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Sunday, Décembre 4, 2022

Un mystère génétique : les relations évolutives de deux groupes d'anciens invertébrés enfin révélées

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Une image de microscopie électronique à balayage d'un Kamptozoa, un petit invertébré aquatique. Crédit : Dr Natalia Shunatova. Crédit : Dr Natalia Shunatova


Les recherches suggèrent que les phylums Kamptozoa et Bryozoa se sont séparés plus tôt qu'on ne le pensait auparavant.

Kamptozoa et Bryozoa sont deux embranchements de petits invertébrés aquatiques. Ils sont apparentés aux escargots et aux palourdes (mollusques), aux vers à poils, aux vers de terre et aux sangsues (annélides), ainsi qu'aux vers à ruban (nemertea). Les biologistes évolutionnistes ont longtemps été déconcertés par leur place exacte sur l'arbre de la vie et à quel point ces autres espèces leur sont étroitement liées. Les recherches antérieures ont régulièrement changé de place.

De plus, malgré le fait que Kamptozoa et Bryozoa étaient autrefois considérés comme appartenant à un seul groupe, ils ont ensuite été séparés en raison de leur apparence et de leur anatomie. Désormais, les chercheurs du Université diplômée de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST), en collaboration avec des associés de l'Université de Saint-Pétersbourg et de l'Université de Tsukuba, ont démontré que les deux phylums se sont séparés des mollusques et des vers plus tôt que ne le suggéraient les études précédentes, et qu'ils forment donc en fait un groupe distinct. Cette découverte a été rendue possible grâce à l'utilisation d'une technologie de séquençage de pointe et d'une puissante analyse informatique.


"Nous avons montré qu'en utilisant des données transcriptomiques de haute qualité, nous pouvons répondre à une question de longue date au meilleur de nos techniques actuelles", a déclaré le Dr Konstantin Khalturin, scientifique au sein de l'unité de génomique marine de l'OIST et premier auteur de l'article publié. dans Progrès de la science

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Le Dr Konstantin Khalturin et le professeur Nori Satoh sont deux des chercheurs impliqués dans cette étude. Crédit : OIST

Un génome est l'ensemble complet des informations génétiques présentes dans chaque cellule. Il est subdivisé en gènes. Ces gènes sont constitués de L'ADN paires de bases et chaque gène contient les instructions nécessaires pour créer une protéine et conduit ainsi au soin et à l'entretien appropriés d'une cellule. Pour que les instructions soient exécutées, l'ADN doit d'abord être transcrit en ARN. Un transcriptome en est le résultat, comme le reflet d'un génome mais écrit en paires de bases d'ARN plutôt qu'en ADN.


Cette information génétique diffère selon les espèces. Ceux qui sont étroitement liés ont des informations génétiques très similaires, tandis qu'une plus grande distance évolutive entraîne davantage de différences génétiques. En utilisant ces données, les chercheurs ont amélioré notre connaissance de l'évolution animale, mais certaines questions s'avèrent encore difficiles à répondre.

Comme Kamptozoa et Bryozoa sont étroitement liés aux mollusques, aux annélides et aux nemertea, de petites erreurs dans l'ensemble de données ou des données manquantes peuvent entraîner un placement incorrect sur l'arbre évolutif. De plus, lors de la collecte de ces minuscules animaux, il est facile de détecter d'autres organismes, tels que des algues, qui contaminent l'échantillon. Le Dr Khalturin a souligné qu'ils avaient pris soin d'éviter la contamination et ont ensuite passé au crible leur ensemble de données pour détecter l'ARN d'algues et de petits animaux afin d'éliminer tout ce qui aurait pu provenir d'eux.

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Les relations évolutives de Kamptozoa et Bryozoa et leur place sur l'arbre de vie ont été révélées dans cette nouvelle étude. L'étude a révélé qu'ils se sont séparés des mollusques et des vers plus tôt que prévu et qu'ils font partie d'un groupe distinct, appelé Polyzo. Crédit : OIST

Au total, les chercheurs ont séquencé le transcriptome de quatre espèces de Kamptozoa et de deux espèces de Bryozoa, mais à un niveau de qualité bien supérieur à celui atteint auparavant. Alors que les ensembles de données antérieurs avaient une complétude de 20 à 60 %, dans cette étude, la complétude du transcriptome était supérieure à 96 %.


À l'aide de ces transcriptomes, ils ont prédit des protéines et les ont comparées à des données similaires de 31 autres espèces, dont certaines étaient étroitement liées à Kamptozoa et Bryozoa, comme les palourdes et les vers à soies, et d'autres plus éloignées, comme les grenouilles, les étoiles de mer, les insectes. , et les méduses. Les ensembles de données de haute qualité signifiaient qu'ils pouvaient comparer simultanément de nombreux gènes et protéines différents. Le Dr Khalturin a crédité les puissantes capacités de calcul auxquelles les chercheurs pouvaient accéder à l'OIST.

"Notre principale découverte est que les deux embranchements vont ensemble", a déclaré le Dr Khalturin. "Ce résultat a été initialement proposé au 19ème siècle par des biologistes qui regroupaient les animaux en fonction de leur apparence."

Bien que le Dr Khalturin ait déclaré que cette question avait maintenant reçu une réponse avec la meilleure capacité disponible, il a également souligné que l'ensemble de données pourrait répondre à d'autres questions évolutives fondamentales, telles que l'emplacement plus précis des mollusques et des annélides sur l'arbre de la vie, et comment la vie diversifié.

Référence : "Polyzoa is back : The effect of complete gene sets on the placement of Ectoprocta and Entoproc" par Konstantin Khalturin, Natalia Shunatova, Sergei Shchenkov, Yasunori Sasakura, Mayumi Kawamitsu et Noriyuki Satoh, 1er juillet 2022, Progrès de la science
DOI : 10.1126/sciadv.abo4400

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