L’événement d’extinction du Crétacé-Paléogène (K-Pg) est célèbre pour la mort des trois quarts des espèces végétales et animales sur Terre. Maintenant, les recherches de Zecca et de ses collègues de l’Université de Milan-Bicocca montrent que le même astéroïde qui a anéanti les dinosaures a également entraîné des changements spectaculaires dans la famille des raisins. Leur article, publié dans le Annales de botaniqueont trouvé des preuves de multiples événements de sélection positifs dans l’ADN de la vigne.
L’ADN étudié par les scientifiques ne se trouvait pas dans le noyau des cellules végétales mais dans les plastes. Ce sont des organites, comme les chloroplastes, qui vivent dans les cellules mais qui ont leur propre ADN distinctif. L’équipe a examiné l’ADN de 91 accessions différentes, étudiant 70 gènes de plastes candidats. L’équipe de recherche a découvert que certains gènes du plastome liés à la photosynthèse, à l’autoréplication et au métabolisme peuvent avoir subi une sélection positive. L’un des gènes les plus intéressants de ce groupe est celui codant pour la grande sous-unité de Rubisco, une enzyme clé de la photosynthèse. Ce processus de sélection peut avoir amélioré la performance de l’activité de Rubisco en réponse à l’évolution des conditions environnementales.
En examinant le moment de ces changements, Zecca et ses collègues ont trouvé des preuves d’étapes dans le taux d’évolution. Beaucoup de ces changements se sont produits il y a entre 50 et 20 millions d’années, mais le premier changement date d’il y a 65 ou 64 millions d’années. Cette ère coïncide avec l’époque de l’extinction massive à la fin du Crétacé.
« Au cours des 100 derniers millions d’années, les génomes ont été largement façonnés par les perturbations environnementales… En particulier, les anciens événements de duplication du génome entier (WGD) semblent être liés à l’extinction de masse Crétacé-Paléogène (K/Pg) (66 Ma ) causée par l’impact d’un astéroïde au Mexique ou par une activité volcanique », écrivent Zecca et ses collègues. « Bien que l’extinction massive de K/Pg ne soit pas considérée comme la principale cause d’extinction des plantes, elle peut avoir influencé l’évolution et la diversification des taxons… On pense que les nuages de poussière et les aérosols de soufre ont empêché le rayonnement solaire, produisant un refroidissement global rapide , le soi-disant « hiver d’impact ». Les événements de polyploïdisation semblent avoir contribué à l’adaptation de plusieurs plantes à des environnements changeants… Outre les duplications chromosomiques qui montrent des indications importantes en faveur d’un processus adaptatif…, des gènes uniques pourraient également avoir été affectés par des perturbations environnementales et de nouvelles mutations. aurait pu être sélectionné.
Au lendemain de l’impact de l’astéroïde au cratère du Chicxulub, les plantes auraient sans doute eu des défis à relever. L’amélioration de la photosynthèse donnerait aux espèces un avantage concurrentiel. Mais il y aurait aussi eu des opportunités, avec des plantes capables de se déplacer dans des niches évolutives libérées. Dans cet environnement, la famille Vitaceae s’est diversifiée, menant finalement à l’évolution de Vitis vinifera, le cépage qui produit une grande partie du vin mondial.
Mais ce n’est pas seulement à table que ces changements moléculaires ont un effet. Les événements de sélection positifs ont un impact sur les botanistes qui tentent de produire des histoires évolutives d’espèces, disent Zecca et ses collègues. « Des niveaux élevés de sélection positive peuvent affecter la capacité de reconstruction des méthodes phylogénétiques et leur capacité à estimer correctement les temps de divergence entre les lignées. Normalement, la sélection positive doit être testée au préalable et les marqueurs sélectionnés positivement doivent être évités dans les études phylogénétiques. Nous recommandons qu’au moins les codons évoluant sous sélection positive soient exclus pour améliorer l’analyse lorsque l’ADN codant est utilisé. Notre travail offre un premier pas dans cette direction, fournissant des informations utiles sur les gènes et codons de plastes sélectionnés positivement.
LIRE L’ARTICLE
Zecca, G., Panzeri, D. et Grassi, F. (2022) « Détection des signaux d’évolution adaptative dans les plastomes du raisin en mettant l’accent sur la transition Crétacé-Paléogène (K/Pg), » Annales de botanique. Disponible sur : https://doi.org/10.1093/aob/mcac128
