Le génome animal suit des " voies d'évolution " irréversibles à travers des milliers d'espèces.

Les scientifiques ont découvert que les génomes d'animaux évoluent le long d'un ensemble limité d'irréversibles "autoroutes évolutionnaires", révélant un plan génétique commun qui s'étend sur des millions d'années et des milliers d'espèces. Cette découverte provient d'une analyse révolutionnaire de plus de 5 800 génomes à l'échelle chromosomique représentant 4 454 espèces dans 19 phyla d'animaux.

L'étude identifie les voies spécifiques par lesquelles les génomes ont évolué, montrant que si les espèces individuelles diffèrent grandement en apparence et en biologie, leurs structures génomiques sous-jacentes partagent des similitudes fondamentales. Ces similitudes proviennent d'un ancêtre commun qui a vécu il y a plus de 600 millions d'années. Au fil du temps, les chromosomes au sein de ces espèces ont subi des fusions, des scissions et des réarrangements, mais le modèle global de changement suit des voies prévisibles plutôt que de se produire de manière aléatoire. Les chercheurs ont développé un nouveau cadre analytique connu sous le nom de "topologie du génome évolutif" pour visualiser et comparer l'ensemble de données massif.

Cette méthode permet aux scientifiques de projeter la diversité des génomes d'animaux sur une carte unifiée, révélant les "autoroutes" le long desquelles l'évolution du génome progresse. Chaque chemin représente une série de transformations génétiques qui ont façonné la lignée de différents groupes d'animaux. Selon l'étude, le concept de "fusion-avec-mélange" joue un rôle central dans la formation de ces autoroutes évolutionnaires.

Ces marqueurs aident à distinguer les principaux groupes d'animaux et à établir leurs positions dans "l'espace d'architecture du génome", un paysage conceptuel qui reflète l'organisation structurelle des génomes entre les espèces. À mesure que les espèces divergent les unes des autres, leurs génomes prennent des chemins de plus en plus distincts. Certains groupes conservent un nombre plus élevé de chromosomes, tandis que d'autres subissent des réductions en raison de fusions répétées. En revanche, certaines espèces subissent des séparations chromosomiques, entraînant une augmentation du nombre.

Cette irréversibilité contribue à la divergence des structures du génome entre différents groupes d'animaux. Les implications de cette recherche vont au-delà de la compréhension théorique. En cartographiant ces voies évolutionnaires, les scientifiques ont une idée de la façon dont les génomes pourraient continuer à évoluer à l'avenir. De plus, les résultats offrent des applications pratiques pour la conservation de la biodiversité animale. La compréhension des fondements génétiques des espèces peut éclairer les stratégies de protection des populations en voie de disparition et de préservation de la diversité génétique.

Darrin Schultz, qui a dirigé la recherche en tant que chercheur postdoctoral à l'Université de Vienne et est maintenant professeur adjoint à l'Université Lehigh et à Lehigh Oceans, a souligné l'importance de visualiser des milliers de génomes sur une seule carte. Il a noté que cette perspective permet aux chercheurs de retracer les parcours évolutifs uniques entrepris par différents groupes d'animaux. En outre, en manipulant la structure de la carte, les scientifiques peuvent comparer comment diverses espèces ont divergé après leur scission d'un ancêtre commun.

Non seulement ils éclairent le passé, mais ils ouvrent également de nouvelles voies pour prédire les tendances évolutionnaires futures. Ces connaissances peuvent guider les efforts pour protéger le patrimoine génétique de diverses espèces animales contre les pressions environnementales et la perte d'habitat. L'étude souligne le pouvoir de la génomique moderne pour découvrir des connexions cachées entre des organismes apparemment disparates. À mesure que de plus en plus de génomes deviennent disponibles dans des formats à haute résolution, les chercheurs anticipent d'autres améliorations du modèle des autoroutes évolutionnaires. Des études futures peuvent explorer comment ces voies influencent des traits tels que les processus de développement, la susceptibilité aux maladies et les adaptations écologiques.