Les mutations sont la matière première de l’évolution. Par exemple, un seul changement dans une paire de bases d’ADN peut entraîner la perte de fonction d’une molécule de protéine, avec des effets potentiellement majeurs sur l’ensemble de l’organisme. Cependant, les mutations – et en particulier celles qui n’ont pas d’effets majeurs – peuvent également fournir une feuille de route pour déterminer s’il existe un modèle dans l’évolution des attributs génomiques tels que les substitutions de nucléotides.
Dans une étude récente publiée dans Avancées scientifiquesle professeur Lei Fumin de l’Institut de zoologie de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec des chercheurs du Field Museum de Chicago et de l’Université du Zhejiang, ont révélé que les attributs génomiques sont corrélés aux traits d’histoire de vie chez les Neoaves, le clade aviaire qui représente plus de 95 % de toutes les espèces d’oiseaux existantes.
Dès 1993, Martin et Palumbi ont découvert que les petits animaux, à la fois endothermes et ectothermes, présentaient plus de changements dans les séquences d’ADN de certains gènes que les grands animaux. Sur la base de ces découvertes, les scientifiques ont suspecté que les traits d’histoire de vie tels que le taux métabolique et le temps de génération, qui sont étroitement liés à la masse corporelle, peuvent affecter la vitesse à laquelle les mutations sont produites et donc accumulées.
En d’autres termes, étant donné que le taux métabolique (ou la masse corporelle) et le temps de génération peuvent refléter différents aspects de la génération de mutations, nous pouvons nous attendre à ce que l’accumulation de mutations générées différemment soit liée à différents traits d’histoire de vie.
Grâce aux progrès de la technologie de séquençage du génome et aux riches données à long terme accumulées sur les traits d’histoire de vie des oiseaux, les scientifiques sont désormais en mesure d’aborder ce problème d’un point de vue génomique légèrement différent. Par exemple, au lieu d’étudier les changements dans les paires de bases des séquences d’ADN, les chercheurs actuels ont examiné une suite d’attributs génomiques pouvant représenter des mutations générées par différents processus.
Dans cette étude, utilisant plus de 200 séquences de génome entier produites par le projet Bird 10 000 Genomes au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont étudié la longueur des microsatellites orthologues, des éléments transposables et des délétions d’ADN. Ils ont spécifiquement étudié la corrélation entre ces traits génomiques et le temps de génération et la masse corporelle. Étant donné que les éléments transposables et les délétions d’ADN entraînent également l’expansion et la contraction de la taille du génome, les chercheurs ont également étudié la relation entre ces deux traits génomiques et la variation de la taille du génome.
À l’aide de modèles statistiques, les chercheurs ont trouvé un support pour un lien entre le temps de génération et la longueur des microsatellites orthologues et des éléments transposables chez les oiseaux néoaviaires (à l’exclusion des passereaux). Ils ont également trouvé un soutien pour un lien entre la masse corporelle et la longueur des délétions d’ADN chez les mêmes oiseaux.
Chez les passereaux, en revanche, le patron est moins significatif. Néanmoins, un lien entre le temps de génération et la longueur des délétions d’ADN est pris en charge.
La contribution des délétions d’ADN à l’évolution de la taille du génome est similaire à celle des éléments transposables, selon le professeur Lei.
Cette étude met en évidence le lien entre les traits d’histoire de vie et les attributs génomiques. En particulier, cela montre que les petits oiseaux accumulent plus de délétions d’ADN et ont des génomes plus petits.
Yanzhu Ji et al, Les microsatellites orthologues, les éléments transposables et les délétions d’ADN sont en corrélation avec le temps de génération et la masse corporelle chez les oiseaux néoaviaires, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo0099