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L’ADN séquencé le plus ancien appartenait à un mammouth mystérieux vieux d’un million d’années

L’ADN le plus ancien jamais décodé appartenait à un mammouth d’une mystérieuse lignée jusque-là inconnue qui vivait il y a environ 1,2 million d’années, selon une nouvelle étude.

Auparavant, le génome séquencé le plus ancien connu est venu d’un cheval qui a vécu jusqu’à 780 000 ans, dans ce qui est maintenant le territoire canadien du Yukon. Maintenant, la découverte mammouth, « est, avec une large marge, la plus ancienne ADN jamais rétabli », a déclaré le chercheur principal de l’étude Love Dalén, professeur de génétique évolutionniste au Centre de paléogénétique de Stockholm, lors d’une conférence de presse mardi 16 février.

Les restes du mystérieux mammouth ont été découverts près de la rivière Krestovka en Sibérie (aujourd’hui homonyme du mammouth). Après avoir étudié son ADN ancien, ainsi que les génomes nouvellement séquencés de deux autres mammouths – un vieux d’environ 700000 ans mammouth laineux (Mammuthus primigenius) et un prédécesseur de mammouth laineux vieux d’environ 1 million d’années – les scientifiques ont fait une découverte surprenante: des mammouths laineux accouplés à un mammouth de la mystérieuse lignée de Krestovka il y a environ 420000 ans, menant à un mammouth hybride que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de mammouth colombien (Mammuthus columbi).

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Les chercheurs ont découvert que la lignée de mammouths Krestovka aurait migré de la Sibérie vers l’Amérique du Nord, traversant le pont terrestre du détroit de Béring, il y a environ 1,5 million d’années; des preuves fossiles suggèrent que le mammouth laineux a traversé il y a environ 100 000 ans, mais les chercheurs disent qu’il aurait pu arriver plus tôt, peut-être 500 000 à 400 000 ans.

On ne sait pas où l’hybridation a eu lieu, mais quand ils se sont rencontrés, «ces deux lignées se sont hybridées et ont formé ce que nous appelons maintenant le mammouth colombien», le chercheur principal Tom van der Valk, chercheur postdoctoral au Musée suédois d’histoire naturelle et au Centre for Paléogénétique, a déclaré lors de la conférence de presse.

La découverte génétique des origines du mammouth colombien est remarquable, a déclaré Daniel Fisher, professeur et conservateur au Musée de paléontologie de l’Université du Michigan, qui n’a pas participé à l’étude. «Les origines hybrides de nouvelles espèces ont certainement été proposées auparavant, mais peu de cas ont placé le phénomène dans un contexte historique, géographique et évolutif aussi clair», a déclaré Fisher à 45Secondes.fr dans un courriel.

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Le tronc de Yuka, un jeune mammouth congelé découvert en 2014 en Yakoutie, en Sibérie.

Le tronc de Yuka, un jeune mammouth congelé découvert en 2014 en Yakoutie, en Sibérie. (Crédit d’image: Love Dalén)
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Une défense de mammouth laineuse découverte dans un lit de ruisseau sur l'île Wrangel en 2017

Une défense de mammouth laineuse découverte dans un lit de ruisseau sur l’île Wrangel en 2017 (Crédit d’image: Love Dalén)
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Une défense de mammouth laineuse émerge du pergélisol sur l'île Wrangel, dans le nord-est de la Sibérie.

Une défense de mammouth laineuse émerge du pergélisol sur l’île Wrangel, dans le nord-est de la Sibérie. (Crédit d’image: Love Dalén)

Projet Woolly

Lorsque les chercheurs ont commencé le projet, ils espéraient en savoir plus sur l’évolution du mammouth laineux – « Notre objectif principal était de récupérer des génomes avant et après l’origine du mammouth laineux », a déclaré Dalén. Ils ont choisi d’étudier trois mammouths dont les restes avaient été trouvés dans le nord-est de la Sibérie par feu le paléontologue russe Andrei Sher dans les années 1970. Celles-ci comprenaient l’un des plus vieux mammouths laineux jamais enregistrés, le pachyderme vieux de 700000 ans surnommé Chukochya, et le prédécesseur du mammouth laineux, appelé Adycha, qui ressemblait à un mammouth des steppes européen (Mammuthus trogontherii), ancêtre direct du mammouth laineux.

Le troisième mammouth, Krestovka, ressemblait aussi un peu à un mammouth des steppes, même s’il avait divergé de cette lignée il y a plus de 2 millions d’années. Ainsi, bien qu’ils aient évolué sur des lignées entièrement différentes pendant plus d’un million d’années, les mammouths des lignées de mammouth laineux et Krestovka étaient toujours capables de s’accoupler, ont découvert les chercheurs.

«Cela ressemble à une hybridation de lignées longtemps séparées, de l’ordre d’un million d’années, [were] se rassembler et produire avec succès une espèce apparemment nouvelle, ce qui est vraiment époustouflant », a déclaré Ross MacPhee, conservateur principal de zoologie des vertébrés à l’American Museum of Natural History de New York, qui n’a pas participé à l’étude.

En étudiant le mammouth laineux la génétique, les chercheurs ont fait une autre découverte: « De nombreuses adaptations que nous connaissons des mammouths laineux, telles que la thermorégulation, les changements de leur rythme circadien, les dépôts graisseux et la croissance des cheveux étaient déjà présentes dans le mammouth des steppes », a déclaré van der Valk. En d’autres termes, le mammouth laineux n’a pas évolué pour avoir ces adaptations au froid. Au contraire, son prédécesseur les avait déjà, ce qui signifie que ces adaptations sont probablement apparues lentement au fil du temps, plutôt que rapidement sous des pressions sélectives. Cependant, le mammouth laineux a continué d’évoluer; Les mammouths laineux qui vivaient plus près de l’extinction avaient plus de variantes génétiques associées à la détection de la température que les mammouths laineux précédents, ont découvert les chercheurs.

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Cette figure montre une histoire évolutive probable de différentes lignées de mammouths.

Cette figure montre une histoire évolutive probable de différentes lignées de mammouths. (Crédit d’image: van der Valk, T. et al. Nature (2021))
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La molaire du mystérieux mammouth Krestovka, qui a vécu il y a environ 1,2 million d'années.

La molaire du mystérieux mammouth Krestovka, qui a vécu il y a environ 1,2 million d’années. (Crédit d’image: Love Dalén)
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La molaire de la Tchoukochya âgée d'environ 700 000 ans.

La molaire de la Tchoukochya âgée d’environ 700 000 ans. (Crédit d’image: van der Valk, T. et al. Nature (2021))
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La molaire du mammouth Adycha, qui a vécu il y a environ 1 million d'années.

La molaire du mammouth Adycha, qui a vécu il y a environ 1 million d’années. (Crédit d’image: van der Valk, T. et al. Nature (2021))

Comment ils l’ont fait

L’ADN commence à se dégrader au moment où un animal meurt, alors comment l’équipe internationale de scientifiques a-t-elle reconstitué ces trois génomes mammouths? Ils avaient déjà cartographié le génome de l’éléphant de savane africaine (Loxodonta africana) et le mitochondriale génome (ADN hérité de la lignée maternelle) de l’éléphant d’Asie (Elephas maximus). Ces génomes précédemment séquencés étaient comme l’image sur une boîte de puzzle; les éléphants sont des parents des mammouths, leurs données génétiques ont donc servi de référence utile pour les génomes des mammouths.

Les minuscules fragments d’ADN ancien, que l’équipe a extraits des molaires des mammouths, étaient les pièces du puzzle. Bien que le permafrost froid de Sibérie ait aidé à préserver l’ADN du mammouth, les bactéries et autres éléments dégradants comme les enzymes avaient brisé cet ADN en petits fragments, certains aussi courts que 35 paires de bases, les «lettres» qui composent l’ADN. À l’aide d’un algorithme, les chercheurs ont rejeté l’ADN étranger qui avait contaminé les échantillons de mammouths, y compris l’ADN de microbes. Ils ont également jeté tout morceau de puzzle incertain d’ADN qui semblait s’inscrire dans le génome du mammouth, mais qui aurait pu provenir d’autres animaux qui avaient contaminé les échantillons.

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Après que l’algorithme a analysé des milliards et des milliards de pièces de puzzle d’ADN, les chercheurs ont eu les génomes du mammouth, certains plus complets que d’autres. Le mammouth de 1,2 million d’années, Krestovka était le moins complet avec environ 49 millions de paires de bases, « ce qui est une fraction relativement petite de [the] génome, mais encore plus que suffisant pour placer en toute confiance le génome sur le [family] arbre », a déclaré van der Valk.

Le mammouth des steppes âgé d’un million d’années, Adycha, avait environ 884 millions de paires de bases, soit 25% à 30% de son génome achevé. Et le mammouth laineux âgé de 700 000 ans, Chukochya, avait environ 3,6 milliards de paires de bases, soit 70% à 80% de son génome séquencé, a déclaré van der Valk. Pendant ce temps, l’équipe a pu réassembler complètement les génomes mitochondriaux de chaque mammouth.

L’ADN mitochondrial était essentiel, car les chercheurs connaissent la vitesse à laquelle les mutations génétiques mitochondriales se produisent, ce qui les a aidés à dater les échantillons. L’équipe a également daté les mammouths sur la base de données géologiques, telles que la biostratigraphie (datation des spécimens en fonction de l’âge des fossiles et des formations géologiques voisins) et le paléomagnétisme (datation des signatures laissées par le champ magnétique changeant de la Terre dans les échantillons).

Alors, combien de temps l’ADN ancien peut-il survivre? Les scientifiques pensent qu’il est possible de récupérer des génomes encore plus anciens. «Une hypothèse éclairée serait que nous pourrions récupérer un ADN vieux de 2 millions d’années, et peut-être même jusqu’à 2,6 millions», a déclaré le co-chercheur Anders Götherström, professeur en archéologie moléculaire et co-chercheur au Center for Paléogénétique, a déclaré dans un communiqué. « Avant cela, il n’y avait pas de pergélisol où l’ADN ancien aurait pu être préservé. »

L’étude a été publiée en ligne mercredi 16 février dans la revue Nature.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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