Une équipe dirigée par des biologistes de l’Université du Texas à Arlington a publié une étude soutenant la théorie selon laquelle les espèces qui se reproduisent de manière asexuée ont des mutations génétiques plus nocives que celles qui utilisent la reproduction sexuée.
Jose Maldonado, doctorant en biologie à l’UTA, est l’auteur principal du nouvel article intitulé « La parthénogenèse double le taux de substitution d’acides aminés dans les mitochondries whiptail ». Il a été publié en mai dans Évolutionla revue phare de la biologie évolutive.
Les co-auteurs incluent TJ Firneno, un associé de recherche postdoctoral à l’Université de Denver qui a obtenu son doctorat. de l’UTA en 2020 ; Alexander Hall, spécialiste des applications de produits chez Thermo Fisher Scientific, qui a obtenu un doctorat. de l’UTA en 2016 ; et Matt Fujita, professeur agrégé de biologie à l’UTA, qui est le conseiller pédagogique de Maldonado et a précédemment occupé le même rôle pour Firneno et Hall.
La parthénogenèse est une forme naturelle de reproduction asexuée dans laquelle la croissance et le développement des embryons se produisent sans fécondation par les spermatozoïdes. On pense généralement que la reproduction sexuée entraîne moins de mutations génétiques nocives que la reproduction asexuée.
Dans leur nouvelle étude, Maldonado et ses co-auteurs ont testé cette théorie en étudiant Aspidoscelis, un genre de lézards whiptail. En raison de leur grande abondance et de leur distribution dans le sud-ouest des États-Unis et le nord du Mexique, ces reptiles constituent un excellent système modèle pour étudier les mécanismes cellulaires fondamentaux de la parthénogenèse et les conséquences génomiques de l’asexualité.
L’équipe a utilisé des données complètes sur le génome mitochondrial de lézards whiptail asexués et sexués pour étudier leur prédiction selon laquelle les lignées parthénogénétiques accumulent des mutations plus rapidement que les lignées sexuées.
« Notre étude démontre que lorsque les lézards whiptail passent de la reproduction sexuelle à la reproduction asexuée, cela est suivi par l’accumulation de mutations nocives dans le génome mitochondrial », a déclaré Maldonado. « Si les asexuels accumulent plus de mutations nocives que leurs homologues sexuels, comme le montrent nos résultats, cela pourrait expliquer pourquoi la reproduction asexuée est rare dans la nature et pourquoi le sexe est la forme dominante de reproduction dans le monde naturel. »
L’équipe a échantillonné plusieurs populations d’espèces de whiptail asexuées et sexuelles dans tout le sud-ouest des États-Unis et a reçu des échantillons de tissus supplémentaires provenant de collections du Burke Museum of Natural History and Culture à Seattle et de l’American Museum of Natural History à New York.
Leurs recherches ont montré que la transition vers l’asexualité entraînait une sélection naturelle relâchée chez les lézards parthénogénétiques et l’accumulation de mutations non synonymes, qui modifient les séquences protéiques d’un gène et sont fréquemment soumises à la sélection naturelle. Cela confirme les prédictions théoriques précédentes selon lesquelles « la perte du sexe devrait conduire à une accumulation irréversible de mutations délétères en raison d’une réduction de l’efficacité de la sélection purificatrice, et le sexe facilite l’élimination des mutations nuisibles », ont-ils écrit.
« La principale découverte de notre étude est que les vertébrés asexués, ou du moins ces lézards, accumulent des substitutions d’acides aminés, qui pourraient être potentiellement nocives pour l’organisme, à un rythme beaucoup plus élevé que les espèces sexuées », a déclaré Firneno. « C’est important parce qu’il y a un paradoxe qu’il est beaucoup plus coûteux de se reproduire sexuellement, mais que c’est la forme dominante de reproduction.
Jose A. Maldonado et al, la parthénogenèse double le taux de substitution d’acides aminés dans les mitochondries whiptail, Évolution (2022). DOI : 10.1111/evo.14509