Vous êtes iciLa radiation des trematominés

La radiation des trematominés


Par Agnès - Posté le 09 décembre 2012

La sous-famille des Trématominés (Nototheniidae, Teleostei), sur laquelle nous avions récemment publié une étude sur le barcode, a une place importante dans les écosystèmes antarctiques. Elle inclut quatorze espèces réparties sur de nombreuses niches écologiques. L'une des ces espèces, Cryothenia amphitreta a été découverte très récemment, et n'est connue qu'à partir d'un seul spécimen, une femelle capturée par des plongeurs près de la base antarctique américaine de Mac Murdo (Cziko & Cheng 2006) !

Plusieurs études récentes ont tenté de résoudre les relations de parenté entre les Trématominés pour pouvoir discuter ensuite de leur évolution, mais sans parvenir à un résultat concluant. Les études se contredisaient entre elles, voire elles-mêmes selon les gènes et les spécimens employés... Dans une étude publiée début 2012, nous avons exploré les sources du problème [1].

En employant des gènes évoluant plus vite que ceux employés précédemment (un gène mitochondrial et quatre gènes nucléaires, dont deux jamais employés avant cette étude), mais surtout un très large échantillonnage incluant plusieurs spécimens pour presque toutes les espèces, une explication a émergé. 

Le gène mitochondrial employé (la cytochrome oxidase 1, également utilisé pour l'identification moléculaire) groupe bien les spécimens selon les espèces auxquelles ils appartiennent, hormis Trematomus lepidorhinus et Trematomus loennbergii. Il est possible que ces deux espèces n'en soient en fait qu'une seule, mais une étude plus fine reste nécessaire pour conclure sur ce sujet. Par contre, dans les arbres obtenus à partir des gènes nucléaires, les spécimens d'une espèce ne sont pas toujours groupés (voir figure ci dessous) ! Ce résultat était présent, mais sans aucune discussion, dans la publication de Kuhn et Near (2009), sur leur unique marqueur nucléaire. Les espèces concernées ne sont pas les mêmes selon le gène analysé, et les associations entre spécimens non plus. Ceci explique pourquoi dans une étude employant un seul spécimen par espèce, mais de nombreux gènes, les espèces semblaient changer de position pour chacun, comme dans l'étude de Janko et collègues (2009). Grâce à plusieurs analyses, nous avons pu déterminer l'explication la plus probable de ces différences entre marqueurs : le tri de lignée incomplet, un phénomène bien connu et relativement fréquent entre espèces proches. 

HECW
Exemple d'arbre pour l'un des marqueurs, HECW

À l'intérieur d'une même espèce, il y a de la diversité moléculaire (allèles différents pour la plupart de gènes) aussi bien que de la diversité morphologique (différences dans la couleur, la forme, etc.). Ces allèles peuvent se maintenir longtemps, jusqu'à ce qu'ils soient éliminés par dérive ou sélection (de moins en moins d'individus sont porteurs, jusqu'à ce qu'au fil des générations, l'allèle ne soit plus présent dans la population). Lorsqu'une espèce se sépare en deux, les allèles présents dans l'espèce d'origine sont répartis au hasard entre les groupes. Mais pendant un temps assez long, plusieurs allèles originaires de l'espèce d'origine peuvent être présents dans les nouvelles espèces, et ainsi des individus d'espèces différentes peuvent partager les mêmes allèles. C'est la rétention de polymorphisme ancestral. Au fil des générations, certains allèles seront éliminés, et au final les copies des deux espèces seront plus semblables à l'intérieur de l'espèce qu'entre les espèces. 

En employant un approche adaptée à ce type de données (analyses de coalescence), nous avons pu également dater les divergences entre les espèces. La plupart des espèces ont divergé en succession très rapide, il y a environ dix millions d'années, c'est ce qu'on appelle une radiation. L'existence de radiations liées à l'adaptation chez les Nototheniidae au milieu avait été proposée auparavant (Eastman et McCune 2000, Matschiner et collègues 2011). Il apparaît que les trematominés ont également subi une radiation de ce type.


Arbre des Trematomines
Arbre daté des trematominés, modifie d'apres [1]

Références externes

Cziko, P.A., Cheng, C.H.C., 2006. A new species of Nototheniid (Perciformes : Notothenioidei) fish from McMurdo Sound, Antarctica. Copeia, 752-759.

Eastman, J.T., McCune, A.R., 2000. Fishes on the Antarctic continental shelf: evolution of a marine species flock? J. Fish Biol. 57, 84-102.

Janko, K., Marshall, C., Musilova, Z., Van Houdt, J., Couloux, A., Cruaud, C., Lecointre, G., 2011. Multilocus analyses of an Antarctic fish species flock (Teleostei, Notothenioidei, Trematominae): Phylogenetic approach and test of the early-radiation event. Mol. Phylogenet. Evol. 60, 305-316.

Kuhn, K.L., Near, T.J., 2009. Phylogeny of Trematomus (Notothenioidei: Nototheniidae) inferred from mitochondrial and nuclear gene sequences. Antarc. Sci. 21, 565-570.


Références