La différence de taille corporelle (ou dimorphisme sexuel) entre les mâles et les femelles est courante dans tout le règne animal. L’un des exemples les plus extrêmes de dimorphisme sexuel se trouve chez l’espèce de poisson cichlidé Lamprologous callipterus du lac Tanganyika en Afrique de l’Est, où les mâles sont 12 fois plus gros (plus lourds) que les femelles. La raison écologique de cette différence de taille remarquable est le fait que cette espèce utilise des coquilles d’escargots vides trouvées au fond du lac pour construire des nids. Par conséquent, les mâles doivent être suffisamment grands pour porter des coquilles avec leur bouche, tandis que les femelles doivent être suffisamment petites pour tenir à l’intérieur des coquilles d’escargots pour pondre des œufs, où elles sont bien protégées des prédateurs. Les différences de taille corporelle spécifiques au sexe sont importantes pour la biologie de cette espèce, car les petits mâles ne pourraient pas porter de coquilles d’escargots vides et les grandes femelles ne pourraient pas entrer dans les coquilles pour se reproduire.
La caractéristique la plus particulière de cette espèce, cependant, est l’existence d’une deuxième forme mâle, qui est 60 fois plus petite (plus légère) que les géants constructeurs de nids. Ces petits bonhommes se faufilent dans les coquilles lorsqu’une femelle pond, pour y féconder les œufs fraîchement pondus. Il avait déjà été démontré que les mâles géants du nid et les parasites nains n’engendrent que des fils se développant dans le même type mâle que leur père. Dans une nouvelle étude publiée dans Molecular Ecology, Pooja Singh, anciennement de l’Université de Graz, Michael Taborsky et Catherine Peichel, qui sont maintenant tous situés à l’Institut d’écologie et d’évolution (IEE) de l’Université de Berne, et Christian Sturmbauer de l’Université de Graz, a dévoilé comment les tailles alternatives et les différents sexes sont déterminés chez ces cichlidés.
Le mécanisme génétique sous-jacent à ce système reproducteur unique
Les analyses génomiques ont révélé une région du chromosome sexuel Y différente entre les mâles et les femelles. « C’était une première étape importante, car ces cichlidés n’ont pas les chromosomes sexuels hautement différenciés que nous connaissons chez les humains et de nombreux autres animaux », explique Pooja Singh, premier auteur de cette publication. C’était exactement le défi qui en valait la peine, car ainsi les premiers stades de l’évolution des chromosomes sexuels pouvaient être reconstruits en relation avec un mécanisme génétique déterminant la taille qui semblait être influencé par des conflits intra- et intersexuels.
Les chercheurs ont découvert que cette petite région génomique de type y contenait également le gène régulateur de l’hormone de croissance GHRHR, ce qui était intrigant. « Ce gène est connu pour remplir une fonction régulatrice importante pour la croissance des mammifères, et des mutations de ce gène peuvent également conduire au nanisme chez l’homme », explique la co-auteur Katie Peichel. Comme ce gène a maintenant été identifié également chez les poissons, il est probablement apparu il y a plus de 440 millions d’années, avant que les vertébrés aquatiques ne conquièrent les domaines terrestres. Chez les cichlidés étudiés qui couvent en coquille d’escargot, ce gène régulateur de taille a apparemment évolué en conjonction avec les loci génétiques déterminant le sexe.
Qui est arrivé le premier, géant ou nain ?
Les différents rôles reproducteurs des mâles et des femelles, et des mâles appartenant soit au type constructeur de nid soit au type parasitaire, suggèrent des pressions sélectives contradictoires donnant un succès reproducteur dépendant de la taille du corps. Concernant le dimorphisme de taille des mâles, il est intéressant de s’interroger sur l’ordre chronologique le plus probable. Le co-auteur Michael Taborsky propose que les géants aient précédé les nains : « L’ensemble du système reproducteur de cette espèce dépend de l’activité essentielle de construction de nids des mâles géants, qui doivent être assez grands pour collecter des coquilles d’escargots vides. La forme naine pourrait alors provenir d’un mutation ponctuelle respective dans la région déterminant le sexe et la taille du génome, conduisant à une tactique de reproduction alternative très réussie.
09/02/2023
Comment les géants sont devenus des nains — ScienceDaily
La différence de taille corporelle (ou dimorphisme sexuel) entre les mâles et les femelles est courante dans tout le règne animal. L’un des exemples les plus extrêmes de dimorphisme sexuel se trouve chez l’espèce de poisson cichlidé Lamprologous callipterus du lac Tanganyika en Afrique de l’Est, où les mâles sont 12 fois plus gros (plus lourds) que les femelles. La raison écologique de cette différence de taille remarquable est le fait que cette espèce utilise des coquilles d’escargots vides trouvées au fond du lac pour construire des nids. Par conséquent, les mâles doivent être suffisamment grands pour porter des coquilles avec leur bouche, tandis que les femelles doivent être suffisamment petites pour tenir à l’intérieur des coquilles d’escargots pour pondre des œufs, où elles sont bien protégées des prédateurs. Les différences de taille corporelle spécifiques au sexe sont importantes pour la biologie de cette espèce, car les petits mâles ne pourraient pas porter de coquilles d’escargots vides et les grandes femelles ne pourraient pas entrer dans les coquilles pour se reproduire.
La caractéristique la plus particulière de cette espèce, cependant, est l’existence d’une deuxième forme mâle, qui est 60 fois plus petite (plus légère) que les géants constructeurs de nids. Ces petits bonhommes se faufilent dans les coquilles lorsqu’une femelle pond, pour y féconder les œufs fraîchement pondus. Il avait déjà été démontré que les mâles géants du nid et les parasites nains n’engendrent que des fils se développant dans le même type mâle que leur père. Dans une nouvelle étude publiée dans Molecular Ecology, Pooja Singh, anciennement de l’Université de Graz, Michael Taborsky et Catherine Peichel, qui sont maintenant tous situés à l’Institut d’écologie et d’évolution (IEE) de l’Université de Berne, et Christian Sturmbauer de l’Université de Graz, a dévoilé comment les tailles alternatives et les différents sexes sont déterminés chez ces cichlidés.
Le mécanisme génétique sous-jacent à ce système reproducteur unique
Les analyses génomiques ont révélé une région du chromosome sexuel Y différente entre les mâles et les femelles. « C’était une première étape importante, car ces cichlidés n’ont pas les chromosomes sexuels hautement différenciés que nous connaissons chez les humains et de nombreux autres animaux », explique Pooja Singh, premier auteur de cette publication. C’était exactement le défi qui en valait la peine, car ainsi les premiers stades de l’évolution des chromosomes sexuels pouvaient être reconstruits en relation avec un mécanisme génétique déterminant la taille qui semblait être influencé par des conflits intra- et intersexuels.
Les chercheurs ont découvert que cette petite région génomique de type y contenait également le gène régulateur de l’hormone de croissance GHRHR, ce qui était intrigant. « Ce gène est connu pour remplir une fonction régulatrice importante pour la croissance des mammifères, et des mutations de ce gène peuvent également conduire au nanisme chez l’homme », explique la co-auteur Katie Peichel. Comme ce gène a maintenant été identifié également chez les poissons, il est probablement apparu il y a plus de 440 millions d’années, avant que les vertébrés aquatiques ne conquièrent les domaines terrestres. Chez les cichlidés étudiés qui couvent en coquille d’escargot, ce gène régulateur de taille a apparemment évolué en conjonction avec les loci génétiques déterminant le sexe.
Qui est arrivé le premier, géant ou nain ?
Les différents rôles reproducteurs des mâles et des femelles, et des mâles appartenant soit au type constructeur de nid soit au type parasitaire, suggèrent des pressions sélectives contradictoires donnant un succès reproducteur dépendant de la taille du corps. Concernant le dimorphisme de taille des mâles, il est intéressant de s’interroger sur l’ordre chronologique le plus probable. Le co-auteur Michael Taborsky propose que les géants aient précédé les nains : « L’ensemble du système reproducteur de cette espèce dépend de l’activité essentielle de construction de nids des mâles géants, qui doivent être assez grands pour collecter des coquilles d’escargots vides. La forme naine pourrait alors provenir d’un mutation ponctuelle respective dans la région déterminant le sexe et la taille du génome, conduisant à une tactique de reproduction alternative très réussie.
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