Nouvelle émergence génique : L'impact du gène Pldi sur les souris
Une étude révèle comment le gène Pldi affecte la reproduction et la forme des souris.
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Table des matières
- Le gène Pldi
- Objectifs de recherche
- Mise en place expérimentale
- Suivi et collecte de données
- Analyse des données génétiques
- Estimation des effets sur l'adaptabilité
- Résultats et conclusions
- Discussion sur ses implications
- Comparaison avec d'autres études
- Conclusion
- Informations complémentaires
- Source originale
- Liens de référence
Au fil du temps, des gènes peuvent se former dans des endroits du génome qui ne codent pas pour des protéines auparavant. Ça veut dire que certains gènes proviennent de séquences d'ADN qui semblent aléatoires. Identifier ces gènes nouvellement formés est généralement possible seulement chez des espèces étroitement liées, où les chercheurs peuvent retracer les mutations qui ont mené à l'émergence du gène. Les gènes formés de cette façon n'ont souvent pas de gènes similaires chez d'autres espèces, ce qui complique la prédiction de leurs fonctions. Même si les scientifiques peuvent étudier ces gènes grâce à des techniques génétiques, il reste difficile de mesurer à quel point ces nouveaux gènes sont importants pour les espèces dont ils proviennent.
Le gène Pldi
Une des premières et plus détaillées études sur un nouveau gène est celle du gène Pldi. Ce gène est apparu dans la lignée menant aux souris domestiques et est spécifique à leurs testicules. Il est apparu il y a quelques millions d'années suite à une mutation spécifique qui a permis son expression dans les testicules. Le gène Pldi est composé de parties dérivées de séquences déjà existantes dans le génome. Cependant, il n'y a pas de preuves claires que les parties de ce gène soient traduites en protéines. Des études sur des souris manquant d'une partie du gène Pldi ont montré une diminution du poids des testicules et moins de spermatozoïdes actifs. De plus, il a été découvert que l'absence de Pldi impacte d'autres gènes liés à la fertilité.
Objectifs de recherche
L'objectif de cette recherche était d'examiner si les différences subtiles dans le mouvement des spermatozoïdes causées par le gène Pldi pouvaient affecter la forme physique des souris. Pour ça, les chercheurs ont créé un environnement imitant des conditions naturelles où des souris normales et génétiquement modifiées pouvaient se reproduire librement sur plusieurs générations. Ils ont observé une diminution notable de la variante génétique qui cause le knockout chez les souris au fil des générations, suggérant un coût en adaptabilité associé au manque de gène Pldi.
Mise en place expérimentale
L'expérience s'est déroulée dans trois pièces séparées pendant environ un an, où les souris des deux groupes étaient mélangées. Chaque pièce commençait avec un nombre égal de souris knockout et normales. Les chercheurs ont veillé à ce que les conditions de vie soient stables, en fournissant de la nourriture, de l'eau et des matériaux de logement appropriés pour les souris. Un suivi régulier a été effectué pour maintenir l'environnement et surveiller la santé et le bien-être des souris.
Suivi et collecte de données
Les souris étaient vérifiées quotidiennement, et tout animal décédé était retiré. Ils procédaient aussi à des vérifications complètes toutes les quelques semaines pour évaluer l'état de chaque souris. Des échantillons de tissus étaient collectés pour une analyse génétique. Ils surveillaient attentivement les nombres de population et les fréquences alléliques au fil du temps pour suivre les changements.
Analyse des données génétiques
Les échantillons d'ADN des tissus ont été extraits et analysés à l'aide de techniques génétiques standards. Les chercheurs ont conçu des amorces d'ADN spécifiques pour le génotypage afin de classer les échantillons en différents types génétiques. Cette analyse leur a permis de déterminer comment les fréquences des différents Allèles ont changé au fil du temps.
Estimation des effets sur l'adaptabilité
Grâce à des modèles statistiques, les chercheurs ont estimé comment la forme physique des souris était affectée par le gène Pldi. Ils ont trouvé des preuves suggérant que la version knockout du gène avait un impact négatif sur la forme physique, en particulier chez les souris mâles. Cela signifie que les mâles avec le gène Pldi avaient plus de chances de se reproduire que ceux qui n'en avaient pas. Les modèles ont déduit un coefficient de sélection, indiquant la force des effets sur la forme physique liés au gène Pldi.
Résultats et conclusions
Dans l'ensemble, les résultats indiquaient que le gène Pldi a un effet positif sur la reproduction et le succès des souris mâles. Sur plusieurs générations, la fréquence de l'allèle knockout a diminué, tandis que l'allèle normal a augmenté. Cela suggère que la version normale de Pldi présentait un avantage reproductif. L'étude a montré que même les nouveaux gènes évolués pouvaient avoir des impacts significatifs sur l'adaptabilité.
Discussion sur ses implications
Les résultats impliquent que les gènes formés à partir de régions auparavant non codantes peuvent jouer des rôles essentiels dans la survie et la reproduction des espèces. Ces résultats remettent en question la croyance selon laquelle les séquences d'ADN aléatoires ne pouvaient pas avoir de but génétique. Cela ouvre de nouvelles voies pour comprendre comment les gènes peuvent Émerger et comment ils peuvent fonctionner chez les organismes vivants.
Comparaison avec d'autres études
Les recherches précédentes sur les gènes de souris impliqués dans différents processus biologiques ont également montré des changements dans les fréquences alléliques dans des conditions naturelles. Par exemple, certains gènes affectés par des facteurs environnementaux ont montré des variations dans leurs fréquences au fil du temps. Alors que certains gènes ont montré un fort déclin en raison de la sélection négative, le gène Pldi a montré un avantage notable chez les espèces étudiées.
Conclusion
L'étude présente des preuves convaincantes que le gène Pldi, qui provient de séquences d'ADN aléatoires, a un impact mesurable sur la forme physique de ses porteurs. Elle met en évidence l'importance de la formation de nouveaux gènes dans le processus évolutif et comment ces gènes peuvent contribuer à la forme physique et à la survie des espèces dans leurs environnements naturels. Cette recherche souligne l'importance d'étudier l'évolution des gènes et offre une compréhension plus approfondie des fonctions génétiques qui semblaient auparavant improbables.
Informations complémentaires
L'expérience s'est déroulée sur plusieurs années, impliquant une mise en place minutieuse pour assurer un suivi précis et réaliste des populations de souris. Les résultats suggèrent que des facteurs génétiques, y compris des gènes évolués de novo, peuvent considérablement influencer la trajectoire évolutive des espèces. Une exploration continue dans ce domaine est essentielle pour comprendre la dynamique complexe de la génétique et de l'évolution.
Titre: Experimental evaluation of a direct fitness effect of the de novo evolved mouse gene Pldi
Résumé: De novo evolved genes emerge from random non-coding sequences and have, therefore, no homologs from which a function could be inferred. While expression analysis and knockout experiments can provide insights into the function, they do not directly test whether the gene is beneficial for its carrier. Here, we have used a seminatural environment experiment to test the fitness of the previously identified de novo evolved mouse gene Pldi, which is thought to be involved in sperm differentiation. We used a knockout mouse strain for this gene and competed it against its parental wildtype strain for several generations of free reproduction. We found that the knockout (ko) allele frequency decreased consistently across three replicates of the experiment. Using an approximate Bayesian computation framework that simulated the data under a demographic scenario mimicking the experiments demography, we could estimate a fitness coefficient ranging between 0.15 to 0.67 for the wildtype allele compared to the ko allele in males. We conclude that a gene that has evolved de novo from a random intergenic sequence can have a measurable fitness benefit.
Auteurs: Diethard Tautz, M. Linnenbrink, G. Breton, C. Pfeifle, P. Misra, J. Y. Dutheil
Dernière mise à jour: 2024-01-15 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.13.575362
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.13.575362.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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