Comment le mammifère le plus étrange de la Terre est devenu si bizarre –

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  • Souvent considéré comme le mammifère le plus étrange du monde, l’ornithorynque australien à bec de canard et ressemblant à un castor présente un éventail de caractéristiques bizarres: il pond des œufs au lieu de donner naissance à des bébés vivants, transpire du lait, a des éperons venimeux et est même équipé de 10 chromosomes sexuels. Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université de Copenhague a réalisé une cartographie unique du génome de l’ornithorynque et a trouvé des réponses concernant les origines de quelques-unes de ses caractéristiques étranges.

    Il pond des œufs, mais les infirmières, il est édenté, a un éperon venimeux, a les pieds palmés, la fourrure qui brille et a 10 chromosomes sexuels. Depuis que les Européens ont découvert l’ornithorynque en Australie à la fin des années 1700, cette créature semi-aquatique bizarre à bec de canard a dérouté les chercheurs scientifiques.

    Les chercheurs modernes tentent toujours de comprendre comment l’ornithorynque – souvent considéré comme le mammifère le plus étrange du monde – est devenu si unique. Leurs compréhensions ont maintenant beaucoup progressé. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par des biologistes de l’Université de Copenhague, a cartographié un génome complet de l’ornithorynque. L’étude est publiée dans la revue scientifique, La nature.

    «Le génome complet nous a fourni des réponses à la façon dont certaines des caractéristiques bizarres de l’ornithorynque ont émergé. En même temps, le décodage du génome de l’ornithorynque est important pour améliorer notre compréhension de la façon dont d’autres mammifères ont évolué – y compris nous, les humains. Il détient la clé de la raison pour laquelle nous et d’autres mammifères eutheria avons évolué pour devenir des animaux qui donnent naissance à des jeunes vivants au lieu d’animaux pondeurs », explique le professeur Guojie Zhang du département de biologie.

    L’ornithorynque appartient à un ancien groupe de mammifères – monotrèmes – qui existait des millions d’années avant l’émergence de tout mammifère moderne.

    “En effet, l’ornithorynque appartient à la classe des Mammalia. Mais génétiquement, c’est un mélange de mammifères, d’oiseaux et de reptiles. Il a conservé bon nombre des caractéristiques originales de ses ancêtres – qui contribuent probablement à son succès en s’adaptant à l’environnement dans lequel ils vivent. », déclare le professeur Zhang.

    Pose des œufs, transpire le lait et n’a pas de dents

    L’une des caractéristiques les plus inhabituelles de l’ornithorynque est que, s’il pond des œufs, il a également des glandes mammaires utilisées pour nourrir ses bébés, non pas par les mamelons, mais par le lait – qui est la sueur de son corps.

    Au cours de notre propre évolution, nous, les humains, avons perdu les trois gènes dits de vitellogénine, dont chacun est important pour la production de jaunes d’œufs. Les poulets, par contre, continuent à avoir les trois. L’étude démontre que les ornithorynques portent toujours l’un de ces trois gènes de vitellogénine, bien qu’ils aient perdu les deux autres il y a environ 130 millions d’années. L’ornithorynque continue de pondre des œufs grâce à ce gène restant. C’est probablement parce qu’il ne dépend pas autant de la création de protéines du jaune que les oiseaux et les reptiles, car les ornithorynques produisent du lait pour leurs petits.

    Chez tous les autres mammifères, les gènes de la vitellogénine ont été remplacés par des gènes de caséine, qui sont responsables de notre capacité à produire des protéines de caséine, un composant majeur du lait des mammifères. La nouvelle recherche démontre que l’ornithorynque porte également des gènes de caséine et que la composition de leur lait est donc assez similaire à celle des vaches, des humains et d’autres mammifères.

    «Cela nous informe que la production de lait chez toutes les espèces de mammifères existantes a été développée grâce au même ensemble de gènes dérivés d’un ancêtre commun qui vivait il y a plus de 170 millions d’années – aux côtés des premiers dinosaures du Jurassique», explique Guojie Zhang.

    Un autre trait qui rend l’ornithorynque si unique est que, contrairement à la grande majorité des mammifères, il est édenté. Bien que les ancêtres les plus proches de ces monotrèmes aient été dentés, l’ornithorynque moderne est équipé de deux plaques en corne qui sont utilisées pour écraser la nourriture. L’étude révèle que l’ornithorynque a perdu ses dents il y a environ 120 millions d’années, lorsque quatre des huit gènes responsables du développement dentaire ont disparu.

    Seul animal avec 10 chromosomes sexuels

    Une autre bizarrerie de l’ornithorynque étudiée par les chercheurs était la façon dont leur sexe est déterminé. Les humains et tous les autres mammifères sur Terre ont deux chromosomes sexuels qui déterminent le sexe – le système chromosomique X et Y dans lequel XX est une femme et XY est un homme. Les monotrèmes, cependant, y compris nos amis à bec de canard de Down Under, ont 10 chromosomes sexuels, avec cinq chromosomes Y et cinq X.

    Grâce aux génomes de niveau chromosomique presque complets, les chercheurs peuvent maintenant suggérer que ces 10 chromosomes sexuels chez les ancêtres des monotrèmes étaient organisés sous une forme annulaire qui a ensuite été décomposée en de nombreux petits morceaux de chromosomes X et Y. Dans le même temps, la cartographie du génome révèle que la majorité des chromosomes sexuels monotrèmes ont plus en commun avec les poulets qu’avec les humains. Mais ce qu’il montre, c’est un lien évolutif entre les mammifères et les oiseaux.

    FAITS SUR PLATYPUS

    • L’ornithorynque est endémique de l’est de l’Australie et de la Tasmanie. C’est une espèce protégée et classée par l’UICN comme quasi menacée.
    • Parmi les raisons pour lesquelles les ornithorynques sont considérés comme des mammifères: ils ont des glandes mammaires, poussent des poils et ont trois os dans leurs oreilles moyennes. Chaque trait aide à définir un mammifère.
    • L’ornithorynque appartient à l’ordre des mammifères monotrème, ainsi nommé parce que les monotrèmes utilisent une ouverture singulière pour la miction, la défécation et la reproduction sexuée.
    • L’animal est un excellent nageur et passe une grande partie de son temps à chasser les insectes et les crustacés dans les rivières.
    • Son bec distinctif est rempli de capteurs électriques qui sont utilisés pour localiser les proies dans les lits boueux des rivières.
    • L’ornithorynque mâle a un éperon venimeux derrière chacune de ses pattes postérieures. Le venin est suffisamment toxique pour tuer un chien et se déploie lorsque les mâles se battent pour le territoire.
    • Une autre étude de 2020 a démontré que la fourrure de l’ornithorynque est fluorescente. La fourrure brune de l’animal reflète une couleur bleu-vert lorsqu’elle est placée sous la lumière UV. (la source: https://doi.org/10.1515/mammalia-2020-0027)

    À PROPOS DE L’ÉTUDE

    • Une technologie avancée de séquençage de gènes qui combine de nombreuses méthodes de pointe a permis à l’équipe de recherche de cartographier un génome presque complet au niveau chromosomique à la fois de l’ornithorynque et de son cousin, l’échidné – les deux seuls types d’animaux monotrèmes actuellement vivants. Les données génétiques comblent 90 pour cent des lacunes des cartographies génétiques précédentes. Plus de 96% des séquences génomiques sont maintenant placées dans les chromosomes.
    • Les chercheurs ont comparé les gènes monotrèmes et les génomes de poulets, humains, rats, diables de Tasmanie et lézards.
    • Outre Yang Zhou (auteur principal) et Guojie Zhang de l’Université de Copenhague, la recherche a été menée, entre autres, par Linda Shearwin-Whyatt de l’Université d’Adélaïde (Australie) et Jing Li de l’Université de Zhejiang (Chine). Une liste complète des auteurs se trouve dans l’article de recherche.
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