Biotech en Asie – Diversité génétique et relations des lions vivants et disparus – Act-in-biotech

Par Kevin E. Noonan

LionLes Lions (Panthera leo) sont un groupe largement réparti de mammifères terrestres, s’étendant au cours du Pléistocène (d’environ 2 580 000 à 11 700 ans) en Eurasie, en Afrique et en Amérique du Nord, avec des espèces qui comprenaient les lions modernes encore existants (Panthera leo leo), le lion des cavernes (Panthera leo spelaea) et le lion d’Amérique (Panthera leo atrox). Du Pléistocène aux temps modernes, toutes les espèces de lions sauf le lion moderne ont disparu (la grotte et les lions d’Amérique à la fin du Pléistocène, environ Il y a 14 000 ans), et leur aire de répartition moderne est limitée à l’Afrique subsaharienne et à un groupe isolé limité à la péninsule de Kathiawar dans l’État du Gujarat en Inde. À l’époque moderne, les populations de lions présentes dans le sud-ouest de l’Eurasie ont été éradiquées au 19e et au début du 20e siècle, et les lions (en particulier le lion de Barbarie, le lion du Cap et les espèces de lions endémiques du Moyen-Orient) ont disparu par extinction de l’Afrique du Nord au cours du 20e siècle. La disparition moderne des populations de lions est presque entièrement une conséquence de la croissance de la population humaine, de la prédation et de la restriction des aires environnementales traditionnelles, ce que l’on appelle par euphémisme « facteurs anthropiques. « 

Des études de population, reposant principalement sur l’ADN mitochondrial (ADNmt), ont été menées pour les espèces vivantes et les restes de lions disparus, avec différents degrés de confiance. Le mois dernier, un groupe international de chercheurs a publié un article dans les Actes de la National Academy of Sciences USA intitulé « L’histoire évolutive des lions éteints et vivants« qui a rendu compte des résultats de l’analyse génomique de l’ADN de vingt spécimens de lion, comprenant deux lions des cavernes (Panthera leo spelaea), âgé d’environ 30 000 ans de Sibérie et du Yukon; 12 lions « historiques » (Panthera leo leo / Panthera leo melanochaita) qui vivaient entre le XVe et le XXe siècle en dehors de la répartition géographique actuelle des lions, et 6 lions actuels d’Afrique orientale et australe (4) et d’Inde (2). Les conclusions générales que ces auteurs ont tirées de ces données génétiques sont que les espèces de grottes et de lions modernes partagent un ancêtre commun qui vivait il y a environ un demi-million d’années, et que les lions modernes se composent de deux lignées qui ont divergé il y a environ 70000 ans. Les lions indiens « orphelins » ont montré ce que les auteurs ont appelé « une absence presque complète de diversité génétique », cohérente avec leur faible taille de population ces dernières années.

L’ensemble des études sur le génome a vérifié l’inférence des études antérieures sur l’ADNmt selon laquelle les lions des cavernes étaient un «groupe externe» génétique de lions modernes. Les deux lignées de lions modernes qui ont divergé il y a environ 70 000 ans comprenaient une lignée « nordique » de lions d’Asie, d’Afrique du Nord et d’Afrique de l’Ouest, et une deuxième lignée « sud » d’Afrique centrale, orientale et sud-africaine. Mais contrairement aux résultats antérieurs de l’ADNmt, les analyses génomiques ont montré que les lions d’Afrique centrale étaient étroitement liés aux lions d’Afrique australe plutôt qu’au nord. Les résultats de ces auteurs ont également soutenu une relation plus étroite mais incongrue géographiquement entre les lions d’Afrique du Nord avec les lions d’Asie plutôt qu’avec les lions d’Afrique de l’Ouest (ce qui, selon les auteurs, n’est «pas inhabituel» dans la famille des chats.

Image
Fig.3 (B) de de Manuel et al., 2020.

En utilisant une série de différentes techniques d’analyse génétique, ces auteurs rapportent un temps constant de divergence entre les populations de lions ancestraux et les lions modernes il y a environ 500 000 ans; en utilisant des statistiques d’allèles dérivées, cette estimation a été établie à 470 000 ans (392 000 – 529 000), tandis que l’utilisation de génomes pseudodiploïdes (du chromosome X d’un spécimen mâle) et « l’estimation[d] taux de coalescence entre leurs populations ancestrales « , cette estimation a été établie à 495,00 ans (460 000 – 578 000), et en utilisant la divergence de séquence une estimation de 540 000 ans (qui reposait sur un taux de mutation de 4,5 × 10-9 par génération ≤ une population de 55 000 individus et un rapport «transition (A-G ou C-T) / transversion (A / G-C / T) de 1,9», ce qui donne 108 000 générations à une génération d’environ 5 ans). Les auteurs affirment, sur la base des différentes méthodes d’estimation du temps de divergence, que « [g]Étant donné la congruence générale entre nos estimations, nous concluons que le temps de partage le plus probable entre la grotte et les lions modernes est Californie. Il y a 500 000 ans, « ce qu’ils notent » est remarquablement cohérent avec l’apparition au début du Pléistocène moyen de P. fossilis dans les archives fossiles européennes. « 

L’article fournit ensuite une analyse génétique du flux génétique (c’est à dire., métissage) entre les lions des grottes et les lions modernes dans leur aire de chevauchement dans le sud-ouest de l’Eurasie pendant le Pléistocène; leurs résultats n’ont montré aucun signe de flux génétique entre le lion des cavernes de Sibérie et les lions modernes. En revanche, ces chercheurs ont trouvé des preuves de croisement entre les lions des cavernes du Yukon et les lions modernes d’Afrique du Sud, qui, selon une analyse plus approfondie, semblent être un artefact des différences de [genomic sequence] couverture entre les lions des cavernes du Yukon et de Sibérie. Les auteurs concluent qu ‘ »il n’y a aucune preuve solide de flux de gènes entre les populations de lions des cavernes représentées par nos deux échantillons et aucune des lignées de lions modernes testées » (ce qui serait attendu pour les espèces divergentes). Les auteurs spéculent que ces résultats pourraient être dus à un manque de sympatrie entre la grotte et les lions modernes, à une sélection sexuelle due au lion des grottes dépourvu de la crinière proéminente caractéristique présentée par les lions modernes.

Les auteurs rapportent également les résultats des principales analyses des composantes des spécimens de lions modernes, qui étaient cohérentes avec la « spécificité » des populations de lions d’Afrique australe et septentrionale. Répétant certaines des analyses comparatives effectuées entre les lions des cavernes et les lions modernes, les auteurs rapportent une divergence entre ces lions africains d’environ 70 000 ans (il y a 52 000 à 98 000 ans), que les auteurs considèrent cohérente avec les estimations antérieures dérivées de l’ADNmt et également reflètent un goulot d’étranglement « sévère » dans la lignée d’Afrique du Nord, coïncidant avec une forte réduction de la population de cette lignée à peu près au même moment. (Tous les deux guépards et humains ont connu de tels goulots d’étranglement dans leur histoire évolutive.) Ces auteurs rapportent qu’il existe également des preuves d’un mélange génétique entre les populations de lions d’Afrique, en particulier dans les populations de lions d’Afrique centrale. Ils décrivent la population de lions d’Afrique centrale comme un «creuset» potentiel de lignées après leur divergence il y a environ 70 000 ans. Autre résultat anormal, la preuve de relations génétiques étroites entre les lions d’Afrique australe et les lions d’Asie (par exemple., avec environ 18,5% d’ascendance génétique des lions d’Asie provenant de populations de lions d’Afrique australe), ces auteurs postulent qu’ils pourraient provenir de « couloirs de migration entre l’Afrique subsaharienne et le Proche-Orient qui auraient pu exister dans le passé, par exemple à travers le Nil bassin dans le début de l’Holocène« et que de tels croisements avec des lions d’Afrique du Nord et des lions d’Asie ont été empêchés par » des barrières géographiques représentées par les montagnes de l’Atlas et le désert du Sahara « .

Chez les lions modernes, l’évaluation de la fréquence d’hétérozygotie autosomique et la prévalence de « courses d’homozygotie« étaient » cohérents avec une histoire de population de goulots d’étranglement consécutifs dans la lignée nordique alors que leurs ancêtres migraient loin de l’Afrique subsaharienne et persistaient dans des populations plus petites et plus isolées « , ce que les auteurs supposent peut-être aussi provenu d’une » pression anthropique soutenue « due à une corrélation possible entre ces effets sur les populations de lions de grandes populations humaines dans la vallée de l’Indus et la Mésopotamie en Asie, et les empires égyptien, grec et romain en Afrique du Nord. La capacité de ces effets créés par l’homme sur les populations de lions est également réduction de la diversité génétique dans les populations de lions d’Afrique australe associée à la colonisation européenne au cours du 20e siècle.

S’agissant des lions indiens, les auteurs signalent la plus grande réduction de population et de consanguinité chez ces lions (une réduction de 16 fois de l’hétérozygotie par rapport aux lions d’Afrique australe moderne), avec 90% de l’ADN génomique du lion indien résidant dans les ROH. Des analyses plus poussées ont montré que les lions indiens portent en moyenne 12/7% de mutations délétères de plus en homozygotie, ce qui entraîne une charge génétique substantielle et plus encore si ces mutations sont récessives (c’est à dire., les individus porteraient les deux copies mutantes du gène).

Les auteurs concluent leur article par une section sur les «implications pour la conservation», y compris les efforts pour réanimer des populations éteintes ou presque éteintes à la la Parc jurassique. (Les risques de cette incarnation de « jouer à Dieu » en utilisant des méthodologies génétiques ont été exposés dans le livre de Beth Shapiro, Comment cloner un mammouth: la science de la extinction.) Ces auteurs avertissent que « bien que les efforts de conservation contribuent à augmenter la taille de la population après des siècles de déclin, leur remarquable manque de diversité génomique suggère qu’ils pourraient être extrêmement sensibles à la dépression de consanguinité et à l’érosion génétique, ainsi qu’aux futures épidémies de pathogènes ».

Tout en fournissant la première comparaison de séquençage du génome entier de plusieurs espèces de lions disparus et vivants, l’article montre qu’un travail supplémentaire important sera nécessaire pour trier les interrelations entre ces différentes formes du roi des bêtes.

* Marc de Manuel, Ross Barnett, Marcela Sandoval-Velasco, Nobuyuki Yamaguchi, Filipe Garrett Vieira, M. Lisandra Zepeda Mendoza Shiping Liu, Michael D. Martin, Mikkel-Holger S. Sinding, Sarah ST Mak, Christian Carøe, Shanlin Liu, Chunxue Guo, Jiao Zheng, Grant Zazula, Gennady Baryshnikov, Eduardo Eizirik, Klaus-Peter Koepfli, Warren E. Johnson, Agostinho Antunes, Thomas Sicheritz-Ponten, Shyam Gopalakrishnan, Greger Larson, Huanming Yang, Stephen J.O’Brien, Anders J. Hansen, Guojie Zhang, Tomas Marques-Bonet et M. Thomas P. Gilbert

Institutions: PRBB, Barcelone, Espagne; Université de Copenhague; Université de Malaisie Terengganu, 21030 Kuala Nerus, Terengganu, Malaisie; Université de Birmingham; eBGI-Shenzhen, Chine; Université norvégienne des sciences et de la technologie; Université de l’Académie chinoise des sciences; Programme de paléontologie du Yukon Académie russe des sciences; Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS), Brésil; INCT-EECBio), Brésil; Instituto Pró-Carnívoros, Brésil; Institution Smithsonian; Institut de recherche de l’armée Walter Reed; Université de Porto, Portugal; qDépartement de biologie, Faculté des sciences, Université de Porto, 4169-007 Porto, Portugal; Institut asiatique de médecine, de science et de technologie, Malaisie; Université d’Oxford, OX; Institut James D. Watson des sciences du génome, Hangzhou, Chine; Université des technologies de l’information, de la mécanique et de l’optique, Wt. Petersburg, Russie; Université Nova Southeastern, Ft. Lauderdale, FL;, Université de Copenhague, 1350 Copenhague, Danemark; Institut de zoologie de Kunming, Académie chinoise des sciences, Kunming, Chine; L’Institut de Barcelone des Sciences et Technologies; ICREA, Barcelone, Espagne; et Universitat Autònoma de Barcelona, ​​Barcelone, Espagne

Image de Lion (Panthera leo) couché en Namibie par Kevin Pluck, de Wikimedia Commons sous la Creative Commons Attribution 2.0 Generic Licence.

Source: Source link

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *