Apprendre d’un “fossile vivant” –

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  • Alors que nous vivons et respirons, des poissons d’apparence ancienne connus sous le nom de thon rouge gardent des secrets génétiques qui peuvent aider à démêler l’histoire de l’évolution de l’humanité et à mieux comprendre sa santé.

    Les chercheurs de l’État du Michigan, Ingo Braasch et Andrew Thompson, décryptent maintenant certains de ces secrets. À la tête d’un projet auquel ont participé plus de deux douzaines de chercheurs répartis sur trois continents, les Spartans ont rassemblé à ce jour l’image la plus complète du génome du bowfin.

    “Pour la première fois, nous avons ce qu’on appelle un assemblage du génome au niveau des chromosomes pour le thon rouge”, a déclaré Braasch, professeur adjoint de biologie intégrative au College of Natural Science. “Si vous pensez au génome comme à un livre, ce que nous avions dans le passé était comme si toutes les pages étaient déchirées en morceaux. Maintenant, nous les avons remis dans le livre.”

    “Et dans l’ordre”, a ajouté Thompson, chercheur postdoctoral au laboratoire de Braasch et premier auteur du nouveau rapport de recherche, publié le 30 août dans la revue Génétique de la nature.

    Il s’agit d’une information vraiment importante pour plusieurs raisons, a déclaré le duo, et cela commence par le fait que le thon rouge est ce que Charles Darwin a appelé un “fossile vivant”. Le bowfin, ou l’aiguillat, ressemble à un poisson ancien.

    Cela ne signifie pas que le poisson-castor n’a pas évolué depuis l’Antiquité, mais il a évolué plus lentement que la plupart des poissons. Cela signifie que le poisson-castor a plus en commun avec le dernier ancêtre partagé par les poissons et les humains, il y a des centaines de millions d’années, que, disons, le poisson zèbre d’aujourd’hui.

    Les poissons zèbres, qui sont des poissons modernes dits téléostéens, sont un exemple notable car ils sont largement utilisés par les scientifiques comme modèle pour tester et développer des théories sur la santé humaine. Avoir plus d’informations génétiques sur le poisson-castor aide à faire du poisson zèbre un meilleur modèle.

    “De nombreuses recherches sur la santé humaine et les maladies sont effectuées sur des organismes modèles, comme les souris et le poisson zèbre”, a déclaré Thompson. “Mais une fois que vous avez identifié les gènes importants et les éléments qui régulent ces gènes chez le poisson zèbre, il peut être difficile de trouver leurs équivalents chez l’homme. Il est plus facile de passer du poisson zèbre au poisson-castor à l’homme.”

    Par exemple, un gène particulièrement intéressant est celui qui est utilisé dans le développement de la vessie gazeuse du thon rouge, un organe que le poisson utilise pour respirer et stocker l’air. Les scientifiques pensent que le dernier ancêtre commun partagé par les poissons et les humains avait des organes remplis d’air comme ceux-ci qui étaient des prédécesseurs évolutifs des poumons humains.

    Dans leur nouvelle étude, les chercheurs spartiates ont pu voir qu’un certain processus génétique dans le développement de la vessie gazeuse du poisson-castor présentait des similitudes frappantes avec ce que l’on sait du développement des poumons humains. Un processus similaire est également présent chez les poissons téléostéens modernes, mais il a été obscurci par des éons d’évolution.

    “Lorsque vous avez recherché les éléments génétiques humains du développement de cet organe chez le poisson zèbre, vous n’avez pas pu le trouver car les poissons téléostéens ont des taux d’évolution plus élevés”, a déclaré Thompson. “C’est là dans les poissons modernes, mais il est caché jusqu’à ce que vous le voyiez dans le thon rouge et le gar.”

    Le gar est un autre poisson à respiration aérienne avec le statut de “fossile vivant” étudié par Braasch et son équipe. Avec les génomes gar et bowfin, l’équipe a pu montrer où ces éléments génétiques liés à la formation de la vessie gazeuse et des poumons se cachaient chez les poissons téléostéens modernes. Les poissons anciens permettent aux chercheurs de construire un meilleur pont entre les organismes modèles de poissons modernes établis et la biologie humaine.

    “Vous ne voulez pas baser ce pont sur une seule espèce”, a déclaré Braasch, qui a ajouté que cette découverte renforce également les implications pour l’histoire de l’évolution. “C’est une autre pièce du puzzle qui suggère que l’ancêtre commun des poissons et des humains avait un organe rempli d’air et l’utilisait pour respirer à la surface de l’eau, assez similaire à ce que vous voyez dans le thon rouge et le gar. “

    Bien que ces découvertes aient des informations pertinentes pour toute l’humanité, les Spartiates pourraient ressentir une affinité particulière pour le thon rouge. Pour commencer, les poissons mâles transforment leurs nageoires et leur gorge en une nuance de vert vif pendant la saison de frai. De plus, le célèbre biologiste William Ballard du Dartmouth College a étudié le développement du thon rouge, des œufs aux larves de poissons à la station biologique WK Kellogg de l’État du Michigan au cours des années 1980. C’est ce qu’il a appelé son « Odyssée des poissons étranges », et l’équipe de Braasch utilise maintenant son travail pour guider leurs analyses génomiques du développement du thon rouge.

    Les Bowfins sont originaires du Michigan. Ils pourraient être dans la rivière Red Cedar sur le campus de MSU maintenant, selon Thompson, mais ils peuvent aussi être assez insaisissables et, parfois, très agressifs. Cela a rendu les collaborations essentielles pour la sécurisation des spécimens. Avec des collègues de la Nicholls State University en Louisiane, l’équipe a capturé des ailerons pour le séquençage du génome. Amy McCune, collaboratrice et professeure à l’Université Cornell, savait où trouver des œufs de thon rouge dans le nord de l’État de New York et avait un étudiant diplômé doué pour obtenir ces échantillons uniques pour étudier le développement du thon rouge.

    Les Spartiates avaient également des liens dans d’autres universités et institutions avec des experts en biologie du thon rouge, en évolution chromosomique et plus encore. Au total, l’équipe comprenait des chercheurs de six États ainsi que de la France, du Japon et de la Suisse. De retour à East Lansing, les étudiants diplômés Mauricio Losilla et Olivia Fitch, le technologue de recherche Brett Racicot, et Kevin Childs, directeur de l’installation MSU Genomics Core, ont également contribué à l’étude, qui s’accompagne d’une tournure intéressante à la fin.

    Presque toutes les créatures vertébrées qui poussent des membres ou des nageoires appariés partagent un gène commun.

    “Les humains l’utilisent, les souris l’utilisent. Tous les poissons qui ont été étudiés jusqu’à présent l’utilisent”, a déclaré Braasch. “L’attente naïve serait que le bowfin le fasse aussi.”

    Mais ce n’est pas ce que l’équipe a trouvé. Le poisson-castor, le “fossile vivant”, a évolué d’une manière différente pour faire pousser ses paires de nageoires.

    “Pour une raison quelconque, il a changé sa programmation génétique. Même les “fossiles vivants” continuent d’évoluer. Ils ne sont pas figés dans le temps”, a déclaré Braasch. “C’est en quelque sorte une mise en garde que nous ne devrions pas prendre ces choses pour acquises. Vous devez regarder trait par trait, gène par gène et à travers de nombreuses espèces différentes pour brosser un tableau complet.”

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