23 sept. 2021 16:49:32 IST
Pendant environ un demi-milliard d’années, nos ancêtres ont poussé des queues. En tant que poissons, ils utilisaient leur queue pour nager dans les mers cambriennes. Beaucoup plus tard, lorsqu’ils sont devenus des primates, leurs queues les ont aidés à rester en équilibre alors qu’ils couraient de branche en branche à travers les jungles éocènes. Mais ensuite, il y a environ 25 millions d’années, les queues ont disparu.
Charles Darwin a d’abord reconnu ce changement profond dans notre anatomie ancienne. Mais comment et pourquoi cela s’est produit est resté un mystère.
Charles Darwin a choqué son public victorien en affirmant que nous descendions de primates à queue. Il a noté que bien que les humains et les singes n’aient pas de queue visible, ils partagent un petit ensemble de vertèbres qui s’étendent au-delà du bassin – une structure connue sous le nom de coccyx.
Aujourd’hui, une équipe de scientifiques à New York dit avoir identifié la mutation génétique qui a peut-être effacé nos queues. Lorsque les scientifiques ont effectué cette modification génétique chez la souris, les animaux n’ont pas poussé de queue, selon une nouvelle étude publiée en ligne la semaine dernière.
Ce changement anatomique spectaculaire a eu un impact profond sur notre évolution. Les muscles de la queue de nos ancêtres ont évolué en une maille semblable à un hamac à travers le bassin. Lorsque les ancêtres des humains se sont levés et ont marché sur deux jambes il y a quelques millions d’années, ce hamac musclé était prêt à supporter le poids des organes verticaux.
Bien qu’il soit impossible de prouver définitivement que cette mutation a coupé la queue de nos ancêtres, « c’est aussi proche d’un pistolet fumant qu’on pourrait l’espérer », a déclaré Cedric Feschotte, généticien à l’Université Cornell qui n’a pas participé à l’étude.
Darwin a choqué son public victorien en affirmant que nous descendions de primates à queue. Il a noté que bien que les humains et les singes n’aient pas de queue visible, ils partagent un petit ensemble de vertèbres qui s’étendent au-delà du bassin – une structure connue sous le nom de coccyx.
« Je ne peux pas douter qu’il s’agisse d’une queue rudimentaire », a-t-il écrit.
Depuis, les paléoanthropologues ont trouvé des fossiles qui éclairent cette transformation. Les plus anciens primates connus, datant de 66 millions d’années, avaient des queues à part entière qu’ils utilisaient probablement pour garder leur équilibre dans les arbres. Aujourd’hui, la plupart des primates vivants, comme les lémuriens et presque tous les singes, ont encore des queues. Mais lorsque les singes sont apparus dans les archives fossiles, il y a environ 20 millions d’années, ils n’avaient pas du tout de queue.
« Cette question – où est ma queue ? – est dans ma tête depuis que je suis enfant », a déclaré Bo Xia, un étudiant diplômé en biologie des cellules souches à la NYU Grossman School of Medicine.
Une mauvaise course Uber en 2019, au cours de laquelle Xia s’est blessé au coccyx, l’a rappelé à son esprit avec une nouvelle urgence. « Il m’a fallu un an pour récupérer, et cela m’a vraiment stimulé à penser au coccyx », a-t-il déclaré.
Pour comprendre comment les singes et les humains ont perdu leur queue, Xia a examiné comment la queue se forme chez d’autres animaux. Aux premiers stades du développement d’un embryon, un ensemble de gènes maîtres s’activent, orchestrant différentes parties de la colonne vertébrale pour développer des identités distinctives, telles que le cou et la région lombaire. À l’extrémité de l’embryon, un bourgeon de queue émerge, à l’intérieur duquel se développe une chaîne spéciale de vertèbres, de muscles et de nerfs.
Les chercheurs ont identifié plus de 30 gènes impliqués dans le développement de la queue chez diverses espèces, du long fouet d’un iguane au talon d’un chat Manx. Tous ces gènes sont également actifs dans d’autres parties de l’embryon en développement. Les scientifiques apprennent encore comment leur activité unique à la fin d’un embryon donne naissance à une queue.
Xia a estimé que nos ancêtres ont perdu leur queue lorsque des mutations ont modifié un ou plusieurs de ces gènes. Pour rechercher ces mutations, il a comparé l’ADN de six espèces de singes sans queue à neuf espèces de singes à queue. Finalement, il a découvert une mutation partagée par les singes et les humains – mais manquante chez les singes – dans un gène appelé TBXT.
Le TBXT a été l’un des premiers gènes découverts par les scientifiques il y a plus d’un siècle. À l’époque, de nombreux chercheurs cherchaient des gènes en zappant des animaux, des plantes ou des microbes avec des rayons X, espérant que les mutations créeraient un changement visible.
En 1923, la généticienne russe Nadezhda Dobrovolskaya-Zavadskaya a radiographié des souris mâles et les a ensuite autorisées à se reproduire. Elle a découvert que quelques-uns d’entre eux ont acquis une mutation qui a fait que certains de leurs descendants ont des queues tordues ou raccourcies. Des expériences ultérieures ont révélé que la mutation était sur le gène TBXT.
La mutation découverte par Xia n’avait jamais été observée auparavant. Il se composait de 300 lettres génétiques au milieu du gène TBXT. Ce tronçon d’ADN était pratiquement identique chez les humains et les singes, et a été inséré exactement au même endroit dans leurs génomes.
Xia a apporté la découverte à ses superviseurs, Itai Yanai et Jef Boeke, pour voir ce qu’ils en pensaient. « J’ai failli tomber de ma chaise, car c’est juste un résultat époustouflant », se souvient Yanai.
Pour tester l’idée que la mutation était impliquée dans la disparition de notre queue, Xia et ses collègues ont génétiquement modifié des souris avec la mutation TBXT qui est portée par les humains. Lorsque ces embryons se sont développés, de nombreux animaux n’ont pas réussi à développer une queue. D’autres n’en ont fait qu’une petite.
Xia et ses collègues suggèrent que cette mutation a frappé au hasard un singe il y a environ 20 millions d’années, lui faisant pousser juste un moignon de queue, ou pas du tout. Pourtant, l’animal sans queue a survécu et même prospéré, transmettant la mutation à sa progéniture. Finalement, la forme mutante de TBXT est devenue la norme chez les singes vivants et les humains.
Les scientifiques ont déclaré que la mutation TBXT n’est pas la seule raison pour laquelle nous cultivons un coccyx au lieu d’une queue. Alors que les souris dans leurs expériences ont produit une gamme de queues altérées, notre coccyx est presque toujours identique d’une personne à l’autre. Il doit y avoir d’autres gènes qui ont muté plus tard, aidant à produire une anatomie uniforme.
Même si les généticiens commencent à expliquer comment notre queue a disparu, la question du pourquoi déroute encore les scientifiques.
Les premiers singes étaient plus gros que les singes, et leur taille accrue leur aurait permis de tomber plus facilement des branches, et plus susceptibles d’être fatales. Il est difficile d’expliquer pourquoi les singes sans queue pour les aider à équilibrer n’auraient pas subi un désavantage évolutif important.
Et perdre une queue aurait pu entraîner d’autres dangers. Xia et ses collègues ont découvert que la mutation TBXT ne se contente pas de raccourcir les queues, mais provoque également parfois des anomalies de la moelle épinière. Et pourtant, d’une manière ou d’une autre, perdre une queue s’est avéré un avantage évolutif majeur.
« C’est très déroutant pourquoi ils ont perdu leur queue », a déclaré Gabrielle Russo, une morphologue évolutionniste à l’Université Stony Brook de New York qui n’a pas participé à l’étude. « C’est la prochaine question en suspens : quel serait l’avantage ? »
Cet article a été initialement publié dans le New York Times.
Carl Zimmer vers 2021 The New York Times Company
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