Sélection Différentielle selon le Genre : Une Clé pour les Traits Évolutionnaires
Explorer comment le sexe influence l'évolution et les différences de caractéristiques chez les espèces.
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Table des matières
- Preuves de la SDS dans la nature
- Défis dans l'étude de la SDS
- Controverses et développements récents
- L'approche adoptée dans la recherche actuelle
- Résultats et implications
- La complexité de la SDS
- Répondre aux questions sur la variation génétique
- Explorer les impacts du dimorphisme sexuel
- Résumé
- Source originale
Les processus de sélection dans l’évolution peuvent affecter les mâles et les femelles différemment, entraînant des différences importantes entre les sexes en termes de caractéristiques et de traits. Ce phénomène est connu sous le nom de sélection différenciée par sexe (SDS). Ces différences peuvent être assez marquées, souvent plus que celles qu’on observe entre différentes espèces. Grâce à cette sélection, on peut voir des variations dans des traits comme la taille, l’âge de reproduction, et les marqueurs de santé, ce qui peut mener à l’évolution de caractéristiques appelées Dimorphisme sexuel.
Preuves de la SDS dans la nature
Des recherches montrent que la SDS est assez courante chez plusieurs espèces animales. Des études sur de nombreux traits chez des animaux non humains estiment qu'environ 20 % des traits mesurables subissent des conflits de sélection entre les sexes. Chez les humains, la SDS a été observée dans des traits comme la taille, le poids, la pression artérielle, les niveaux de cholestérol, et l’âge auquel les individus ont leur premier enfant. Beaucoup de ces traits montrent de fortes corrélations génétiques entre les mâles et les femelles, suggérant que des gènes similaires influencent ces traits pour les deux sexes, mais pas nécessairement de la même manière.
Fait intéressant, la SDS n'est pas limitée aux traits mesurables comme des variations continues. Il existe aussi des gènes uniques qui peuvent affecter significativement la forme physique différemment chez les mâles et les femelles à travers diverses espèces, y compris les mouches des fruits, les saumons, et même les humains.
Défis dans l'étude de la SDS
Malgré la présence de la SDS, il est difficile pour les chercheurs d'identifier les points exacts dans le génome où cette sélection se produit. Les méthodes traditionnelles utilisées pour étudier la Variation génétique sur de nombreuses générations ne révèlent pas les différences sexuelles qui apparaissent dans une seule génération. Cette limitation vient du fait que le mélange génétique dans chaque génération tend à brouiller les différences qui étaient présentes.
Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont commencé à étudier ces différences en temps réel. En cherchant de légères variations dans la façon dont les fréquences alléliques diffèrent entre les mâles et les femelles dans la génération actuelle, ils peuvent obtenir des informations précieuses sur la SDS. Certaines études ont trouvé que les différences dans ces fréquences sont souvent plus marquées sur les chromosomes X que sur les chromosomes non sexuels.
Controverses et développements récents
Les découvertes récentes concernant la SDS ont suscité des débats. Certaines recherches ont mis en lumière des problèmes potentiels avec les méthodes utilisées pour détecter la SDS, révélant que certains signaux supposés indiquer des différences sexuelles pourraient en réalité être le résultat d'erreurs dans le mappage des séquences génétiques. Cela a soulevé des questions sur la validité des rapports précédents affirmant avoir détecté la SDS.
En réponse à ces critiques, de nouvelles études ont cherché à résoudre les problèmes techniques tout en confirmant l’existence de différences significatives. En améliorant les méthodologies utilisées, les chercheurs ont pu trouver des preuves de la SDS à travers le génome, même si les différences observées sont assez petites.
L'approche adoptée dans la recherche actuelle
Cette étude actuelle utilise une nouvelle méthode qui s’appuie sur des informations provenant de marqueurs génétiques voisins (SNP) pour avoir une image plus claire de la SDS. En utilisant des données phasées, les chercheurs peuvent profiter du lien entre différentes variations génétiques. Au lieu de se concentrer sur des traits un par un, ce travail estime les paramètres de la SDS sur un large éventail de variations génétiques dans le génome.
Grâce à leur modèle, les chercheurs ont trouvé des preuves substantielles que la Viabilité et le succès reproductif sont impactés par la SDS. En plus, ils ont découvert que les Allèles influençant des traits qui augmentent la masse musculaire des bras sont spécifiquement affectés par cette sélection. Notamment, les résultats ont indiqué que la sélection pour un trait pourrait simultanément avoir des effets bénéfiques chez le sexe opposé, suggérant un compromis.
Résultats et implications
La recherche estime qu’environ 20 % de certaines séquences génétiques sont liées aux cibles de la SDS, avec un coefficient de sélection typique observé. Cela signifie que bien que la SDS soit répandue, l'impact sur la mortalité globale dû à cette sélection pourrait être relativement faible. Cependant, il faut faire preuve de prudence car les données proviennent d’une étude qui se concentre principalement sur des individus plus âgés et en meilleure santé, ce qui peut ne pas représenter la population plus large.
La complexité de la SDS
Un des aspects fascinants de la SDS est qu’elle ne crée pas toujours un fardeau évident ou significatif. Les pressions de sélection varient souvent entre les mâles et les femelles, entraînant des compromis. Par exemple, des traits qui améliorent la survie peuvent augmenter le succès reproductif chez le sexe opposé, créant un équilibre entre les bénéfices et les coûts entre les sexes.
Cette relation complexe indique qu'il pourrait y avoir des contraintes sur la façon dont ces traits évoluent. Les corrélations génétiques observées entre les sexes suggèrent souvent que l'évolution de traits distincts peut être limitée en raison de la pléiotropie, où un gène affecte plusieurs traits. En termes plus simples, les gènes contribuant à un caractère pourraient simultanément influencer un autre, contrôlant ainsi l'évolution du dimorphisme sexuel.
Répondre aux questions sur la variation génétique
Une question clé se pose sur la façon dont les variations génétiques influencées par la SDS peuvent persister au sein des populations. Les compromis liés à l'histoire de vie, comme ceux entre survie et reproduction, peuvent contribuer à maintenir la diversité génétique. Des mécanismes évolutifs comme la mutation, la migration, et la dérive génétique jouent aussi des rôles importants.
Des recherches montrent que certaines variantes génétiques peuvent ne pas rester stables au sein des populations mais apparaître et disparaître en fonction de diverses pressions évolutives. Cette situation peut mener à des variations génétiques transitoires plutôt qu'à des traits stables à long terme.
Explorer les impacts du dimorphisme sexuel
Les implications pratiques de comprendre la SDS sont multiples. Cela peut nous aider à apprécier les bases biologiques de certaines conditions de santé qui diffèrent entre les sexes, améliorer notre compréhension du développement humain, et même informer des stratégies de reproduction en agriculture ou en conservation.
L'étude de la SDS révèle une riche complexité et une interaction entre génétique et évolution. À mesure que nous continuons à en apprendre davantage sur ces processus, nous pouvons mieux apprécier la diversité de la vie et ses stratégies d'adaptation.
Résumé
En résumé, comprendre la sélection différenciée par sexe offre un aperçu des complexités de l'évolution et de la génétique. Elle influence une gamme de traits chez divers organismes, y compris les humains, façonnant nos formes physiques et nos caractéristiques de santé. L'exploration continue de ce sujet enrichira notre connaissance de la biologie et de l'évolution, offrant des leçons précieuses applicables dans des domaines comme la médecine, la conservation, et au-delà.
Titre: The battle of the sexes in humans is highly polygenic
Résumé: Sex-differential selection (SDS), which occurs when the fitness effects of alleles differ between males and females, can have profound impacts on the maintenance of genetic variation, disease risk, and other key aspects of natural populations. Because the sexes mix their autosomal genomes each generation, quantifying SDS is not possible using conventional population genetic approaches. Here, we introduce a novel method that exploits subtle sex differences in haplotype frequencies resulting from SDS acting in the current generation. Using data from 300K individuals in the UK Biobank, we estimate the strength of SDS throughout the genome. While only a handful of loci under SDS are individually significant, we uncover polygenic signals of genome-wide SDS for both viability and fecundity. An interesting life-history tradeoff emerges: alleles that increase viability more in one sex increase fecundity more in the other sex. Lastly, we find evidence of SDS on fecundity acting on alleles affecting arm fat-free mass. Taken together, our findings connect the long-standing evidence of SDS acting on human phenotypes with its impact on the genome. Significance statementSelection often acts differently on females and males, as evidenced by the striking sexual dimorphism found in many taxa. As a result, alleles can have different fitness effects in each sex. Consequences can include higher levels of genetic variation and higher disease burdens in populations. This study introduces a novel method to quantify this sex-differential selection (SDS) and reveals that it acts throughout the human genome. We discovered a life history tradeoff between survival and fecundity in females and males and that SDS on fecundity acts on alleles affecting arm fat-free mass.
Auteurs: Jared M. Cole, C. B. Scott, M. M. Johnson, P. R. Golightly, J. Carlson, M. J. Ming, A. Harpak, M. Kirkpatrick
Dernière mise à jour: 2024-07-24 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.23.604850
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.23.604850.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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