Si vous vous êtes déjà renversé dans une piscine, alors vous le savez : l’eau peut être étonnamment dure si vous la frappez sous le mauvais angle. Mais de nombreuses espèces de martins-pêcheurs plongent la tête la première dans l’eau pour attraper leurs proies poissonneuses. Dans une nouvelle étude scientifique publiée dans la revue Communications Biology, des chercheurs ont comparé l’ADN de 30 espèces différentes de martins-pêcheurs pour identifier les gènes qui pourraient aider à expliquer le régime alimentaire des oiseaux et leur capacité à plonger sans subir de lésions cérébrales.
Le form de plongée pratiqué par les martins-pêcheurs – ce que les chercheurs appellent « plongée en plongée » – est une prouesse aéronautique. « Il s’agit d’une plongée à grande vitesse de l’air vers l’eau, et elle est réalisée par très peu d’espèces d’oiseaux », explique Chad Eliason, chercheur scientifique au Area Museum de Chicago et leading auteur de l’étude. Mais c’est un comportement potentiellement risqué.
« Pour que les martins-pêcheurs plongent tête première comme ils le font, ils doivent avoir développé d’autres caractéristiques pour les empêcher de se blesser le cerveau », explique Shannon Hackett, conservatrice associée des oiseaux au Industry Museum et auteure principale de l’étude.
Tous les martins-pêcheurs ne pêchent pas réellement : de nombreuses espèces de ces oiseaux se nourrissent de proies terrestres comme des insectes, des lézards et même d’autres martins-pêcheurs. Auparavant, les co-auteurs Jenna McCollough et Michael Andersen, chercheurs de l’Université du Nouveau-Mexique, ont dirigé l’équipe en utilisant l’ADN pour montrer que les groupes de martins-pêcheurs qui mangent du poisson ne sont pas les additionally proches mom and dad les uns des autres au sein de l’arbre généalogique des martins-pêcheurs. Cela signifie que les martins-pêcheurs ont fait évoluer leur régime alimentaire à foundation de poisson – et leurs capacités de plongée pour les acquérir – à plusieurs reprises, plutôt que d’évoluer tous à partir d’un ancêtre commun mangeur de poisson.
Pour cette étude, les chercheurs – dont les co-auteurs Lauren Mellenthin, actuellement à l’Université de Yale, mais qui était stagiaire au Subject Museum au second où cette recherche a été menée, Taylor Hains de l’Université de Chicago et du Discipline Museum, Stacy Pirro du Iridian Genomes, Michael Anderson et Jenna McCullough de l’Université du Nouveau-Mexique ont examiné l’ADN de 30 espèces de martins-pêcheurs, piscivores ou non.
« Pour obtenir tout l’ADN du martin-pêcheur, nous avons utilisé des spécimens des collections du Field Museum », explique Eliason, qui travaille au Grainger Bioinformatics Heart et au Negaunee Integrative Investigate Heart de Subject. « Lorsque nos scientifiques effectuent des travaux sur le terrain, ils prélèvent des échantillons de tissus sur les spécimens d’oiseaux qu’ils collectent, comme des morceaux de muscle mass ou de foie. Ces échantillons de tissus sont conservés au Discipline Museum, congelés dans de l’azote liquide, pour préserver l’ADN. »
Dans le laboratoire d’ADN Pritzker de Subject, les chercheurs ont commencé le processus de séquençage du génome complet de chacune des espèces, générant ainsi l’intégralité du code génétique de chaque oiseau. À partir de là, ils ont utilisé un logiciel pour comparer les milliards de paires de bases composant ces génomes afin de rechercher les variations génétiques que les martins-pêcheurs plongeurs ont en commun.
Les scientifiques ont découvert que les oiseaux piscivores possédaient plusieurs gènes modifiés associés au régime alimentaire et à la structure du cerveau. Par exemple, ils ont découvert des mutations dans le gène AGT des oiseaux, qui a été associé à la flexibilité alimentaire chez d’autres espèces, et dans le gène MAPT, qui code pour les protéines tau liées au comportement alimentaire.
Les protéines Tau aident à stabiliser les minuscules constructions à l’intérieur du cerveau, mais l’accumulation d’un trop grand nombre de protéines Tau peut être une mauvaise selected. Chez l’homme, les traumatismes crâniens et la maladie d’Alzheimer sont associés à une accumulation de protéine tau. « J’ai beaucoup appris sur la protéine tau lorsque j’étais responsable des commotions cérébrales dans l’équipe de hockey de mon fils », explique Hackett. « J’ai commencé à me demander pourquoi les martins-pêcheurs ne meurent-ils pas parce que leur cerveau se transforme en bouillie ? Il doit y avoir quelque selected qu’ils font qui les protège des influences négatives liées aux atterrissages répétés sur la tête à la floor de l’eau. »
Hackett soupçonne que les protéines tau pourraient être une arme à double tranchant. « Les mêmes gènes qui maintiennent vos neurones dans votre cerveau bien rangés sont ceux qui échouent lorsque vous subissez des commotions cérébrales répétées si vous êtes un joueur de football ou si vous souffrez de la maladie d’Alzheimer », dit-elle. « Je suppose qu’il existe une sorte de forte pression sélective sur ces protéines pour protéger le cerveau des oiseaux d’une manière ou d’une autre. »
Maintenant que ces variants génomiques corrélées ont été identifiées, dit Hackett, « la query suivante est : quel est l’effet des mutations dans les gènes de ces oiseaux sur les protéines produites ? un cerveau pour les forces de commotion ? »
« Maintenant, nous savons quels gènes sous-jacents changent et contribuent à créer les différences que nous observons au sein de la famille des martins-pêcheurs », explique Eliason. « Mais maintenant que nous savons quels gènes examiner, cela a créé davantage de mystères. C’est ainsi que fonctionne la science. »
En plus d’une meilleure compréhension de la génétique du martin-pêcheur et des implications potentielles pour la compréhension des lésions cérébrales, Hackett affirme que cette étude est importante automobile elle met en valeur la valeur des collections des musées.
« L’un des spécimens dont nous avons extrait l’ADN dans cette étude a trente ans. Au minute où il a été collecté, nous ne pouvions pas faire le style d’analyses que nous pouvons faire aujourd’hui – nous ne pouvions même pas faire certaines de ces analyses. il y a cinq ans », explique Hackett. « Cela remonte à la capacité de spécimens individuels à raconter de nouvelles histoires à travers le temps. Et qui sait ce que nous pourrons apprendre de ces spécimens à l’avenir ? C’est pourquoi j’aime les collections de musées. »
