Le génome de la vache de mer de Steller éteinte révèle un lien surprenant avec une maladie de la peau humaine


La vache de mer de Steller était une créature extraordinaire, un énorme parent d’eau froide, mangeur de varech, du dugong et des lamantins qui a été chassé jusqu’à l’extinction dans les trois décennies suivant sa découverte par les Européens. Une nouvelle analyse génomique réalisée par une équipe internationale de scientifiques a maintenant découvert les fondements génétiques de certaines des caractéristiques les plus inhabituelles des vaches marines de Steller, y compris leur peau épaisse et semblable à de l’écorce.

Les nouvelles découvertes, publié le 4 février dans Avancées scientifiques, sont basés sur l’ADN ancien extrait des os de 12 vaches marines de Steller. Les chercheurs ont comparé les génomes des vaches marines avec un génome nouvellement assemblé du dugong, son parent vivant le plus proche, ainsi qu’avec des génomes de lamantins, de cétacés et d’autres mammifères marins.

Les analyses démographiques des génomes des vaches marines ont permis d’estimer la taille des populations passées et ont indiqué que la population de vaches marines de Steller était en déclin depuis longtemps avant d’être poussée à l’extinction au 18ème siècle.

« Les archives archéologiques ne sont pas très bonnes, mais d’après l’analyse démographique des génomes, il semble que leur population diminue depuis au moins un demi-million d’années environ », a déclaré Beth Shapiro, professeur d’écologie et de biologie évolutive à l’UC Santa Cruz. , chercheur du Howard Hughes Medical Institute et auteur principal et correspondant de l’article.

Les vaches marines de Steller ont été décrites pour la première fois par le naturaliste allemand Georg Wilhelm Steller, qui les a rencontrées en 1741 alors qu’elles faisaient naufrage sur l’île de Béring. Dans son rapport publié à titre posthume, il a décrit leur peau comme ressemblant « plus à l’écorce d’un vieux chêne qu’à la peau d’un animal ».

Dans leur analyse génomique, les collègues de Shapiro ont découvert que deux gènes associés au développement de la peau étaient inactivés chez les vaches marines de Steller. Les gènes codent pour les enzymes lipoxygénases. Remarquablement, ces mêmes gènes sont inactivés par des mutations chez l’homme qui est atteint d’une maladie de la peau, appelée ichtyose, caractérisée par une peau épaisse et rugueuse.

« Nous ne pouvons que spéculer sur ce qui a conduit à cette adaptation chez les vaches marines de Steller », a déclaré la co-première auteure Molly Cassatt-Johnstone, chercheuse au laboratoire de paléogénomique de Shapiro à l’UCSC. « La peau épaisse aurait très bien pu les aider à maintenir leur température centrale dans l’eau froide, et cela aurait également pu être défensif ou protecteur. »

En scannant les génomes d’autres mammifères marins, les chercheurs ont découvert que les gènes de lipoxygénase inactivés chez les vaches marines de Steller sont également inactivés chez les baleines et autres cétacés, mais sont actifs chez les phoques, les lions de mer, les loutres de mer, les ours polaires, les dugongs et les lamantins. Les cétacés perdent rapidement leur couche externe de peau, ce qui empêche l’accumulation de peau épaisse qui se produirait autrement en l’absence des enzymes lipoxygénases.

Les chercheurs ont également trouvé des similitudes entre les vaches marines de Steller et les cétacés dans certains gènes impliqués dans le métabolisme énergétique, suggérant que les deux lignées ont développé des adaptations similaires aux habitats d’eau froide. Le développement des mêmes adaptations chez des espèces non apparentées est connu sous le nom d’évolution convergente.

« Dans ce cas, les vaches marines et les baleines de Steller ont développé indépendamment des mutations dans les mêmes gènes, plusieurs fois dans différentes lignées », a déclaré Cassatt-Johnstone.

Les vaches marines de Steller habitaient autrefois les eaux côtières peu profondes autour du Pacifique, de la Californie au Japon, mais au moment du voyage de Steller, elles étaient limitées aux eaux autour des îles Commander (qui comprennent l’île de Béring). Les preuves génétiques d’un déclin à long terme suggèrent que les changements environnementaux ont joué un rôle, mais l’extinction de la dernière population restante a été causée par l’homme.

Les vaches marines étaient chassées par les commerçants de fourrures pour leur viande et leur graisse. De plus, les forêts de varech dont ils dépendaient pour se nourrir peuvent s’être effondrées à la suite de la chasse humaine aux loutres de mer, qui maintiennent les forêts de varech en contrôlant les populations d’oursins. Cette possibilité a été proposée par le co-auteur James Estes et d’autres dans un article de 2016. Quoi qu’il en soit, la dernière observation enregistrée d’une vache marine de Steller remonte à 1768.

« Ce fut un déclin long et lent, puis nous avons tué la dernière population », a déclaré Shapiro.

L’étude a été motivée en partie par l’intérêt de l’équipe pour les parents d’eau chaude de la vache marine, le dugong et les lamantins, qui sont actuellement en voie de disparition.

« Les génomes du passé peuvent nous aider à comprendre les espèces d’aujourd’hui », a déclaré Shapiro. « Comprendre comment la vache marine s’est adaptée aux environnements d’eau froide peut fournir des informations sur ces espèces d’eau chaude en voie de disparition, que nous étudions actuellement. »

En plus de Shapiro, les autres auteurs correspondants de l’article sont Michael Hofreiter de l’Université de Potsdam et Torsten Schoneberg de l’Université de Leipzig en Allemagne. Les premiers auteurs, en plus de Cassatt-Johnstone, sont Diana Le Duc du Centre médical universitaire de Leipzig et Velluva Akhil de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig. Les coauteurs comprennent également des chercheurs de l’Université de Stockholm en Suède, de l’Université nationale Yang Ming Chiao Tung à Taïwan, de l’UC Irvine, de l’Académie russe des sciences et d’autres institutions en Allemagne et en Suède. Ce travail a été soutenu par la Fondation allemande pour la recherche et le programme de clinicien-chercheur de l’Université de Leipzig.

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