Une équipe internationale de chercheurs a découvert un phénomène génétique remarquable chez les lycophytes, semblables aux fougères et parmi les plantes terrestres les plus anciennes. Leur étude, récemment publié dans la revue PNASrévèle que ces plantes ont conservé une structure génétique cohérente pendant plus de 350 millions d’années, un écart significatif par rapport à la norme en génétique végétale.
« Le rythme exceptionnellement lent de l’évolution génomique distingue ces plantes », a déclaré le Dr Fay-Wei Li, professeur à l’Institut Boyce Thompson et auteur principal de l’étude. « Comprendre pourquoi ces plantes ont si peu changé pourrait révéler des aspects importants de l’évolution et de la génétique des plantes. »
Les lycophytes homosporées, un groupe de plantes vasculaires sans pépins, présentent une stabilité génomique extraordinaire. L’équipe a séquencé les génomes de deux espèces, Huperzia asiatica et Diphasiastrum complanatum, qui ont divergé d’un ancêtre commun il y a environ 350 millions d’années (environ lorsque les amphibiens ont commencé à ramper sur terre).
Étonnamment, il a été découvert qu’environ 30 % de leurs gènes sont restés dans le même arrangement depuis leur divergence, présentant un modèle évolutif inhabituel connu sous le nom de synténie.
« Cette étude ouvre une fenêtre sur le passé, nous montrant à quel point la constitution génétique de ces plantes est remarquablement stable », a déclaré le Dr Li Wang, co-auteur de l’étude. « C’est comme trouver un fossile vivant au niveau génétique. »
Les scientifiques ont également observé une rétention notable de copies de gènes dupliquées après des événements de duplication du génome entier, ce qui est inhabituel. « Bien qu’une poignée de gènes en double puissent évoluer vers de nouveaux rôles, la grande majorité est perdue relativement rapidement par un processus appelé diploïdisation », explique le Dr David Wickell, chercheur postdoctoral et co-premier auteur de l’étude.
Cependant, les chercheurs ont découvert que ces lycophytes homospores conservaient souvent les deux ensembles de gènes avec relativement peu d’altérations, même après des centaines de millions d’années d’évolution.
« Le fait que les lycophytes homospores aient conservé autant de gènes en double et autant de synténie est fascinant, un peu surprenant, et ne correspond pas nécessairement à nos idées traditionnelles sur la façon dont les génomes se réorganisent après une duplication à grande échelle », note Wickell.
« Bien que l’on ne sache pas encore exactement ce qui explique cette différence, nous pensons qu’une étude plus approfondie des plantes homospores pourrait potentiellement fournir de nouvelles informations sur la génétique végétale et l’évolution de toutes les plantes terrestres. Cela souligne également l’importance de préserver la biodiversité, car ces plantes étonnantes détiennent des indices vitaux sur l’histoire de la vie sur Terre. »
Plus d’information:
Cheng Li et al, Préservation extraordinaire de la colinéarité des gènes sur trois cents millions d’années révélée chez les lycophytes homospores, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2312607121