chapitre 26 La phylogenèse et l’arbre de la vie 633
même espèce, car le génome en contient plusieurs exemplaires. Les gènes paralogues qui forment la famille des gènes
des récepteurs olfactifs chez les humains ont divergé les uns
des autres au cours de notre longue histoire évolutive. Ces
gènes déter minent maintenant les protéines qui confèrent une
sensibilité à une gamme impressionnante d’odeurs, depuis
celles de la nourriture jusqu’à celles des phéromones sexuelles.
L’évolution du génome
Comme les chercheurs sont à présent en mesure de comparer
les génomes entiers de différents organismes, y compris le
nôtre, deux faits remarquables ressortent. Premièrement, les
lignées qui ont divergé il y a longtemps peuvent avoir en commun des gènes orthologues. Par exemple, bien que la lignée de
l’humain et celle de la souris aient divergé depuis quelque
65 millions d’années, 99 % de leurs gènes sont ortho logues.
Par ailleurs, 50 % de nos gènes sont orthologues par rapport à
ceux des levures, malgré 1 milliard d’années d’évo lution divergente. Ce genre de points communs explique pourquoi des
organismes différents ont néanmoins de nombreuses voies
communes sur les plans biochimique et développemental.
Deuxièmement, le nombre de gènes que présente une
espèce ne semble pas avoir augmenté par duplication au
même rythme que la complexité phénotypique. Ainsi, même
si les humains possèdent un cerveau volumineux et complexe, de même qu’un corps qui comporte plus de 200 types
de tissus, ils ont environ 4 fois plus de gènes que les levures,
des Eucaryotes unicellulaires simples. Les recherches indiquent
de plus en plus clairement qu’un grand nombre de gènes
humains sont plus polyvalents que ceux des levures : un seul
gène humain peut encoder de multiples protéines qui accomplissent une grande variété de tâches dans les différents tissus
du corps. Un défi scientifique de taille nous attend maintenant : déterminer quels sont les mécanismes à l’origine de la
polyvalence génomique.
retour sur le ConCept 26.4
1. Expliquez comment les comparaisons entre
les protéines de deux espèces peuvent renseigner
sur leur lien évolutif.
2.
et sI ?
Supposons que l’espèce 1 et l’espèce 2
aient un gène A orthologue, et qu’un gène B soit
paralogue au gène A chez l’espèce 1. Proposez une
séquence de deux événements évolutifs qui pourraient produire le changement suivant : le gène A
diffère considérablement d’une espèce à l’autre, bien
que le gène A et le gène B aient peu divergé.
3. FaItes des lIens Examinez à nouveau la
figure 18.13 (p. 420), puis proposez un mécanisme
par lequel un gène donné pourrait remplir des
fonctions différentes dans des tissus différents
d’un même organisme.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
26.5
Les horloges moléculaires
rendent compte du temps de l’évolution
L’un des buts de la biologie de l’évolution est de comprendre
les relations entre tous les organismes, y compris ceux pour
lesquels il n’existe aucun fossile. Cependant, lorsque la phylo ge nèse moléculaire ne peut s’appuyer sur les archives géolo giques, on doit s’en remettre à une hypothèse pour tenter
d’expliquer comment les changements se pro duisent au niveau
moléculaire. Examinons maintenant cette hypothèse.
Gène ancestral
Gène ancestral
Espèce C
Espèces ancestrales
Spéciation
et divergence
Duplication du gène et divergence
Gènes paralogues
Gènes orthologues
Espèce A
Espèce C après maintes générations
Espèce B
(a) Formation de gènes orthologues: un produit de la spéciation
(b) Formation de gènes paralogues: au sein d’une même espèce
. Figure 26.18 Deux types de gènes homologues. Les bandes colorées indiquent les régions des gènes où les différences
dans les séquences de bases se sont accumulées.
même espèce, car le génome en contient plusieurs exemplaires. Les gènes paralogues qui forment la famille des gènes
des récepteurs olfactifs chez les humains ont divergé les uns
des autres au cours de notre longue histoire évolutive. Ces
gènes déter minent maintenant les protéines qui confèrent une
sensibilité à une gamme impressionnante d’odeurs, depuis
celles de la nourriture jusqu’à celles des phéromones sexuelles.
L’évolution du génome
Comme les chercheurs sont à présent en mesure de comparer
les génomes entiers de différents organismes, y compris le
nôtre, deux faits remarquables ressortent. Premièrement, les
lignées qui ont divergé il y a longtemps peuvent avoir en commun des gènes orthologues. Par exemple, bien que la lignée de
l’humain et celle de la souris aient divergé depuis quelque
65 millions d’années, 99 % de leurs gènes sont ortho logues.
Par ailleurs, 50 % de nos gènes sont orthologues par rapport à
ceux des levures, malgré 1 milliard d’années d’évo lution divergente. Ce genre de points communs explique pourquoi des
organismes différents ont néanmoins de nombreuses voies
communes sur les plans biochimique et développemental.
Deuxièmement, le nombre de gènes que présente une
espèce ne semble pas avoir augmenté par duplication au
même rythme que la complexité phénotypique. Ainsi, même
si les humains possèdent un cerveau volumineux et complexe, de même qu’un corps qui comporte plus de 200 types
de tissus, ils ont environ 4 fois plus de gènes que les levures,
des Eucaryotes unicellulaires simples. Les recherches indiquent
de plus en plus clairement qu’un grand nombre de gènes
humains sont plus polyvalents que ceux des levures : un seul
gène humain peut encoder de multiples protéines qui accomplissent une grande variété de tâches dans les différents tissus
du corps. Un défi scientifique de taille nous attend maintenant : déterminer quels sont les mécanismes à l’origine de la
polyvalence génomique.
retour sur le ConCept 26.4
1. Expliquez comment les comparaisons entre
les protéines de deux espèces peuvent renseigner
sur leur lien évolutif.
2.
et sI ?
Supposons que l’espèce 1 et l’espèce 2
aient un gène A orthologue, et qu’un gène B soit
paralogue au gène A chez l’espèce 1. Proposez une
séquence de deux événements évolutifs qui pourraient produire le changement suivant : le gène A
diffère considérablement d’une espèce à l’autre, bien
que le gène A et le gène B aient peu divergé.
3. FaItes des lIens Examinez à nouveau la
figure 18.13 (p. 420), puis proposez un mécanisme
par lequel un gène donné pourrait remplir des
fonctions différentes dans des tissus différents
d’un même organisme.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
26.5
Les horloges moléculaires
rendent compte du temps de l’évolution
L’un des buts de la biologie de l’évolution est de comprendre
les relations entre tous les organismes, y compris ceux pour
lesquels il n’existe aucun fossile. Cependant, lorsque la phylo ge nèse moléculaire ne peut s’appuyer sur les archives géolo giques, on doit s’en remettre à une hypothèse pour tenter
d’expliquer comment les changements se pro duisent au niveau
moléculaire. Examinons maintenant cette hypothèse.
Gène ancestral
Gène ancestral
Espèce C
Espèces ancestrales
Spéciation
et divergence
Duplication du gène et divergence
Gènes paralogues
Gènes orthologues
Espèce A
Espèce C après maintes générations
Espèce B
(a) Formation de gènes orthologues: un produit de la spéciation
(b) Formation de gènes paralogues: au sein d’une même espèce
. Figure 26.18 Deux types de gènes homologues. Les bandes colorées indiquent les régions des gènes où les différences
dans les séquences de bases se sont accumulées.