Des moutons et des bovins aux girafes, une étude du génome révèle l'évolution des ruminants

Une équipe de chercheurs a réalisé une étude détaillée des génomes des ruminants, donnant un nouvel éclairage sur leur évolution et leur réussite.

Les ruminants, y compris les cerfs et les antilopes, ainsi que les moutons, les chèvres, les bovins et leurs parents sauvages, ont prospéré dans de nombreux écosystèmes à travers le monde. Leur taille varie du petit cerf de souris de Malaisie à l'imposante girafe africaine.

La nouvelle étude publiée aujourd'hui (21 juin) dans Science et dirigée par Wen Wang et Guojie Zhang à l'Institut de zoologie de Kunming, et Rasmus Heller à l'Université de Copenhague, au Danemark, comprenait le professeur Harris Lewin du Département d'évolution et d'écologie de l'UC Davis. et Centre de Génome.

Les ruminants constituent une partie importante des systèmes agricoles américains et mondiaux. Les fermes et les ranchs comptent environ 95 millions de bovins aux États-Unis seulement, ainsi qu'environ 5,2 millions de moutons et 2 millions de chèvres.

"Alors que les écosystèmes du monde entier commencent à montrer l'impact du changement climatique, savoir quels sont les gènes et leurs variantes peut aider aux efforts de conservation des espèces de ruminants menacées et en voie de disparition. Cela peut également fournir des ressources pour aider à atténuer les effets du changement climatique sur l'agriculture. produits de base, comme l'élevage de bétail, pour qu'ils soient mieux adaptés aux climats plus chauds et plus secs », a déclaré Lewin.

L'équipe a généré plus de 40 billions de paires de bases de séquences d'ADN brutes et les a assemblées en génomes pour 44 espèces. Sur la base de ces données, ils ont pu créer un nouvel arbre généalogique pour les ruminants - en plaçant le plus grand (girafe) et le plus petit (petit cerf souris) sur certaines des premières branches après l'émergence des ruminants en tant que groupe il y a 32 à 39 millions d'années.

"Les données produites dans cette étude fournissent une feuille de route génomique fondamentale pour ce groupe de mammifères écologiquement et économiquement important", a déclaré Lewin, qui préside également le Earth BioGenome Project, un effort mondial pour séquencer le code génétique de tous les eucaryotes de la planète - environ 1,5 millions d'espèces connues, y compris toutes les plantes, les animaux, les protozoaires et les champignons. "C'est une ressource formidable non seulement pour comprendre comment l'évolution a façonné les ruminants, mais aussi pour comprendre la base des traits souhaitables et indésirables, tels que les maladies héréditaires."

Tous les ruminants ont un estomac spécialisé à plusieurs chambres qui leur permet de faire fermenter les plantes qu'ils mangent à l'aide de microbes et d'apporter du matériel pour une mastication supplémentaire, facilitant ainsi la digestion. Ce système digestif hautement spécialisé permet aux ruminants de tirer le meilleur parti d'une alimentation riche en cellulose autrement indigeste.

L'étude a montré que, parmi les 295 gènes nouvellement évolués identifiés chez les ruminants, beaucoup étaient associés au système digestif, tels que la structure et la fonction de l'estomac compartimenté - le rumen, l'omasum et la caillette.

L'équipe a également identifié un certain nombre de gènes associés aux cornes et aux bois. Les ruminants ont généralement des cornes ou des bois qui peuvent jouer un rôle dans la défense ou le comportement d'accouplement.

Les chercheurs ont également pu identifier les changements évolutifs au niveau de l'espèce. En tant qu'animal terrestre le plus grand, les girafes ont une stature et une forme corporelle distinctes, qui sont probablement des adaptations à leur habitat de savane. Les chercheurs ont découvert que parmi les 366 gènes liés au développement osseux, 115 gènes avaient des mutations spécifiques à la girafe.

Les génomes des ruminants peuvent également contenir des preuves de l'impact de l'homme sur ces animaux. Lorsque les chercheurs ont utilisé une méthode pour déduire la taille de la population passée, ils ont constaté des déclins massifs pour plus de la moitié des espèces il y a 100 000 à 50 000 ans – à peu près au moment où les humains modernes ont quitté l'Afrique et se sont répandus dans le monde entier.

Les chercheurs ont créé la Ruminant Genome Database, une collection publique des données génomiques et transcriptomiques présentées dans leur étude.

Le travail a été soutenu par un certain nombre d'agences et de fondations en Chine, en Europe et aux États-Unis. La partie UC Davis a été financée par le ministère américain de l'Agriculture et la dotation Robert et Rosabel Osborne.

Harris Lewin, évolution et écologie, [email protected]

Andy Fell, Nouvelles et relations avec les médias, 530-752-4533, [email protected]