A Caribbean reef octopus (Octopus briareus) hunting at night at a coral reef in Curaçao.

Génome brouillé «époustouflant» trouvé dans le poulpe et le calmar. Cela pourrait expliquer leur intelligence.

Les calmars, les poulpes et les seiches ont des génomes brouillés qui peuvent aider à expliquer comment ces céphalopodes évolué le plus compliqué systèmes nerveux de tout invertébré.

Un nouveau séquençage génétique révèle que les gènes de ces animaux sont mélangés, disposés dans des ordres étranges que l’on ne voit pas chez d’autres espèces non céphalopodes. Cette ADN mélanger et assortir peut avoir donné évolution un nouveau bac à sable dans lequel jouer, a déclaré à Live Science, co-auteur de l’étude, Caroline Albertin, biologiste au Laboratoire de biologie marine de l’Université de Chicago.

“Une hypothèse est que ces nouveaux arrangements de gènes ont entraîné de nouveaux modèles d’expression et cela signifie que ces gènes pourraient être utilisés dans un nouvel endroit ou d’une nouvelle manière”, a déclaré Albertin, faisant référence au processus d’expression ou d’activation d’un gène pour créer des protéines qui effectuent un certain type de travail dans le corps.

Ces nouvelles opportunités, à leur tour, pourraient expliquer certaines des capacités incroyables des calmars et des pieuvres, telles que vision avancée ou bras qui ont leur propre “cerveau”.

Lire le génome des céphalopodes

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que des choses étranges se passent dans le génome des céphalopodes. En 2015, quand Albertin et ses collègues ont séquencé le premier génome de poulpe, ils s’attendaient à voir un schéma d’évolution génétique similaire à celui de nombreux vertébrés : la duplication. Au cours de la longue histoire de la vie sur Terre, tous les vertébrés à mâchoires ont copié leur génome deux fois, ce qui signifie que les mammifères, les oiseaux, les poissons, les amphibiens et les requins ont tous accumulé quatre copies du génome original. Certains de ces gènes copiés ont depuis été perdus, mais beaucoup ont été empruntés par l’évolution pour assumer de nouveaux rôles.

“Cela ouvre tout un terrain de jeu génomique sur lequel l’évolution peut agir”, a déclaré Albertin. “[M]peut-être qu’un de ces quatre gènes peut se déclencher et commencer à faire autre chose.”

Il allait de soi que l’évolution des céphalopodes impliquait le même processus de duplication. Mais lorsqu’ils ont commencé à fouiller dans le génome de la pieuvre, Albertin et ses collègues n’ont trouvé aucune preuve que les céphalopodes aient fait ce copier-coller génétique. Maintenant, l’équipe est allée plus loin, en utilisant des technologies de séquençage de nouvelle génération pour reconstituer les lectures au niveau des chromosomes de deux calmars – le calmar bobtail hawaïen () et le calmar côtier à nageoires longues () – et une pieuvre – la pieuvre à deux points de Californie ( ).

Dans des articles publiés dans la revue Nature Communications sur 21 avril (s’ouvre dans un nouvel onglet) et 4 mai (s’ouvre dans un nouvel onglet), les chercheurs ont utilisé trois méthodes différentes de séquençage du génome pour décoder les génomes, y compris un séquençage à lecture longue de pointe qui peut lire des milliers de paires de bases d’ADN à la fois. (Les échelons de la molécule d’ADN en forme d’échelle sont constitués de paires de bases azotées.) Si le génome était un livre, ou, plus précisément, une très longue série de livres, le calmar bobtail hawaïen compte 5,5 milliards de paires de bases. dans son génome – le séquençage à lecture longue permet aux scientifiques de lire des pages au lieu de paragraphes, a déclaré Albertin.

Gènes mélangés, cerveaux complexes ?

Les résultats ont montré que les génomes des céphalopodes ont été brassés et brouillés. Les co-auteurs de l’étude d’Albertin Hannah Schmidbaur et Oleg Simakov de l’Université de Vienne et leurs collègues ont comparé les gènes des céphalopodes à des milliers de gènes similaires trouvés dans un large éventail d’espèces animales. Ils ont trouvé 505 blocs de trois gènes ou plus qui coapparaissaient chez les calmars et les poulpes mais n’étaient pas trouvés ensemble chez d’autres animaux. Si les gènes A, B et C se trouvent généralement proches les uns des autres sur le chromosome 5 chez les escargots, les poissons et les mouches des fruits, par exemple, ils seront souvent dispersés sur trois chromosomes distincts chez les céphalopodes.

La découverte est “époustouflante”, a déclaré Albertin, car l’ordre des gènes reste généralement le même, même parmi les espèces éloignées sur l’arbre de l’évolution.

“Cela, pour les biologistes de l’évolution, suggère qu’il y a une raison pour laquelle vous conservez cet ordre génétique”, a-t-elle déclaré. “Et les céphalopodes semblent enfreindre ces règles.”

On ne sait pas comment les céphalopodes ont réussi cette désobéissance génétique. Le brouillage des gènes a eu lieu sur de nombreuses générations de céphalopodes et des centaines de millions d’années, a déclaré Albertin, et il peut avoir reposé sur des “gènes sauteurs”, également appelés éléments transposables, qui sont des séquences d’ADN qui peuvent sauter autour du génome.

Les chercheurs ont examiné quels gènes étaient actifs dans les tissus des céphalopodes et ont découvert que de nombreux groupements uniques de gènes de céphalopodes étaient occupés dans le tissu nerveux, laissant entendre que ces séquences spéciales auraient pu jouer un rôle dans l’évolution de l’intelligence des céphalopodes.

“Cela indique vraiment une nouvelle perspective passionnante sur la façon dont de nouvelles fonctionnalités apparaissent dans l’évolution”, a déclaré Albertin.

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