Les supergènes peuvent également compliquer le processus d’accouplement. Chez certaines espèces, les supergènes créent un système de reproduction qui a en fait quatre sexes. En raison d’un supergène chez les oiseaux nord-américains appelés moineaux à gorge blanche, par exemple, il existe deux “morphes” avec une coloration et des comportements différents. Non seulement les mâles doivent trouver des femelles, mais ils doivent trouver un partenaire de la morph adverse. Sinon, la progéniture mourra soit en héritant des supergènes des deux parents, soit en n’en héritant aucun. Seuls les poussins qui reçoivent un héritage «létal équilibré» d’un supergène et d’un segment ordinaire de chromosome survivent.
Avec un prix aussi élevé, c’est un miracle que les supergènes aient évolué, dit Berdan. “Tout ensemble de variantes sera très difficile à maintenir, en particulier sur des millions de générations”, a-t-elle déclaré. “C’est l’un des grands mystères des supergènes.” Elle a suggéré que plusieurs types de sélection pourraient fonctionner ensemble pour préserver les supergènes, et que certains environnements pourraient être les plus propices à leur persistance dans la population.
Ironiquement, l’un des mécanismes qui peuvent parfois préserver les supergènes semble être la recombinaison, le phénomène auquel ils résistent normalement. Amanda Larracuente, généticienne évolutionniste à l’Université de Rochester, et ses coauteurs ont décrit un tel cas en avril dernier dans eLife.
Larracuente n’était initialement pas intéressé par les supergènes ou leurs coûts évolutifs. Elle s’est concentrée sur les gènes égoïstes, des segments d’ADN qui prolifèrent dans les populations sans profiter à leurs hôtes. Elle était fascinée par un gène égoïste appelé Segregation Distorter (SD) qui est apparu chez certaines mouches des fruits en Zambie. “C’est un tueur de sperme”, a-t-elle expliqué, mais cela ne tue que les spermatozoïdes qui ne portent pas de chromosome avec SD.
Au cours des 3 000 dernières années, une version de SD a piégé un gros morceau d’ADN chromosomique, créant un supergène connu sous le nom de SD-Mal qui s’est propagé aux populations de mouches des fruits dans toute l’Afrique. “C’est vraiment le gène égoïste ultime”, a déclaré Larracuente.
Le séquençage et l’analyse de l’ADN par Larracuente, Daven Presgraves et leurs collègues ont montré que les chromosomes avec SD-Mal accumulent des mutations nocives, comme le prédit l’absence presque totale de recombinaison entre SD-Mal et son chromosome sœur. Mais les chercheurs n’ont pas trouvé autant de mutations qu’ils s’y attendaient.
La raison, ont-ils découvert, est que parfois une mouche hérite de deux chromosomes avec SD-Mal – et ces deux supergènes sont juste assez similaires pour permettre une certaine recombinaison entre eux. Cette recombinaison permet à son tour à quelques mutations nocives d’être purgées des supergènes des mouches au fil du temps.
“Il s’avère qu’un peu de recombinaison suffit”, a déclaré Larracuente. Elle et Presgraves recherchent maintenant d’autres supergènes SD dans les populations de mouches des fruits sauvages pour obtenir des indices sur l’évolution et les impacts des supergènes plus généralement.
Leurs résultats montrent que les effets purificateurs de la recombinaison sur les génomes ne cessent jamais d’être importants. Les traits complexes rendus possibles par l’héritage stable et prévisible des supergènes peuvent être inestimables pour aider les espèces à s’adapter, mais même les supergènes peuvent bénéficier d’un mélange de temps en temps.
Histoire originale réimprimée avec la permission de Quanta Magazine, une publication éditorialement indépendante de la Fondation Simons dont la mission est d’améliorer la compréhension publique de la science en couvrant les développements de la recherche et les tendances en mathématiques et en sciences physiques et de la vie.
