Les algues Pleodorina flottent à l’intérieur d’un échantillon d’eau au microscope optique. Pointage de crédit : © Hisayoshi Nozaki, CIRCUIT FERMÉ PAR 4. zéro
Des experts en quête de comprendre comment les différents genres ont d’abord évolué.
Pendant trois décennies, le professeur agrégé de l’Université de Tokyo, Hisayoshi Nozaki, a voyagé une heure à l’ouest de Tokyo pour visiter la rivière Sagami et collecter des exemples d’algues pour comprendre comment la vie a évolué selon les sexes. Grâce à une nouvelle évaluation d’échantillons collectés en 2007 et 2013 dans des lacs de barrage au bord de l’eau, le lac Sagami et le lac Tsukui, les experts ont identifié un type d’algues d’eau douce qui développera trois sexes différents, qui peuvent tous se reproduire en groupes les uns avec les autres.
Ce phénomène particulier des 3 sexes est quelque peu différent de l’hermaphrodisme. Au sein des espèces qui ont habituellement deux sexes, l’individu hermaphrodite qui produira à la fois le matériel cellulaire du sexe masculin et féminin existe généralement en raison de l’apparence inhabituelle des gènes. De nombreuses plantes et quelques espèces d’invertébrés ont trois sexes en raison de l’apparence normale des gènes, mais c’est la première fois qu’une espèce d’algues ou de champignons continue d’être identifiée avec 3 sexes.
Colonie mâle d’origine sexuelle associée à des algues. Toutes les cellules du système reproducteur des algues G. starrii peuvent se diviser en paquets de sperme (faisceaux associés aux gamètes mâles). Barre de taille = cinquante micromètres. Crédit : © Kohei Takahashi
Les trois genres de la Pleodorina starrii les algues sont généralement des mâles, des femelles et aussi un troisième sexe que les chercheurs appelleront bisexuels en référence au fait qu’elles peuvent produire des cellules sexuelles mâles et femelles dans un génotype et sont présentes en raison de la manifestation normale de la génétique de l’espèce. Ces algues sont généralement des organismes à 32 ou 64 cellules et ont peu de cellules sexuelles mobiles (mâles) et de grandes cellules sexuelles immobiles (femelles).
« Il semble extrêmement rare de trouver une variété avec trois genres, mais dans les problèmes naturels, je pense que cela peut ne pas devenir si rare », a déclaré Nozaki, l’auteur final du document d’analyse publié dans Développement .
Colonie femelle de P. starrii avec boîte à spermatozoïdes mâles (tête de flèche). Échelle pub = 50 micromètres. Crédit : © Kohei Takahashi
La vie évolutivement ancienne a des cellules sexuelles d’apparence similaire plus connues sous le nom de plus ou même de moins, plutôt que féminines ou masculines. Les types plus récemment évolués ont généralement des distinctions dramatiques entre le tissu sexuel, comme le gros ovule et les petits spermatozoïdes des humains.
Nozaki et ses collègues s’intéressent à Pleodorina starrii car lui et ses proches grands cousins utilisent divers systèmes sexuels, ce qui en fait des modèles utiles pour analyser la génétique montrant comment le sexe a évolué. P. starrii ont été identifiés des décennies auparavant, mais n’avaient pas été analysés en détail.
Colonie femelle de P. starrii avec gamètes mâles dissociés (pointes de flèches). Échelle massue = 50 micromètres. Crédit : © Kohei Takahashi
En laboratoire, les experts peuvent observer le vert P. starrii les tissus se développent en colonies circulaires avec d’autres personnes de leur sexe. Les colonies d’hommes sont familières par les accès clairs de sperme qu’elles libèrent dans l’eau potable. Les accès de sperme nagent jusqu’à ce que ces personnes atteignent un nid de femelles, puis se divisent en tissus de spermatozoïdes individuels qui pénètrent dans les cellules femelles de la personne et se combinent pour produire une nouvelle génération.
Les experts séparent les colonies et les privent de nutriments associés pour les pousser à se reproduire physiquement. Isolées, les colonies se reproduisent de manière asexuée, développant des colonies clonées du même génotype. Des colonies éloignées d’un rapport sexuel peuvent être mélangées avec des colonies éloignées d’un sexe supplémentaire et le pourcentage de sexe de leurs descendants peut être des indices utiles aux chercheurs pour comprendre la génétique particulière de la détermination des rapports sexuels.
Des étudiants en recherche travaillant avec l’enseignant associé Hisayoshi Nozaki recueillent des échantillons d’algues en 2013 de l’eau potable du lac Sagami sur la rivière Sagami, à environ une heure à l’ouest de Tokyo. Crédit : © Hisayoshi Nozaki, CC SIMPLEMENT PAR 4. 0
En 2006, Nozaki ainsi que d’autres experts de l’Université de Tokyo ont été les premiers à découvrir un gène spécifique au mâle dans P. starrii , qu’ils ont nommé OTOKOGI , une expression japonaise signifiant « viril. ” En 2010, ils ont découvert un groupe de génétiques exclusivement féminines et les ont tous nommés HIBOTAN , ou « pivoine écarlate », à la suite d’une entreprise cinématographique des années 1960 où le personnage féminin principal avait un tatouage de fleur cramoisie (緋牡丹博徒シリーズ).
Après une analyse héréditaire et d’autres essais d’accouplement, les chercheurs ont finalement conclu que P. starrii possède un gène « facteur bisexuel » qui est très probablement situé sur un chromosome séparé du OTOKOGI et HIBOTAN génétique sexuelle. Cellules génétiquement bisexuelles P. starrii posséder chacun OTOKOGI plus des gènes du facteur bisexuel, mais ils peuvent produire des colonies femelles ou mâles normales lorsqu’ils se recréent sexuellement avec d’autres P. starrii colonies.
Homme génétiquement L. starrii n’ont que le OTOKOGI gène de type masculin et génétiquement la femme peut avoir soit le type féminin particulier HIBOTAN gènes ou chacun HIBOTAN ainsi que les gènes du facteur bisexuel.
Davantage d’expériences sont essentielles pour comprendre les gènes de manière beaucoup plus détaillée, mais les experts soupçonnent que le facteur bisexuel pourrait simplement être actif dans l’existence du “viril”. OTOKOGI.
« Ce choix a été possible grâce à notre très longue expérience de voyages de collecte dans l’industrie et à notre pratique de l’augmentation et de l’étude des algues. Des recherches continues et à long terme sont très importantes pour révéler la vraie nature associée aux espèces dans le monde organique », a commenté Nozaki.
Guide : “Les trois phénotypes sexuels d’une espèce d’algues haploïdes donnent des informations sur le passage évolutif à un système d’accouplement auto-compatible” par Kohei Takahashi, Hiroko Kawai-Toyooka, Ryo Ootsuki, Takashi Hamaji, Yuki Tsuchikane, Hiroyuki Sekimoto, Tetsuya Higashiyama et Hisayoshi Nozaki, 12 ans Cet été 2021, Évolution .
DOI : dix. 1111/évo. 14306
