La vie sexuelle secrète des fraises
Femme et homme, poule et coq, vache et taureau - des sexes séparés peuvent sembler fondamentaux pour la nature, mais ils sont une bizarrerie pour la plupart des plantes. Maintenant, les scientifiques ont compris comment les fraises, qui ont les plus jeunes chromosomes sexuels connus de toute plante ou animal, ont fait leur récente transition vers l'homme et la femme. Les gènes «sauteurs» inhabituels responsables pourraient signifier que les différences entre les sexes peuvent changer plus rapidement chez les plantes que quiconque.
«Pour la première fois, nous avons maintenant une idée de l'évolution des chromosomes sexuels dans l'espace et dans le temps», explique Alex Harkess, biologiste évolutionniste au Donald Danforth Plant Science Center de St. Louis, au Missouri. "Il ne s'agit pas seulement de l'établissement de chromosomes sexuels, c'est la façon dont les régions qui déterminent le sexe continuent d'évoluer."
Les animaux ont d'anciens chromosomes sexuels d'origine commune. Mais chez les plantes, les chromosomes sexuels ne sont apparus que récemment (au cours des derniers millions d'années) et la plupart des plantes sont généralement des hermaphrodites, qui contiennent des organes sexuels masculins et féminins. Seulement 6% environ se sont divisés en différents sexes, y compris les asperges de jardin, la papaye, le houblon et la marijuana. Les fraises, comme l'a découvert un agriculteur non éduqué de l'Ohio dans les années 1840 , se présentent sous trois formes: masculin, féminin et combo.
Pour découvrir comment ces saveurs ont évolué, l’écologue Tia-Lynn Ashman de l’Université de Pittsburgh en Pennsylvanie a passé près de 20 ans à montrer que différents endroits du génome de la fraise peuvent contrôler le sexe. Mais trouver où se trouvaient ces gènes était comme trouver un trésor dans une salle de miroirs: Contrairement aux humains, qui ne possèdent que deux copies de chacun de nos 23 chromosomes, les fraises ont huit copies de sept chromosomes, pour un total de 56 .
Ashman a eu son premier coup de chance lorsque son équipe et elle ont trouvé les premières traces de régions mâles et femelles d’une variété de fraise sauvage commune nord-américaine ( Fragaria virginiana ) sur la côte Est il y a 10 ans. Mais quand ils ont trouvé la région du même sexe dans une fraise sauvage de la plage de l'Oregon, F. chiloensis , étroitement apparentée , elle se trouvait dans un endroit entièrement différent sur un chromosome entièrement différent. La même chose était vraie pour une troisième variété de fraise. Que faisaient ces régions dans différents endroits?
Ashman dit que la réponse évidente était que les fraises avaient développé des sexes différents de manière indépendante. Mais une autre explication, moins probable, était qu'une région d'ADN s'était formée une fois et se déplaçait autour du génome. Lorsque le premier projet sur le génome de la fraise s'est concrétisé en 2011, permettant à des études génétiques plus détaillées, le biologiste évolutionniste Aaron Liston de l'Université d'État de l'Orégon à Corvallis et le généticien évolutionniste Jacob Tennessen. La Chan School of Public Health de Boston s’est associée à Ashman pour examiner de plus près.
Dans une approche en force brute, ils ont séquencé 60 plants de F. virginiana et F. chiloensis , répartis également entre les mâles et les femelles, pour voir si un ADN était unique pour les femelles. Ils ont demandé quelle séquence génétique était présente chez toutes les femelles, mais absente chez tous les mâles. Effectivement, toutes les femelles ont partagé une séquence courte qui avait sauté au moins deux fois lorsque les plantes se sont reproduites sur plusieurs générations, ont rapporté les chercheurs le mois dernier dans PLOS Biology .
De plus, à chaque saut, le nombre de gènes spécifiques à la femme sur la séquence a augmenté. Les chercheurs pensent que ces «souvenirs» itinérants ont augmenté la différence entre les chromosomes sexuels. Chez l'homme et chez d'autres animaux, de telles différences sexuelles sont finalement devenues extrêmes. Dans les fraises, la séquence à sauts courts contenait deux gènes pouvant jouer un rôle dans le développement du pollen et des fruits.
«Cette étude fournit les premières observations suggérant qu'une région de détermination du sexe dans une plante peut« sauter »d'un emplacement initial à un nouveau», a écrit Deborah Charlesworth, biologiste évolutionniste de l'Université d'Édimbourg, pionnière dans l'évolution des chromosomes sexuels. un courriel. "L'étude fait un travail héroïque d'essayer de régler cela."
Les chercheurs avertissent que les fonctions des deux gènes et les détails de leur «saut» doivent encore être confirmés. Et Ashman dit que les résultats ont ouvert la voie à une question encore plus grande: pourquoi ces régions prennent-elles la peine de sauter en premier lieu? Ashman et Liston feront le suivi.
Mais ne cherchez pas les fraises mâles et femelles spéciales dans vos épiceries ou les marchés fermiers de sitôt. Dans une version finale de l'intrigue, les descendants hybrides des fraises sauvages de l'étude ont tous eu leurs différences sexuelles.