Les gènes des dragons de mer donnent des indices sur leur apparence distinctive

Même avec beaucoup de poissons dans la mer, les dragons de mer se démarquent de la foule.

Les poissons géniaux et fabuleux sont ornés d’ornements en forme de feuilles à volants. Leurs épines sont pliées. Il leur manque leurs côtes et leurs dents. Et la responsabilité de la grossesse est assumée par les mâles.

En séquençant les génomes de deux espèces de dragons de mer, des chercheurs de l’Université de l’Oregon (UO) ont trouvé des indices génétiques sur les caractéristiques distinctives du poisson : il leur manque un groupe clé de gènes trouvés chez d’autres vertébrés. Ces gènes aident à diriger le développement du visage, des dents et des appendices, ainsi que des parties du système nerveux.

Les dragons de mer appartiennent à la même famille que les hippocampes et les syngnathes. « Ce groupe est juste cool pour un certain nombre de raisons différentes », a déclaré Clay Small, professeur assistant de recherche et membre du laboratoire du professeur de biologie Bill Cresko. « Mais les dragons de mer sont des excentriques dans un groupe de poissons déjà excentriques. »

Small a dirigé le projet aux côtés de l’associée de recherche principale Susie Bassham.

« Il y a beaucoup d’intérêt pour la malléabilité à l’évolution de choses comme la tête et le visage », a déclaré Bassham.

Et les dragons de mer peuvent être de bonnes études de cas pour ce genre de question en raison des différences extrêmes qu’ils ont développées assez rapidement. La famille à laquelle appartiennent les dragons de mer et les hippocampes s’est ramifiée il y a environ 50 millions d’années, ce qui est relativement récent selon les normes d’évolution.

Bassham, Small et leurs collègues rapportent leurs découvertes le 22 juin dans le journal Actes des Académies nationales des sciences.

Dans la nature, les dragons de mer ne vivent qu’au large des côtes australiennes. Cela les a rendus difficiles à étudier. Mais le laboratoire de Cresko a eu un accès rare à des échantillons de tissus en collaborant avec des scientifiques du Birch Aquarium de Scripps et du Tennessee Aquarium, qui élèvent des dragons de mer en captivité.

Les chercheurs ont séquencé les génomes de deux espèces de dragons de mer, les dragons de mer feuillus et herbeux. Ils ont comparé ces séquences génétiques aux syngnathes et aux hippocampes, ainsi qu’à d’autres poissons osseux moins étroitement apparentés tels que le poisson zèbre et l’épinoche.

Avec les syngnathes et les hippocampes, il manquait aux dragons de mer un morceau de gènes qui guident le développement, un indice possible sur les origines de leur forme unique.

Comparés à leurs proches parents, les dragons de mer contenaient également des quantités plus élevées que d’habitude de séquences d’ADN répétitives appelées transposons. Ces séquences, également appelées «gènes sauteurs», se copient souvent ou se déplacent dans le génome. Ils peuvent provoquer des modifications génétiques rapides lorsqu’ils s’insèrent au milieu ou à proximité d’un gène, empêchant le gène de fonctionner normalement.

L’équipe a également utilisé un microscope à rayons X spécialisé au campus Knight de l’UO pour capturer une image 3D haute résolution d’un dragon de mer envahissant. Ils ont scanné le poisson d’un pied de long par sections, puis ont assemblé les images en une image complète.

« Personne n’avait jamais imaginé une partie d’un dragon de mer auparavant de cette façon, avec une résolution aussi élevée », a déclaré Bassham.

À ce niveau de détail, ils pouvaient voir la structure fine des os du dragon de mer et également avoir un aperçu de la façon dont certaines des structures corporelles uniques du poisson auraient pu évoluer.

« Nous avons pu voir que les structures de support des pagaies feuillues semblaient être des élaborations d’épines, puis les appendices charnus ont été ajoutés aux extrémités », a déclaré Bassham. « Cela a donné des preuves à l’idée que ces (ornements) sont issus de l’évolution des épines. »

Les scientifiques de l’UO espèrent que rendre les séquences du génome des dragons de mer accessibles au public sera utile pour de nouvelles recherches non seulement sur l’évolution et la génétique du développement, mais peut-être aussi dans l’effort de comprendre et de conserver le poisson rare.