Une nouvelle étude de État de Pennsylvanie peut aider à expliquer comment les parulines se sont rapidement divisées en autant d’espèces uniques. Les chercheurs ont découvert que deux gènes impliqués dans la coloration de la paruline ont évolué selon des processus très différents.
« Les parulines des bois sont un groupe d’oiseaux incroyablement coloré et diversifié, avec plus d’une centaine d’espèces au total », a déclaré la première auteure de l’étude, Marcella Baiz. « Ces espèces sont apparues très rapidement au cours de l’évolution, dans ce que les biologistes appellent un rayonnement d’espèce. Pour mieux comprendre ce rayonnement, nous avons étudié les régions génétiques liées à la coloration du plumage au sein d’un sous-ensemble de parulines particulièrement colorées.
Les experts ont séquencé les génomes des 34 espèces qui composent le genre Setophaga de parulines des bois. Ils ont également créé un arbre phylogénétique pour clarifier les relations entre chaque espèce.
Les chercheurs ont restreint l’étude pour se concentrer sur neuf paires étroitement apparentées d’« espèces sœurs », chaque paire étant le résultat de la divergence d’une espèce en deux. Pour mieux comprendre le rayonnement global, les experts ont cherché à déterminer si des processus évolutifs similaires avaient façonné chacune des paires.
« Dans la plupart des cas, il est difficile d’identifier les gènes qui sous-tendent le processus de diversification, car il peut être difficile de lier des gènes spécifiques à des traits spécifiques, comme les couleurs », a déclaré le professeur David Toews, auteur principal de l’étude.
« Mais de nombreuses espèces de parulines se croisent facilement, produisant une progéniture hybride présentant un mélange des traits de l’espèce parentale. Nous étions donc en mesure de lier certains modèles de couleurs à leurs régions génétiques sous-jacentes. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur deux gènes de coloration, mais avons pu les étudier chez toutes les espèces de ce grand genre, pour nous donner une fenêtre sur le reste du rayonnement.
La protéine de signalisation Agouti (ASIP) est impliquée dans la production du plumage brun et noir chez les parulines. L’équipe a découvert des divergences génétiques proches de l’ASIP au sein des paires d’espèces sœurs présentant des différences dans la quantité ou l’emplacement de la coloration noire ou brune.
« Nous avons créé un arbre évolutif basé uniquement sur la région du gène ASIP, qui montre plus clairement comment le gène a changé à travers le genre », a déclaré Baiz. « Les modèles de cet arbre génétique reflètent les modèles de l’arbre phylogénétique, basés sur ce que nous voyons dans l’ensemble du génome. »
« Cela implique que les différences que nous observons dans l’ASIP résultent de mutations apparues indépendamment chez différentes espèces. Cependant, l’arbre génétique du deuxième gène, BCO2, a montré un modèle très différent qui ne correspondait pas à l’ensemble de l’arbre génomique, ce qui suggère que différents processus sont en jeu. »
Le deuxième gène, le bêta-carotène oxygéné 2 (BCO2), est impliqué dans la production d’une coloration jaune vif, rouge et orange. Les chercheurs suggèrent qu’un processus appelé introgression, qui est l’échange de gènes entre des espèces ayant évolué séparément, pourrait expliquer pourquoi le modèle de modifications génétiques de la BCO2 ne correspondait pas au rayonnement global du groupe.
« L’introgression peut se produire lorsque deux espèces distinctes s’hybrident et que la progéniture hybride s’accouple avec l’une des espèces d’origine », a déclaré Baiz. « Après plusieurs générations, le matériel génétique d’une espèce peut être incorporé dans l’autre. Le signal de ce type d’introgression ancienne peut être conservé dans le génome d’individus vivants – de la même manière que les tests d’ascendance peuvent révéler le nombre de gènes néandertaliens dont vous disposez. Dans ce cas, nous avons trouvé de manière inattendue des preuves d’une introgression ancienne au niveau de BCO2 chez deux parulines par ailleurs éloignées de ce genre.
Les chercheurs ont trouvé des preuves d’introgression impliquant la paruline jaune et la paruline magnolia ainsi que la paruline des prairies et la paruline vitelline, qui ont toutes une coloration caroténoïde brillante. Il s’agit de l’un des premiers exemples connus de transfert de gènes caroténoïdes entre vertébrés.
« Une possibilité est que la version de la paruline magnolia du BCO2 ait introgressé dans la paruline jaune, et cette version » nouvelle pour eux « a produit un dépôt plus large de caroténoïdes dans les plumes de la paruline jaune », a déclaré le professeur Toews. « C’est amusant de penser que l’introgression ancienne est ce qui a rendu la paruline jaune si jaune ! »
Les résultats suggèrent que l’introgression et les mutations génétiques transmises du parent à la progéniture ont contribué à faciliter l’extrême diversification des parulines. À l’avenir, les chercheurs espèrent lier des mutations spécifiques de ces gènes à des changements dans la coloration du plumage et souhaitent cartographier les voies moléculaires impliquées. L’équipe prévoit également d’étendre son étude aux 110 espèces de parulines.
« Il est possible qu’il y ait une introgression provenant d’un tout autre genre », a déclaré le professeur Toews. « L’extension à d’autres parulines nous permettrait d’explorer cette possibilité et de comprendre plus largement le rayonnement de ces oiseaux fascinants. »
L’étude est publiée dans la revue Biologie actuelle.
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Par Chrissy Sexton, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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