Des chercheurs de la Texas A&M School of Veterinary Medicine & Biomedical Sciences (VMBS) et une équipe interdisciplinaire de collaborateurs ont découvert de nouvelles informations sur l’histoire de l’évolution des chats, expliquant remark les chats – y compris des espèces bien connues comme les lions, les tigres et les chats domestiques – – a évolué vers différentes espèces et met en lumière la manière dont les différents changements génétiques chez les chats sont liés aux capacités de survie, comme la capacité de sentir une proie.
En comparant les génomes de plusieurs espèces de chats, le projet, publié aujourd’hui dans Character Genetics, a aidé les chercheurs à comprendre pourquoi les génomes des chats ont tendance à présenter moins de versions génétiques complexes (telles que les réarrangements de segments d’ADN) que d’autres groupes de mammifères, comme les primates. Elle a également révélé de nouvelles informations sur les parties de l’ADN du chat les moreover susceptibles d’évoluer rapidement et sur la façon dont elles jouent un rôle dans la différenciation des espèces.
« Notre objectif était de mieux comprendre remark les chats ont évolué et la base génétique des différences de traits entre les espèces de chats », a déclaré le Dr Invoice Murphy, professeur de biosciences vétérinaires intégratives au VMBS, spécialisé dans l’évolution des chats. « Nous voulions profiter de certaines nouvelles technologies qui nous permettent de créer des cartes génomiques félines as well as complètes.
« Nos résultats ouvriront des portes aux personnes qui étudient les maladies, le comportement et la conservation des félins », a-t-il déclaré. « Ils travailleront avec une compréhension in addition complète des différences génétiques qui rendent chaque form de chat exceptional. »
Variations sur un thème
Parmi les choses que les scientifiques essayaient de mieux comprendre, il y avait la raison pour laquelle les chromosomes félins – les constructions cellulaires contenant les informations génétiques pour des caractéristiques telles que la couleur de la fourrure, la taille et les capacités sensorielles – sont plus stables que chez d’autres groupes de mammifères.
« Nous savons depuis un specific temps maintenant que les chromosomes des chats d’une espèce à l’autre sont très similaires », a déclaré Murphy. « Par exemple, les chromosomes des lions et des chats domestiques ne diffèrent pratiquement pas. Il semble y avoir beaucoup moins de duplications, de réarrangements et d’autres varieties de versions que ce que l’on trouve couramment chez les grands singes. »
Dans l’ordre des primates, ce variety de variation génétique a conduit à l’évolution de différentes espèces, notamment les humains et les grands singes.
« Les génomes des grands singes ont tendance à se briser et à se réorganiser, et même les génomes humains ont des régions très instables », a déclaré Murphy. « Ces variations peuvent prédisposer certains individus à souffrir de maladies génétiques, comme l’autisme et d’autres difficulties neurologiques. »
La clé de cette variation entre les chats et les singes, comme Murphy l’a découvert, semble être la fréquence de ce qu’on appelle des duplications segmentaires – des segments d’ADN qui sont des copies très similaires d’autres segments d’ADN trouvés ailleurs dans le génome.
« Ce que nous avons découvert en comparant un grand nombre de génomes d’espèces de chats, c’est que les chats n’ont qu’une fraction des duplications segmentaires trouvées chez d’autres groupes de mammifères – les primates ont en fait sept fois plus de ces duplications que les chats. C’est une grande différence, et maintenant nous pensons comprendre pourquoi les génomes des chats sont moreover stables », a-t-il déclaré.
Une aiguille dans une (double) hélice
Même si les chats ne présentent pas autant de réarrangements génétiques importants dans leur ADN, ils présentent néanmoins de nombreuses différences. Grâce à leurs recherches, Murphy et ses collègues comprennent désormais mieux quelles functions de l’ADN du chat provoquent ces variants, en particulier les variations qui définissent la spéciation ou les différences entre les espèces.
« Il s’avère qu’il existe une grande région au centre du chromosome X où se produisent la plupart des réarrangements génétiques », a déclaré Murphy. « En fait, il existe un élément répétitif spécifique dans cette région appelé DXZ4 qui, selon les preuves, est en grande partie responsable de l’isolement génétique d’au moins deux espèces de chats, le chat domestique et le chat de jungle. »
DXZ4 est ce que Murphy appelle une répétition satellite : ce n’est pas un gène typique qui code pour un trait physique comme la couleur de la fourrure, mais il contribue plutôt à la construction tridimensionnelle du chromosome X et a probablement joué un rôle significant dans la spéciation du chat..
« Nous ne connaissons pas encore le mécanisme précis, mais en comparant tous ces génomes de chats, nous pouvons mieux mesurer la vitesse à laquelle DXZ4 a évolué chez une espèce par rapport à toutes les autres. Ce que nous avons appris, c’est que DXZ4 est l’un des as well as rapides. events évolutives du génome du chat il évolue furthermore rapidement que 99,5 % du reste du génome », a-t-il expliqué.
« En raison de la vitesse à laquelle il mute, nous avons pu démontrer pourquoi DXZ4 est probablement lié à la spéciation », a déclaré Murphy.
Détecter des gènes insaisissables
En utilisant de nouvelles séquences génomiques très détaillées, l’équipe a également découvert des liens additionally clairs entre le nombre de gènes olfactifs, qui régissent la détection des odeurs chez les chats, et la variation du comportement social et leurs relations avec leur environnement.
« Comme les chats sont des prédateurs qui comptent beaucoup sur l’odorat pour détecter leurs proies, leur odorat est une partie assez importante de leur identité », a-t-il déclaré. « Les chats constituent une famille très diversifiée et nous avons toujours voulu comprendre remark la variation génétique joue un rôle dans la capacité des différentes espèces de chats à sentir dans leurs différents environnements.
« Les lions et les tigres présentent une assez grande différence entre certains gènes odorants impliqués dans la détection des phéromones, qui sont des produits chimiques que différents animaux libèrent dans l’environnement pour communiquer des informations sur leur identité, leur territoire ou leur danger », a déclaré Murphy.
« Nous pensons que la grande différence est liée au fait que les lions sont des animaux très sociaux vivant en groupes familiaux et que les tigres mènent une vie solitaire. Les lions peuvent avoir une dépendance réduite aux phéromones et autres substances odorantes parce qu’ils sont constamment à proximité d’autres lions, ce qui se reflète dans leur moindre dépendance aux phéromones et autres substances odorantes. gènes de ce form dans leur génome », a-t-il déclaré.
Les tigres, quant à eux, doivent être capables de sentir leurs proies sur de très vastes territoires et de trouver des partenaires.
« Les tigres, en général, ont un vaste répertoire de récepteurs olfactifs et de phéromones », a déclaré Murphy. « Nous pensons que cela est directement lié à la taille de leurs territoires et à la variété des environnements dans lesquels ils vivent. »
Les chats domestiques, en revanche, semblent avoir perdu un massive éventail de gènes olfactifs.
« S’ils n’ont pas besoin de voyager aussi loin pour trouver ce dont ils ont besoin parce qu’ils vivent avec des gens, il est logique que la sélection naturelle ne préserve pas ces gènes », a-t-il déclaré.
Murphy a partagé que son exemple préféré du projet est celui des récepteurs odorants du chat pêcheur, une espèce de chat sauvage adaptée au milieu aquatique et vivant en Asie du Sud-Est.
« Nous avons pu montrer que les chats pêcheurs ont conservé de nombreux gènes permettant de détecter les odeurs hydriques, ce qui est un trait assez exceptional chez les vertébrés terrestres », a-t-il déclaré. « Toutes les autres espèces de chats ont perdu ces gènes spécifiques au fil du temps, mais les chats pêcheurs les possèdent toujours. »
Ces nouvelles informations sur les gènes olfactifs chez les chats ont été rendues possibles grâce à une nouvelle approche de séquençage du génome appelée trio binning, qui permet aux chercheurs de séquencer les régions les moreover difficiles d’un génome.
Cette nouvelle technologie facilite également grandement la séparation de l’ADN maternel et paternel.
« Avec le trio binning, vous pouvez désormais prélever l’ADN d’un hybride F1 – un animal dont l’ADN est divisé à 50-50 entre les mother and father de différentes espèces – et séparer proprement l’ADN maternel et paternel, vous donnant ainsi deux ensembles complets d’ADN, l’un pour chaque espèce parentale », a déclaré Murphy. « Le processus est beaucoup in addition simple et les résultats sont plus complets. »
Remplir les blancs
L’une des conclusions les furthermore importantes du projet est que les espèces de chats peuvent être similaires à bien des égards, mais que leurs différences comptent.
« Ces différences nous montrent à quel place ces animaux sont parfaitement adaptés à leur environnement naturel », a déclaré Murphy. « Ils ne sont pas interchangeables, et ce sont des informations précieuses pour les défenseurs de l’environnement et tous ceux qui travaillent à préserver ou restaurer les espèces dans leurs habitats naturels.
« Par exemple, on ne peut pas supposer que les tigres de Sumatra et de Sibérie sont identiques », a-t-il déclaré. « Leurs environnements sont très différents et ces populations de tigres ont probablement développé des diversifications génétiques spécialisées pour les aider à survivre dans ces endroits très différents. »
Il est également critical que les scientifiques réalisent que les sections du génome les in addition difficiles à assembler pourraient bien être la clé pour comprendre des systèmes corporels cruciaux comme l’immunité et la replica.
« Les gènes olfactifs ne sont pas les seuls qui ont été difficiles à séquencer et à étudier. Les scientifiques ont également eu du mal à séquencer les gènes immunitaires et reproducteurs, de sorte que les études précédentes manquent de ce sort d’informations. Imaginez essayer d’étudier une maladie génétique chez les chats, les humains. ou n’importe quelle espèce, d’ailleurs, sans avoir tous les éléments c’est pourquoi il est crucial d’assembler des génomes complets », a déclaré Murphy.
Pour l’instant, Murphy et son équipe continueront d’appliquer les systems de séquençage et d’assemblage du génome les furthermore avancées aux génomes des chats afin de fournir autant d’informations que achievable sur le monde des chats.
