Question:
La diploïdie peut-elle évoluer en l'absence de reproduction sexuée?
Remi.b
2014-02-04 17:36:46 UTC
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Question théorique

  • La diploïdie (ou polyploïdie) peut-elle évoluer à partir d'une lignée haploïde en l'absence de reproduction sexuée?
  • Pour quelle théorie raison? Comment une telle évolution peut-elle avoir lieu?

Preuve empirique

Outre les réponses théoriques, je voudrais également demander des exemples empiriques:

  • Existe-t-il des exemples d'espèces diploïdes (ou polyploïdes) qui se reproduisent exclusivement de manière asexuée, et pour lesquelles la reproduction sexuée n'a jamais eu lieu dans la lignée évolutive de cette espèce?

Ou en d'autres termes,

  • La diploïdie (ou polyploïdie) existe-t-elle dans les lignées qui n'ont jamais subi de reproduction sexuée?

Mon hypothèse est-elle correcte?

Je suppose que chez les eucaryotes, l'haploïdie est apparue avant la diploïdie. Cette hypothèse est-elle correcte?


Par reproduction sexuée, j'entends que le génome de la progéniture est une combinaison (avec ou sans recombinaison / croisement) de deux individus parents. Je ne parle pas de reproduction avec les sexes (ou avec les types d'accouplement). Je salue la discussion sur l'autofécondation si nécessaire.

Deux réponses:
fileunderwater
2014-02-06 22:24:45 UTC
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Je ne peux offrir qu'une réponse partielle sur les aspects théoriques . Je ne sais pas si vous connaissez les articles du milieu des années 90 d'Otto et al. ( Otto & Goldstein, 1992, Otto & Marks, 1996), mais ils sont tout à fait pertinents pour votre question. Ils traitent de «l'hypothèse de masquage» de la diploïdie, c'est-à-dire que les mutations délétères peuvent être masquées par des allèles «sains», et les compromis entre diploïdie (niveau de ploïdie), taux de recombinaison et purge des allèles délétères. Otto & Goldstein (1992) montre que la recombinaison est essentielle pour l’évolution de la diploïdie, et sans recombinaison, les haploïdes "gagneront" les diploïdes.

Otto & Marks (1996 ) est un article assez complet qui s'appuie sur le précédent et examine comment différents systèmes d'accouplement interagissent avec la recombinaison et la purge pour influencer l'évolution des niveaux de ploïdie. En général, ils prédisent une corrélation entre le système d'accouplement et le niveau de ploïdie, la reproduction sexuée favorisant la diploïdie tandis que la reproduction asexuée favorise l'haploïdie. Cependant, d'après ce que je peux voir après une relecture rapide, rien n'interdit aux espèces qui se reproduisent asexuellement d'être diploïdes (et vice-versa) - voir par ex. page 206 - et l'article comprend une condition qui doit être remplie pour que les diploïdes envahissent les populations qui se reproduisent de manière asexuée ou s'auto-reproduisent. Cependant, je n’ai pas suivi de près cette littérature, et j’imagine que la recherche d’articles récents qui citent Otto & Marks (1996) peut être utile pour trouver d’autres études pertinentes.

Vous devriez également considèrent que les niveaux de ploïdie peuvent différer entre les sexes (par exemple les abeilles), ce qui peut conduire à une sélection antagoniste qui peut influencer l'évolution de la ploïdie (voir par exemple Immler & Otto, 2014).

En ce qui concerne la partie preuves empiriques , je n'ai pas de bons exemples. Cependant, j'imagine qu'il peut être extrêmement difficile de prouver qu'une lignée ne s'est reproduite que de manière asexuée (ou jamais asexuée), car ces choses sont difficiles à suivre dans les fossiles. Considérez également qu'il est courant d'avoir à la fois des stades sexuels et asexués, et que de nombreuses espèces peuvent avoir un long stade diploïde asexué suivi d'un stade haploïde sexuel plus court. D'après ce que je sais, c'est la norme par exemple. algues (sans doute un groupe de taxons assez "basaux"). Cependant, je ne sais pas quel était l'état ancestral des algues (c'est-à-dire si elles sont devenues diploïdes avant d'avoir un stade sexuel).

Quant à l'état ancestral des eucaryotes, il semble y avoir des preuves que l'ancêtre l'état était en fait facultativement sexuel ( Dacks & Roger, 1999), ce qui invaliderait votre hypothèse . Cependant, cela n'est basé que sur quelques recherches documentaires rapides de ma part, et je ne suis en aucun cas un expert dans ce domaine. Il existe probablement également des études plus récentes sur ce sujet. Cependant, il est clair que vous ne pouvez pas supposer aveuglément que l'haploïde eucaryote est ancestral.

Merci beaucoup pour cette littérature. C'est vraiment très intéressant. Et merci pour l'article des Dacks et Roger aussi!
A. Kennard
2014-02-07 03:27:23 UTC
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Ce n'est pas pour des raisons théoriques, mais voici une preuve d'existence: un certain nombre de bactéries, qui se reproduisent de manière asexuée, sont polyploïdes. Voici un blog que j'aime beaucoup discuter de manière informelle du concept de ploïdie chez les bactéries. L'exemple que je connais est celui des cyanobactéries, qui peuvent avoir 3-4 jusqu'à 142 copies de leur génome, selon cet article (1). Il existe également d'autres exemples, comme Epulopisculum , un symbiote de l'esturgeon (2). Cet article rapporte même une bactérie diploïde (3). La recherche dans Pubmed devrait révéler d'autres cas intéressants.

Un exemple plus limite serait même le bogue le plus typique E. coli . Lorsque E. coli croît rapidement, il est bien connu qu'il possède plus d'une copie de son génome par cellule; cela permet à l'organisme de créer le génome des petites-filles de la cellule actuelle, ce qui permet au temps entre les divisions d'être plus court que le temps nécessaire pour répliquer l'ADN (4). Voici une explication intuitive de cela. Selon votre définition de la polyploïdie, cela peut ne pas compter, mais les bactéries sont probablement capables d'utiliser cet effet de nombre de copies.

(1) Greise M et al. (2011). Ploïdie chez les cyanobactéries. Microbiol FEMS. Lett. 323 (2): 124-31

(2) Mendell JE et al (2008). Polyploïdie extrême chez une grosse bactérie. PNAS 105 (18): 6730-34

(3) Michelsen O et al (2010). J. Bacteriol. 192 (4): 1058-65

(4) Helmstetter CE (1968). Synthèse d'ADN pendant le cycle de division de Escherichia coli B / r à croissance rapide. J. Mol. Biol. 31 (3) 507-518 --- non libre, malheureusement, mais voir aussi Nielsen HJ et al (2007). J. Bacteriol. 189 (23): 8660-6

Bons exemples, mais je soupçonne que l'affiche originale recherche des exemples eucaryotes (basés sur la partie ** Est-ce que mon assuption est correcte? **)
D'un point de vue théorique, pourquoi est-ce important? Si vous cherchez seulement à savoir si une espèce qui se reproduit asexuée peut évoluer en polyploïdie, alors je pense que les eucaryotes asexués et les procaryotes asexués se reproduisent de la même manière, et fourniront donc des modèles viables pour ce processus. De plus, existe-t-il des eucaryotes uniformément haploïdes? Si ce n'est pas courant, en avons-nous des preuves dans les archives fossiles?
Tous les mécanismes que je connais influençant l'hérédité (et donc l'évolution) qui diffèrent entre les eucaryotes et les procaryotes (par exemple la recombinaison homologue) ont à voir avec la reproduction sexuée ou sont intrinsèquement des caractéristiques d'un organisme polyploïde. Ils ne pouvaient pas prendre en compte l'évolution de la polyploïdie dans un organisme haploïde, procaryote ou eucaryote. La seule différence serait s'il y a un effet d'avoir plusieurs chromosomes différents; la plupart des bactéries n'ont qu'un seul type de chromosome, et je ne sais pas à quel point les quelques exemples de bactéries à chromosomes multiples sont polyploïdes.
Je suis plutôt d'accord, et je viens de souligner ce que le Q semblait demander. Cependant, je suppose que le transfert horizontal pourrait faire une différence dans les bactéries, mais je ne peux pas vraiment dire si cela devrait être important spécifiquement pour l'évolution de la diploïdie. Dans l'ensemble, je suis d'accord qu'ils devraient faire face aux mêmes problèmes allant de l'haploïde-> diploïde. Le «masquage» des allèles délétères fonctionne-t-il de la même manière chez les bactéries diploïdes que chez les eucaryotes?
+1 Merci pour ces observations empiriques. Ils sont significatifs pour ma question et impressionnants.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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