Aujourd’hui, les vaches de mer ne se trouvent plus que dans les eaux tropicales. Crédit : Colourbox
Les géants de l’ère glaciaire : une équipe de recherche internationale sur la piste moléculaire.
La vache de mer géante de l’ère glaciaire a été découverte en 1741 par Georg Wilhelm Steller, qui lui a ensuite donné son nom. Les 18e-siècle s’est intéressé non seulement à la taille énorme de cette espèce animale, mais aussi à sa peau inhabituelle, semblable à une écorce. Il l’a décrit comme suit “une peau si épaisse qu’elle ressemble plus à l’écorce des vieux chênes qu’à la peau d’un animal”.
Une telle structure d’écorce de l’épiderme ne se retrouve pas chez les siréniens apparentés, qui vivent aujourd’hui exclusivement dans les eaux tropicales. Dans les milieux scientifiques, on supposait auparavant que l’épiderme en forme d’écorce était le résultat de l’alimentation des parasites, mais qu’il isolait également la chaleur et protégeait donc bien la vache de mer du froid pendant la période glaciaire et des blessures dans les mers polaires.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques dirigés par le Dr Diana Le Duc et le professeur Torsten Schöneberg de l’université de Leipzig, le professeur Michael Hofreiter de l’université de Potsdam et le professeur Beth Shapiro de l’université de Californie, montrent que les paléogénomes de la vache de mer de Steller révèlent des changements fonctionnels. Ces changements sont responsables de la peau en forme d’écorce et de l’adaptation au froid.
Pour le découvrir, une équipe internationale de chercheurs allemands et américains a reconstitué le génome de cette espèce disparue à partir des restes osseux fossiles de douze individus différents. “Le résultat le plus spectaculaire de nos investigations est que nous avons clarifié pourquoi ce géant des mers avait une peau semblable à une écorce”, a déclaré Diana Le Duc, de l’Institut de génétique humaine de l’hôpital universitaire de Leipzig. Les scientifiques ont découvert des inactivations de gènes dans le génome de la vache de mer qui sont nécessaires à la structure normale de la couche la plus externe de l’épiderme. Ces gènes sont également utilisés dans la peau humaine.
“Les défauts héréditaires de ces gènes dits lipoxygénases conduisent à ce que l’on appelle l’ichtyose chez l’homme. Celle-ci se caractérise par un épaississement et un durcissement de la couche supérieure de la peau avec de grandes écailles, et est parfois aussi connue sous le nom de ‘maladie des écailles de poisson'”, a déclaré Schöneberg de l’Institut de biochimie Rudolph Schönheimer. “Les résultats de notre recherche affinent donc également notre vision de ce tableau clinique”, a expliqué le biochimiste, ajoutant : “Ici se trouve peut-être la clé de nouvelles approches thérapeutiques”.
Les scientifiques ont mis en évidence le défaut génétique en comparant le génome de l’animal avec celui de son parent le plus proche, le dugong. Les chercheurs ont été soutenus dans leurs recherches par l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig, qui a apporté son expertise bioinformatique dans l’analyse d’anciens DNA. As a result, they identified important evidence of genetic changes that may have contributed to adaptation to the cool North Pacific habitat.
“This is an impressive example of how gene defects can not only cause disease, but also have advantages depending on the habitat,” said Hofreiter from the University of Potsdam. Furthermore, the genome data revealed a dramatic reduction in population size. This began 500,000 years before the species was discovered and may have contributed to its extinction. Hofreiter summed it up as follows: “With today’s molecular genetic clarification, our study closes the circle of an exact observation by a German naturalist in the early 18th century.”
Background
Georg Wilhelm Steller (1709–1746) studied medicine and the natural sciences in Leipzig, Jena and Halle and took part in the legendary expedition by Danish captain Vitus Bering to Alaska in 1741. Bering, after whom today’s Bering Strait was named, and many of the ship’s crew died during this expedition. Steller survived and was the first and only explorer ever to see and scientifically describe one of these gigantic sea cows alive. The related sea cows (sirenians) that exist today – manatees and dugongs – are found exclusively in tropical waters. They grow to a maximum length of three meters, less than half the body length of their ice-age ancestors. Of the former population of Steller’s sea cow of around 100,000 animals in the 18th century, only bones can be found today on the coasts of Bering Strait islands. Georg Steller first described the sea cow from the Ice Age in 1741. His landmark work was completed by his secretary on the basis of his manuscript and academic tributes. It was published in 1753, a few years after Steller’s death. He died on his return journey from eastern Siberia to St Petersburg.
Reference: “Genomic basis for skin phenotype and cold adaptation in the extinct Steller’s sea cow” by Diana Le Duc, Akhil Velluva, Molly Cassatt-Johnstone, Remi-Andre Olsen, Sina Baleka, Chen-Ching Lin, Johannes R. Lemke, John R. Southon, Alexander Burdin, Ming-Shan Wang, Sonja Grunewald, Wilfried Rosendahl, Ulrich Joger, Sereina Rutschmann, Thomas B. Hildebrandt, Guido Fritsch, James A. Estes, Janet Kelso, Love Dalén, Michael Hofreiter, Beth Shapiro and Torsten Schöneberg, 4 February 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abl6496
