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Lors d’expériences de laboratoire dans lesquelles des juvéniles ont été élevés avec de la nourriture d’eau douce, les épinoches marines à trois épines se développaient bien tandis que les épinoches marines japonaises mouraient de faim. Grâce aux analyses génétiques, les chercheurs ont découvert que l’épinoche marine japonaise, tout comme sa cousine plus éloignée l’épinoche à points noirs, ne possédaient qu’une seule copie du gène dans leur matériel héréditaire alors que les épinoches à trois épines en avaient plusieurs. Mais si les chercheurs ajoutaient en laboratoire des copies supplémentaires du Fads2 au matériel génétique des épinoches marines japonaises, leurs descendants survivaient avec la nourriture d’eau douce.
« Ce que ma collègue japonaise Asano Ishikawa a réalisé en laboratoire, les épinoches à trois épines ont réussi à le faire par pur hasard dans la nature », dit Ole Seehausen, biologiste à l’Eawag et à l’université de Berne. Le gène a été dupliqué accidentellement dans le matériel génétique il y a très longtemps, c’est ce qui a permis aux épinoches à trois épines de coloniser plus tard les eaux douces.
D’autres duplications eurent même lieu au cours de leur adaptation ultérieure à la vie en eaux douces. Ainsi les populations les plus anciennes d’épinoches à trois épines qui sont apparues longtemps avant la dernière période glaciaire possèdent nettement plus de copies de Fads2 que les populations marines et les nombreuses jeunes populations qui ne sont apparues qu’après la période glaciaire.
Souvent des effets désavantageux
Mais les mutations génétiques sont le plus souvent désavantageuses. Selon les chercheurs, il est très rare en cas de duplications qu’il en ressorte des conséquences bénéfiques. Car il se peut qu’un gène ne soit copié que de manière incomplète ou soit réinséré au mauvais endroit. Il faut donc s’attendre à ce qu’une duplication génétique bénéfique soit un fait rarissime. C’est pourquoi il n’est pas non plus étonnant que les espèces apparentées aux épinoches à trois épines comme par exemple l’épinoche japonaise n’aient qu’une seule copie du gène Fads2 et aient dû rester dans la mer.
Cette étude est le fruit de la collaboration entre trois départements de recherche de l’Eawag, l’université de Berne ainsi que des chercheurs japonais du National Institute of Genetics de Shizuoka autour du Dr Asano Ishikawa et du Dr Jun Kitano.
Publication originale
A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes.