Tous les vertébrés ont un plan corporel similaire, comprenant une tête, une colonne vertébrale et quatre appendices. Bien que ces appendices varient considérablement en forme, taille et fonction (des nageoires et ailes aux bras ou jambes), une nouvelle analyse génétique menée par l’Université de Chicago et le Centre andalou de biologie du développement a révélé que les gènes qui contrôlent le développement de différents types d’appendices partagent une histoire évolutive profonde.
En utilisant un outil d’édition génétique appelé CRISPR, les scientifiques ont prouvé qu’un gène qui contrôle la croissance des os à l’extrémité terminale des nageoires des poissons (gli3) joue un rôle similaire dans la formation des doigts et des orteils chez les vertébrés à quatre pattes. Le gli3 Le gène contrôle ce processus dans les deux nageoires appariées (les progéniteurs des membres) et dans la nageoire dorsale non appariée commune à toutes les espèces de poissons. La nageoire dorsale unique a évolué avant l’émergence de nageoires appariées.
Les résultats suggèrent que le dernier ancêtre commun entre les poissons à nageoires rayonnées et lobes, qui vivait il y a environ 500 millions d’années, possédait la même boîte à outils génétique de formation d’appendices que celle que possèdent tous les vertébrés modernes.
« Il existe une profonde homologie ou similitude entre les nageoires et les membres, quelque chose d’ancien dans des structures qui ne se ressemblent vraiment pas », a déclaré Neil Shubin, co-auteur de l’étude et professeur d’anatomie à l’Université de Chicago.
« Nous montrons une fonction génétique profondément conservée, profondément ancienne et préservée, qui existe depuis des centaines de millions d’années dans des structures très différentes. La boîte à outils moléculaire est donc ancienne et fait la même chose chez différents types d’animaux.
Les scientifiques savaient déjà que les humains et les souris porteurs d’une mutation dans le gli3 le gène développe souvent des chiffres supplémentaires (polydactylie). Le professeur Shubin et ses collègues voulaient savoir si gli3 a fonctionné de la même manière chez les poissons.
En utilisant les outils d’édition génétique CRISPR, les chercheurs ont éliminé le gli3 gène dans le medaka, ou poisson de riz japonais. Ils ont découvert que ce poisson développait également une version de polydactylie, avec plusieurs os radiaux à la base de la nageoire et davantage de rayons de nageoire.
« La spéculation est que vous avez une fonction primitive de gli3 présent dans tous les appendices des vertébrés depuis environ 500 millions d’années, et cela devait favoriser la prolifération, ou le nombre de cellules et donc le nombre d’os à l’extrémité terminale.
« Nous partageons tous une certaine boîte à outils génétique, même si l’anatomie peut paraître très différente aux stades adultes. Nous découvrons ces similitudes mécanistiques cachées, mais très importantes », a conclu Shubin.
L’étude est publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
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Par Andreï Ionescu, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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