique de HGT dépende de la force de la sélection naturelle et du taux de délétion des gènes, les taux typiques de HGT des parasites génétiques sont généralement suffisamment élevés pour garantir leur survie à long terme. Les résultats fournissent la preuve que les parasites génétiques peuvent utiliser HGT pour surmonter la sélection naturelle et persister dans les génomes de leurs hôtes pendant des milliards d'années. Leurs résultats aident également à expliquer pourquoi différents types de parasites génétiques utilisent des stratégies différentes.

"En quantifiant le coût des parasites génétiques et le taux minimum de HGT dont les parasites ont besoin pour persister, nous avons acquis une compréhension fondamentale des raisons pour lesquelles les gènes égoïstes diffèrent dans leurs stratégies parasitaires, " a dit Iranzo Phys.org . "Par exemple, les parasites génétiques très délétères ont besoin de taux de HGT très élevés, ce qui ne peut être obtenu qu'en faisant évoluer des mécanismes autonomes pour l'HGT (cas des virus et des plasmides conjugatifs) ou en s'appuyant sur un autre parasite autonome pour l'HGT (cas des modules toxine-antitoxine). Parasites génétiques légers, tels que les transposons, avoir plus d'options, tels que l'évolution des mécanismes qui leur permettent de proliférer au sein de leurs génomes hôtes."

Bien que les parasites génétiques n'apportent aucun avantage fonctionnel à leurs hôtes, la compétition entre les premiers organismes vivants et les parasites génétiques peut avoir joué un rôle vital dans certains des événements évolutifs majeurs de l'histoire des organismes vivants. Par exemple, cette compétition a peut-être été l'un des moteurs de la compartimentation cellulaire ainsi que l'origine des formes de vie multicellulaires, et peut également avoir rendu les organismes vivants plus résistants à d'autres invasions de parasites. Comprendre la persistance des parasites génétiques a des implications pour comprendre ces événements, ainsi que pour aider à répondre à d'autres questions.

"Une extension naturelle de notre travail est d'étudier les interactions entre différentes classes de parasites génétiques, ", a déclaré Iranzo. "Comment la présence d'un parasite génétique affecte-t-elle la survie à long (et à court) terme d'autres parasites génétiques? Quels facteurs écologiques et évolutifs favorisent la coopération et/ou la compétition entre parasites génétiques ? Un deuxième axe serait de capturer les dynamiques transitoires observées à l'échelle de multiples populations et espèces, où les parasites génétiques semblent proliférer chez certaines espèces et décliner chez d'autres."

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