Lacroix Parmi les prairies de haute montagne et les prairies du plateau éthiopien se dresse un primate, le gelada, le singe au « cœur saignant » nommé pour sa poitrine rouge brillante. Les Geladas sont les derniers de leur espèce, ayant survécu à leurs mothers and fathers disparus en adoptant un method de vie inhabituel. Contrairement à leurs cousins singes vivant dans les forêts et les savanes, les geladas se sont taillé une area of interest à haute altitude pour eux seuls, grignotant avec satisfaction les herbes des hautes terres pour se nourrir.
En additionally de leurs compétences en alpinisme, les geladas se trouvent généralement en troupeaux, accrochées aux falaises le matin et reposant sur leurs croupes en forme de coussin, idéales pour s’asseoir et paître toute la journée.
à 6 000-14 000 pieds au-dessus du niveau de la mer de leurs cousins babouins ??
“La vie à haute altitude est très difficile. L’air est in addition froid et contient moins d’oxygène”, a déclaré Snyder-Mackler. “Notre équipe a étudié les geladas vivant dans des environnements aussi extrêmes pendant in addition d’une décennie, nous avons donc une compréhension directe de la difficulté de vivre à de telles hauteurs sur de longues périodes. Pourtant, les geladas ont survécu beaucoup as well as longtemps.”
le professeur Noah Snyder-Mackler de l’ASU School of Lifetime Sciences et le chercheur postdoctoral Kenneth Chiou ont dirigé une équipe pour d’abord assembler et séquencer le génome de gelada.
contrairement à toute populace humaine, les geladas ont continuellement vécu à haute altitude pendant des centaines de milliers d’années, ce qui nous donne une fenêtre sur la façon dont les primates font face à des environnements extrêmes en “temps profond”. géladas sont étroitement liées à nous et partagent une grande partie de notre biologie. y compris le mal des montagnes et le gonflement dangereux du cerveau et des poumons “, a déclaré Kenneth Chiou, qui a parcouru le continent avec des collègues pour coordonner l’accès aux geladas sauvages et a aidé à diriger l’étude.
Ils ont assemblé le leading génome de référence de gelada, assemblé à partir d’une seule gelada femelle adulte sauvage des montagnes du Simien, en Éthiopie.
Dans les airs
Dans le génome de la gelada, le position de départ le furthermore évident était d’examiner les hémoglobines – des protéines qui se combinent en un groupe de 4, comme un trèfle magique à 4 feuilles en tant que molécule clé transportant l’oxygène trouvée dans le sang.
a déclaré Snyder-Mackler.
Effectivement, ils ont d’abord identifié des substitutions d’acides aminés spécifiques à la gelada dans la sous-unité de la chaîne alpha de l’hémoglobine adulte. Ils ont trouvé deux substitutions d’acides aminés dans l’hémoglobine alpha, aux web pages 12 et 23. Plus significant encore, ces substitutions, ainsi que toutes les séquences codantes pour cette protéine, ont été trouvées dans les 70 geladas qui ont été séquencées dans l’étude.
Mais, lorsqu’ils ont testé ces changements en laboratoire, ils ont été surpris. Remarquablement.
“Lorsque nous avons trouvé des changements uniques dans la séquence moléculaire de l’hémoglobine gélada. a déclaré Snyder-Mackler, “Mais nos expériences ont montré que ce n’est pas le cas.”
Les modifications moléculaires des substitutions d’acides aminés trouvées dans l’hémoglobine gélada ne semblaient tout simplement pas être associées à une augmentation de l’affinité hémoglobine-oxygène. Lorsque les humains montent à haute altitude, notre corps ressent la baisse d’oxygène et commence généralement à produire furthermore d’hémoglobine et de globules rouges transportant l’oxygène en réponse. Si les geladas avaient de la même manière des niveaux d’hémoglobine additionally élevés dans le sang, la pensée va, peut-être qu’ils pourraient améliorer le transportation de l’oxygène dans le sang sans nécessiter d’avantages dans la liaison à l’oxygène de l’hémoglobine.
Au lieu de cela, ils ont découvert que les concentrations d’hémoglobine dans le sang des geladas n’étaient pas as well as élevées que celles des humains, des babouins ou même des geladas vivant dans des zoos au niveau de la mer.
“L’absence d’une concentration élevée d’hémoglobine chez les geladas sauvages vivant à haute altitude suggère qu’elles peuvent toujours fournir suffisamment d’oxygène aux tissus malgré la disponibilité réduite d’oxygène”, a déclaré Chiou. “Il existe de nombreuses autres façons dont les geladas pourraient compenser physiologiquement le manque d’oxygène et celles-ci pourraient entraîner de nombreux types de modifications des traits respiratoires ou circulatoires qui affectent le transportation de l’oxygène.”
Ainsi, l’équipe a été forcée de chercher ailleurs dans le génome pour des variations à haute altitude.
Ensuite. Effectivement, à partir de leur analyse, ils ont découvert que les geladas de haute altitude présentaient des circonférences thoraciques considérablement élargies, permettant potentiellement une furthermore grande surface pulmonaire pour une diffusion accrue de l’oxygène.
ce qui est parallèle aux dimensions thoraciques in addition grandes présentées par les montagnards indigènes des Andes”, a déclaré Chiou. “Cette découverte est cohérente avec la possibilité d’une growth des volumes pulmonaires, mais nous voulons être prudents, car or truck nous n’avons pas mesuré directement les poumons dans cette étude.”
A terme. actuellement indisponibles, permettrait de distinguer ces deux possibilités.
Vers un terrain as well as élevé
ils ont ensuite exploré toute autre preuve de différences génétiques. Ils ont jeté un massive filet, à travers additionally de 20 000 gènes codant pour des protéines dans le génome de gelada. Dans l’ensemble, ils ont identifié 103 gènes montrant des signatures de sélection optimistic chez les geladas qui pourraient avoir évolué en réponse à l’environnement de haute altitude.
Ceux-ci comprenaient quatre gènes impliqués dans une voie d’hypoxie (ITGA2, NOTCH4, FERMT1 et MLPH). Un autre gène était HMBS, qui est impliqué dans la biosynthèse de l’hème chez les Sherpas népalais, et enfin TNRC18, un gène largement inconnu qui est lié à une sélection chez les plongeurs en haute mer Bajau.
“Bien que nous ayons trouvé de nombreux chevauchements entre les voies sous sélection dans les geladas et les populations humaines vivant à haute altitude, mis à portion les exemples notables énumérés ci-dessus. a déclaré Chiou.
En d’autres termes : la sélection naturelle peut avoir trouvé une resolution moléculaire différente au même problème.”
Une fois le travail préparatoire terminé, ils devront poursuivre leurs études génétiques pour affiner davantage leur compréhension.
Conséquences pour la conservation
Chaque fois qu’un nouveau génome pour un animal est terminé.
y compris les tailles de population historiques et la divergence des populations. en Ethiopie.
la populace du nord, qui englobe tous les individus sauvages des montagnes du Simien, et la population centrale, qui englobe les individus sauvages de l’aire de conservation communautaire de Guassa ainsi que la plupart des individus de zoos.
“Nous n’avons trouvé aucune preuve de croisement entre les deux populations de géladas sauvages. a déclaré Chiou.
Ils ont également identifié une différence curieuse et très importante dans les chromosomes de gelada, ou caryotype, qui semble être à une fréquence extrêmement élevée et peut-être fixée dans la inhabitants septentrionale de geladas – une fission chromosomique.
L’équipe de recherche pense que ce sera une donnée essentielle pour les efforts de conservation à l’avenir, et pourrait brouiller la classification actuelle des espèces de gelada.
“Étant donné que les réarrangements chromosomiques ont tendance à être associés à des mules ressemblant à l’infertilité, qui sont la progéniture hybride d’un cheval et d’un âne, nos découvertes suggèrent que les geladas peuvent englober au moins deux espèces biologiques distinctes”, a déclaré Chiou.
Chiou dit que cette découverte est importante pour plusieurs raisons.
“Premièrement. par conséquent, ajouterait de l’urgence aux initiatives de conservation pour préserver cette diversité jusque-là méconnue”, a déclaré Chiou. “Deuxièmement, le chromosome divisé que nous avons découvert dans les geladas du nord semble être un exemple extraordinairement récent d’une variante chromosomique stable chez un primate à longue durée de vie. Il offre donc une celebration special d’étudier l’évolution des chromosomes et le rôle des réarrangements chromosomiques dans la spéciation chez un primate.”
Avec les résultats de l’étude. Ils ont maintenant de nombreuses pistes de recherche nouvelles et fructueuses à explorer.
“A partir de cette étude., a déclaré Snyder- Mackler.
“Dans cet esprit, l’assemblage de notre génome et les modifications génétiques spécifiques à la gelada offrent de multiples pistes de recherche potential sur la fonction des changements de codage et de régulation des protéines uniques aux geladas. environnements et fournit une avenue pour la recherche qui peut avoir un effect transformateur sur l’étude et le traitement des problems liées à l’hypoxie.
Le travail a été rendu doable grâce à un vaste work global de moreover de 30 establishments, et avec les généreuses autorisations et le soutien de l’African Wildlife Foundation, de l’Ethiopian Wildlife Conservation Authority, de la National Science Basis, des Nationwide Institutes of Health and fitness, du zoo de San Diego, de l’Université de Washington Royalty Exploration Fund et la Fondation allemande pour la recherche. Snyder-Mackler et Chiou sont particulièrement reconnaissants envers le staff de recherche qui a rendu la recherche possible (E. Jejaw, A. Fenta, S. Girmay, D. Bewket et A. Adwana), le personnel de soutien logistique (TW Aregay et S. Asrat) et les assistants et étudiants du projet de recherche Simien Mountains Gelada – en particulier J. Jarvey et M. Gomery – ainsi que l’EWCA pour l’autorisation et le soutien pour travailler dans le parc countrywide des montagnes du Simien.
