Cours de préparation à l'aggrégation SVT - Tectonique des plaques
ConfProcessusEvolutionDuret
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Les processus de l'évolution
La vie grâce aux mutations !
Laurent DuretLaboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive, CNRS, Université Lyon 1
Qu’est-ce que la vie?
Carbure siliciumChampignon
Algue rouge
Dépots sel cuivrique
Cristaux de glace Corail
Qu’est-ce que la vie?
Cristaux de glaceLithoptera mulleri (plancton) Diatomée (microalgue)
Cristaux de carbonate de calcium Fougère
Propriétés fondamentales des organismes vivants
Reproduction: créer de façon autonome d'autres entités similaires à soi-même.
Evolution: reproduction PRESQUE à l’identique
Sans mutation, pas d’évolution
Sans évolution, pas de vie
Les processus de l'évolution
Diversité et unicité du vivant
Nature et causes des mutations
Les conséquences phénotypiques des mutations
Le devenir des mutations: Sélection naturelle Dérive génétique
Comment tirer parti de l'évolution pour déchiffrer les génomes
La diversité du monde vivant
La diversité du monde vivant
Unicité du monde vivant
La cellule: unité de base des organismes vivants
Acides nucléiques (ADN, ARN): support de l’information nécessaire au développement et au fonctionnement des organismes
Expression de l’information génétique: ADN ARN protéine Code génétique universel (presque) Machinerie d’expression des gènes conservée
chez tous les organismes vivants (bactéries, archées, eucaryotes)
Unicité du monde vivant
Comparaison de séquences de génomes
Génome de mammifère: ≈20,000 gènes Primates/carnivores: ≈19,000 gènes
homologues Homologues chez insectes: ≈10,000 gènes Homologues chez champignons: ≈5,000
gènes Homologues chez plantes: ≈6,000 gènes Homologues chez bactéries ou archées:
≈3,800 gènes
Unicité et Diversité du monde vivant
Les organismes vivants ont évolué à partir d’un même ancêtre commun
LUCA: Last Universal Common Ancestor (Cf exposé M. Gouy)
Le secret de l’hérédité
Avery et al. (1944): l’ADN est le support de l’information génétique
Watson, Crick, Franklin (1953): structure en double hélice de la molécule d’ADN
Le secret de l’hérédité ADN: structure en double hélice =
reproduction (réplication de l’information nécessaire au développement d’un organisme)
Le secret de la vie: réplication PRESQUE à
l’identique Mutation = modification du matériel génétique = modification de la séquence d'ADN
Mutations ponctuelles: modifications très locales
Mutations larges: modifications de grands fragments génomiques, réarrangements chromosomiques
Erreurs de la machinerie cellulaire, action d'agents mutagènes biotiques (parasites intragénomiques) ou abiotiques (radiations, mutagènes chimiques, ...)
Processus mutationnels: l’exemple du génome humain
Un génome animal ordinaire (mais bien connu)
Variabilité phénotypique très bien étudiée (maladies) Taille du génome haploïde: 3 109 pb 22 paires d’autosomes + une paire de
chromosomes sexuels (X, Y) 20,000 gènes protéiques Les régions codantes de ces gènes
représentent 1% du génome
Les mutations ponctuelles
Génome humain: 2 à 3 10-8 mutations ponctuelles/pb/génération Principalement dues à des erreurs de la machinerie de
réplication
=> 60 à 90 mutations ponctuelles par gamète
=> chaque individu (2n) est porteur d'environ 120 à 180 mutations nouvelles (i.e. qui n'existaient pas dans les génomes de ses parents)
La plupart des maladies génétiques humaines répertoriées à ce jour sont la conséquence de mutations ponctuelles (dans des régions régulatrices ou codantes)
AGCTGTCTC -> AGCCGTCTC
Taux de mutation / pb / génération
Comparaison de différents groupes taxonomiques
Taux de mutation / pb / an Homme vs. Escherichia coli:
Taux de mutation / pb / génération: environ x100
Temps de génération: environ x 105 (20 ans vs. 1-2 h)
Taux de mutation / pb / an : de l'ordre de 1/1000
Taux de mutation HIV: virus du SIDA:
5 10-6 mutations / pb / génération (environ 100x mammifères)
Evolution mesurable au cours de l'infection d'un individu
Résistance au système immunitaire, au traitements antiviraux
Mutations ponctuelles: l’effet du sexe Nombre de divisions cellulaires dans la lignée
germinale à chaque génération (zygote -> gamète) Femme: ≈ 33 divisions cellulaires Homme: ≈ 200 divisions cellulaires (à 20 ans) Plus de réplications dans la lignée mâle => plus
d’opportunités de mutations
Quantification de l’effet du sexe: comparaison des vitesses d’évolutions des chromosomes sexuels et des autosomes
Temps passé dans les lignées mâles et femelle au fil des générations:
Autosomes
50% 50%
X 33% 66%
Y 100% 0%
Taux de mutations ponctuelles dans l’espèce humaine: 6 fois
plus élevé chez les mâles
Chromosome
Div
erg
ence
hom
me/c
him
panzé
(nom
bre
de s
ubst
ituti
ons/
pb)
Parmi les ≈150 mutations nouvelles dont chaque individu est porteur, environ 20 proviennent de sa mère, 130 de son père.
Mutations induites par l’activité de parasites intragénomiques Rétrovirus: virus intégrant son propre génome
dans le génome de son hôte
Eléments transposables: éléments capables de se dupliquer et de se déplacer dans les génomes: Via un intermédiaire ADN (transposons) Via un intermédaire ARN (rétrotransposons)
Rétrovirus et éléments transposables
Rétrovirus: transmission horizontale (infection)
Rétrotransposon: transmission verticale
Transcriptase inverse:
NoyauCellule
ARN ADNtranscription
Transcription inverse
intégration
LTR gag pol env LTRRétrovirus
Rétrovirus
Rétrotransposon RétroposonRétrotransposon non-autonome
Rétrovirus endogène
Eléments transposables: 44% du génome humain
SINE (rétrotransposon non-autonome)LINE (rétroposon)Rétrovirus endogènesTransposonsAutres séquences répétées
Principales classes d’éléments transposables dans le génome humain
AAAA
AAAAORF1 ORF2 (pol)
LINE
SINE
Rétrovirus endogènes
Transposons
gag pol (env)
(gag)
transposase
autonome
non-autonome
autonome
non-autonome
autonome
non-autonome
Taille
6-8 kb
100-300 pb
6-11 kb
1,5-3 kb
2-3 kb
80-3000 pb
Nombre de copies
850 000
1 500 000
450 000
300 000
Fraction du génome
20%
13%
8%
3%
Séquences non-répétées
Eléments transposables: dispersés dans tout le génome
Fragment du chromosome Y bovin
Eléments transposables dans le génome humain
Dispersés dans tout le génome: à l’intérieur des gènes (dans les introns) et entre les gènes
La plupart des copies présentes dans notre génome sont des "fossiles moléculaires": éléments transposables défectifs, incapables de transposer
Environ 80-100 copies de LINEs et quelques milliers de SINEs encore actifs:
À chaque génération, 1 individu sur 20 porteur d'une nouvelle insertion
Conséquences de l'activité des éléments transposables
Insertion dans les régions codantes d'un gène => inactivation du gène
Insertion à proximité d'un gène => perturbation de la régulation de l’expression du gène
Environ 50 cas décrits de maladies génétiques humaines causées par des insertions d'éléments transposables
Faible activité chez les primates par rapport à d'autres taxons (e.g. maïs, drosophiles, …)
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (1): à petite échelle (quelques pb) Les duplications ou délétions sont favorisées par la présence de petits motifs répétées (généralement 1 à 5 pb)
Dérapage de l'ADN polymérase:
5'-CA->3'-GTGTGTGTGTGTGTGTGT 5'5'-CACACACAC->3'-GTGTGTGTGTGTGTGTGT-5'
5'-CACACACAC-> 3'-GTGTGTGTGTGTGTGTGT-5'5'-CACACACACACACACACACA-3' 3'-GTGTGTGTGTGTGTGTGT-5'
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (1): à petite échelle (quelques pb) Environ 20 à 30 maladies génétiques humaines causées par des expansions de motifs répétés
e.g. chorée de Huntington (dégénérescence neuronale): Le gène JPH3 contient des répétitions de la séquence CAG La nombre de répétitions est variable dans la population
normale (6 à 26 fois) Le nombre de copies peut augmenter ou diminuer au fil
des générations en raison des erreurs de réplication au cours de la gamétogénèse
Si le trinucléotide est répété plus de 36 fois, la personne a un fort risque de développer la maladie
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (2): à grande échelle Recombinaison entre séquences homologues
présentes à des locus différents (e.g. éléments transposables)
Recombinaison normale: alignement de chromosomes homologues
Recombinaison inégale
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (2): à grande échelle L'abondance des éléments transposables dispersés dans le
génome favorise les évènements de recombinaison inégale
Duplications ou perte de gènes:
Gène
Recombinaison inégale
Gène Gène
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (2): à grande échelle Duplication de gènes: opportunité d'évoluer vers de nouvelles
fonctions
Génome humain: la majorité des 20,000 gènes font partie de familles multigéniques (duplication = processus majeur d'innovation génique chez les eucaryotes)
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (2): à grande échelle
Evolution de la famille de gènes de globines
Mutations par duplication ou délétion de fragments
génomiques (2): à grande échelle Conséquences fonctionnelles des duplications:
Long terme (dizaines de millions d'années): innovations fonctionnelles
Court terme: dosage génique => niveau d'expression
Ces évènements de duplication/délétion font que les génomes de 2 individus présentent en moyenne 24 à 70 Mb de différence (1% à 2%)
Répertoire génique de 2 individus: ± 200 à 600 gènes !
Réarrangements chromosomiques Inversions, translocations chromosomiques, fusion or fissions
chromosomiques ...
Réarrangements favorisés par la présence d'éléments transposables
Problèmes de ségrégation des chromosomes à la méiose suivante
Cause de stérilité
Polyploïdisation: duplication globale du génome Evènements rares mais récurrents au cours de
l'évolution des eucaryotes (plantes, animaux, champignons, protistes)
Mécanismes méconnus: Problème de ségrégation des chromosomes à la méiose Hybridation entre espèces proches (e.g. blé, colza) Favorisé par autofécondation
Doublement du répertoire génique, suivi de pertes massives de gènes (re-diploïdisation) sur le long terme (dizaines de millions d'années)
Une fraction des gènes dupliqués impliqués dans l'évolution de nouvelles fonctions
Nous sommes des paléo-octoploïdes !
Origine des nouveaux gènes Duplication:
Recombinaison inégale, duplication de génome
Cluster de gènes Hox
Origine des nouveaux gènes Duplication:
Recombinaison inégale, duplication de génome Rétrotransposition (rétrogène)
Formation de gènes chimères (réarrangements de gènes pré-existants)
Acquisition de gènes par transfert horizontal e.g. HERVW1 (placentation): dérivé d'un rétrovirus
Recrutement de gènes de parasites intragénomiques (domestication, exaptation) e.g. Gènes impliqués dans les réarrangement du locus
des immunoglobulines
Conséquences fonctionnelles des mutations
Mutations => diversité génétique => diversité phénotypique
Conséquences fonctionnelles des mutations
Mutations délétères (nocives) E.g.: maladies génétiques
Mutations avantageuses: Contribuent à l'adaptation des espèces
Mutations neutres: sans effet significatif sur le phénotype NB: les régions fonctionnelles (régions codantes,
régulatrices) constituent moins de 10% du génome humain
Même dans les régions fonctionnelles, de nombreuses mutations sont sans conséquence
Conséquences évolutives des mutations
Mutations => diversité génétique : de nouveaux allèles (i.e. de nouveaux variants d'un même gène) apparaissent dans la population
Comment cette diversité conduit-elle à l'évolution de l'espèce?
Evolution : de l'individu à la population
Erreur de réplication, délétion, insertion, ... = prémutation
Mutation
Réparation de l'ADN
germen
Transmission à la descendance(polymorphisme) Disparition du nouvel allèle
Individu
Population (N)
Fixation
Su
bst
itu
tion
Pas de transmission à la descendance
soma
Substitution = mutation fixée dans la population
Générations
1
0
Evolution = changement de fréquences alléliques
Individus
2
3
4
5…
G
Quels sont les processus qui contribuent aux changements
de fréquences alléliques?
La sélection naturelle (1): sélection positive
Sélection positive (directionnelle): adaptation
Mutation avantageuse = qui augmente le succès reproducteur d'un individu (sa "fitness")
La sélection positive
IndividusGénérations
1
2
3
4
5…
G
La sélection naturelle (1): sélection positive
Le succès reproducteur d'un individu dépend de: Sa survie Sa capacité à trouver un partenaire sexuel Sa capacité à favoriser le développement de sa
progéniture
La sélection naturelle (1): sélection positive
Pas uniquement la "lutte pour la survie",
Exemple 1: Sélection sexuelle Compétition en vue d'être le plus attirant pour les
membres du sexe opposé Evolution de caractères qui peuvent s'avérer
néfastes pour la survie
La sélection naturelle (1): sélection positive
Pas uniquement la "lutte pour la survie",
Exemple 2: Sélection de parentèle Un individu peut transmettre des copies de ses propres
gènes non seulement en se reproduisant, mais aussi en favorisant la reproduction d'individus apparentés
Evolution de l'altruisme (i.e. comportement favorable à d'autres individus, au détriment de ses propres chances de survie) – grâce au gène égoïste ...
La sélection naturelle (1): sélection positive
Exemples de sélection positive dans la lignée humaine: adaptation aux changements de mode alimentaire (agriculture, domestication: < 10,000 ans)
La sélection naturelle (1): sélection positive
Digestion de l'amidon: Amylase (AMY1)
Famille multigénique; chez l'homme, variabilité du nombre de copies: entre 3 et 11 par génome (moyenne = 6); seulement 2 copies chez le chimpanzé
Concentration en amylase salivaire corrélée au nombre de copies
Nombre de copies significativement plus élevé dans les populations où l'alimentation traditionnelle est riche en amidon
La sélection naturelle (1): sélection positive
Digestion du lactose: Lactase (LCT)
La capacité à digérer le lait diminue après le sevrage (réduction de la concentration en lactase dans l'intestin)
Intolérance au lactose fréquente parmi les adultes (douleurs abdominales, diarrhées)
Société traditionnelles pastorales: tolérance au lactose
Mutation dans le promoteur du gène LCT: l'expression de LCT se poursuit chez l'adulte
La distribution géographique de cet allèle 'persistance de la lactase' est corrélée au niveau historique de consommation de lait
La sélection naturelle (2): sélection négative
Sélection négative (purificatrice): conservation
Mutation délétère = qui diminue le succès reproducteur d'un individu (sa "fitness")
Les individus porteurs de cette mutation ont une probabilité plus faible d'avoir une descendance
Ces mutations tendent à disparaître de la population
La sélection négative
IndividusGénérations
1
2
3
4
5
La sélection naturelle (3): sélection balancée
Mutations avantageuses à l'état hétérozygotes
La sélection naturelle favorise le maintien du polymorphisme
Situation rare
La sélection naturelle (3): sélection balancée
Exemple: drépanocytose (anémie à cellule falciforme)
Maladie relativement fréquente (notamment en Afrique)
Mutation dans le gène de la beta-globine:- hétérozygotes
- résistance partielle au paludisme- fréquence de l'allèle muté peut atteindre 20%
- homozygotes - léthal
AA AS SS
Sains 2333 335 (0.14) 1
Malades 671 23 (0.03) 0
La sélection naturelle n'est pas l'unique mécanisme de
l'évolution!! Même en absence de pression de sélection, il y
a évolution (des fréquences alléliques)
Motoo Kimura: The Neutral Theory of Evolution
La dérive génétique aléatoireIndividusGénérations
1
2
3
4
5…
G
Evolution des patronymesDuret
EyreWalker
Arndt
Galtier
Arndt
Arndt
EyreWalker
Galtier
Galtier
Galtier
Galtier
Galtier
Pas de sélection: tous les individus ont la même probabilité de se reproduire
Mais le nombre de descendants n'est pas illimité => à chaque génération, tirage aléatoire des allèles qui seront présents à la génération suivante
A chaque génération, il existe une probabilité non-nulle qu'un allèle donné ne soit pas transmis => perte progressive d'allèles => perte aléatoire de la diversité génétique
La dérive génétique aléatoire
L'impact de la dérive génétique aléatoire dépend de la taille des populations: plus les populations sont petites, plus les effets stochastiques sont importants
Importance des goulots d'étranglement (e.g. au moment d'une colonisation): effet fondateur
Exemple: patronymes les plus fréquents France: Durand, Petit, Dupont Québec: Roy, Gauthier, Gagnon
La dérive génétique interfère avec la sélection naturelle
Du fait de la dérive génétique, même les mutations avantageuses ont une probabilité assez faible de se fixer
Du fait de la dérive génétique, les mutations faiblement délétères ont une probabilité non-nulle de se fixer
Analyse comparative de séquences génomiques:
la pierre de Rosette des généticiens
Projets de séquençage de génomes
Objectif: faire l'inventaire de toute l'information génétique nécessaire au développement d'un organisme: génes, régions régulatrices
Développement rapide des techniques de séquençage Séquençage d'un génome humain:
2004: 6 ans, 300,000 k€ 2008: 8 semaines, 250 k€
Des centaines de génomes séquencés, dont une vingtaine de mammifères
Qu'y a-t-il dans un génome de mammifère?
3.1 109 bp
Eléments transposables: ~50%
20,000 gènes protéiques
Régions codantes des gènes protéiques : 1%
Autres éléments fonctionnels: ??
Quelle fraction de notre génome est fonctionnelle?
100%? 50%? 10%? 1%?
agtgctaaccactgagccatcatgcctacgacactatttattacagtttattagttcattatagtccatactacagtatgctggagcattcattaactaagagtagcaataatatgtacagtaaaaaacactagtatggttcaaaaacactaatatttactatacattacaataatatacagttgaagtcagaattattagccccctttttattttttgtgccaatttctgtttaacggagagatttttttcaacacatttctaatcataatagttttaataactcatttataatagctgatttattttatctttgccatgatgacagtaaataatgttttactagatgtttttcaagacacttctatacagcttaaagtgacatttaaaggcttaactaggttaattaggttaactaggcaggttaggataactaggcaagttattgtataatgatggtttgttctttagactatcaaaaaaataacttaaaggggctaaaaaatttttaccttaaaatgtttttttttttttaattaaaaaactgcttttattctagccaaaaataaaacaaataagactatctccagaagaaacaatattatcagacatactgtgaaaatatctttggtcatttgggaaatattttacaacgaaaacaaaatcctaaggggggctaatatgtctgacttcaactgtatatatatattttttcatgtggatatgctaatgtgtaaaaatttcaatccccagtgaatgcaatggatggataattcgaataaacagagtagttttcctttattttattattcatttaggtatttacttttatgtttttatattttgtttgtttctccagcatatagaagccaactgtattattgcagccaataattaatatatcagtaaggcttttatgatttaacatcaaactgcattaacattacccaatagttaaaagaataaaaaatttaaactcattaataattcttaacccttatgttgtttcaatcccctgagacattccttcataatctaaaatcaaatgaatatgttttagatgaaatccaacagcagctttcagacactaatgatcacatacaaagctccatgaacatttactttttgtgcaaacgacaaaaaaatgtgtagcttcaaatggttacagttgaaccactaaagtgatctggaatattttgacaaagtttttggtcttttttctggattttgaatgttgttgctgtctatggaggatgagagagctcttgggtttcttctaaaatatctttattggcgttgtgaagataaacgaaggtgatctcaggggtttggaatgatgatgagctttcaattttcaatttcatggagaattttctttaatttcagtccatataaatcgtttgcaaacacttaccttaaaaaaagatagtaaatgcaatgaatcatttttctgtgcatttcaatgcaacacaactctctatagctgaaattattgtgggtgttaacaaagagcagaactgcaggtcagtgcatgaa
Comment trouver les éléments fonctionnels ?
Qu'est-ce qui nous distingue de notre
cousin?
Quels sont les éléments fonctionnels responsables des adaptations spécifiques de chaque lignée?
30 106 substitutions ponctuelles + délétions+ duplications
Génomique comparative: la pierre de Rosette
Principe de l'approche: Elément fonctionnel <=> contraint par
la sélection naturelle Rechercher les traces de l'action de la
sélection dans les séquences genomiques Sélection négative (conservation) Sélection positive (adaptation)
Analyser les vitesses d'évolution des séquences pour
détecter la sélection Vitesse d'évolution = taux de substitution
Vitesse d'évolution des séquences: V u: Taux de mutation par génération p: Probabilité de fixation
La probabilité de fixation d'une mutation dépend de: N: taille des populations (dérive génétique) s: impact de le mutation sur le succès reproducteur
s < 0 : mutation désavantageuse s = 0 : mutation neutre s > 0 : mutation avantageuse
Vitesse d'évolution de séquences neutres
Probabilité de Fixation
Probabilité de fixation = 1/N = 1/4
Duret
EyreWalker
Arndt
Galtier
Arndt
Arndt
EyreWalker
Galtier
Galtier
Galtier
Galtier
Galtier
Taux de mutation
Doret
EyreWalker
Arndt
Galtier
Arndt
Arnds
EyreWalker
Galtiex
Galtiex
Galtiex
Galtiex
Galtiex
Nombre de Mutations dans la Pop = uN = 1/5 x 4 = 0.8
Vitesse d'évolution de séquences neutres
Taille de la population = N = 4
Taux de mutation/génération/individu = u = 1/5
Nombre de mutations à chaque génération= uN = 4/5
Probabilité de fixation = 1/N = 1/4
Taux de substitution dans la population:
uN x 1/N = u = 1/5
Démontrer l'action de la sélection = rejeter l'hypothèse
d'évolution neutre En absence de sélection, V = u
Sélection négative: V < u
Sélection positive: V > u
Eléments fonctionnels sous pression de sélection négative
Evoluent plus lentement que le reste du génome
=> conservés au cours de l'évolution
=> empreintes phylogénétique
Analyse comparative des gènes de -actine de l'homme et de la carpe
Carpe
Homme
5’UTR 3’UTR
échelle de similarité: pas de similarité significative
70 - 80% identité
80 - 90% identitérégions codantes:
éléments régulateurs:
introns:
ATG codon stop
signal de polyadénylation
promoteur enhancersignaux d’adressage intracytoplasmique
Comparaison des génomes de l’homme et de la souris
Alignement des génomes de l’homme et de la souris: 40% du génome humain est alignable avec le génome de la souris
Comparaison des taux de substitution dans les éléments transposables défectifs (marqueurs neutres) et dans le reste du génome
Homme caggtggagctgggcgggggccctggtgcaggcagcctgSouris caactggagctgggtgga---ccgggagcaggtgacctt ** ********** ** ** ** ***** ***
Comparaison des génomes de l’homme et de la souris
Plus de 5% du génome des mammifères est sous pression de sélection négative
NB: seulement 1% du génome est codant !! 4 fois plus des regions non-codantes fonctionnelles que de régions codantes !!
Distribution des taux de substitution
Marqueurs neutresSéquences non-répétées
Score de conservation
Quantifier les éléments fonctionnels dans notre
génome Problème: on ne détecte que les éléments fonctionnels déjà présents chez l'ancêtre commun aux rongeurs et aux primates – et non pas ceux qui ont évolué spécifiquement dans l'une ou l'autre lignée
Comparaison entre primates proches (homme, chimpanzé, macaque, ...): environ 10% de notre génome est sous pression de sélection négative
Ces régions non-codantes fonctionnelles sont probablement impliquées dans la régulation de l'expression des gènes
Contribution relative de la dérive génétique et de la
sélection positive à l'évolution des génomes
Sélection négative = conservation (pas d'évolution)
Evolution : Sélection positive Dérive génétique
Comparaison homme/chimpanzé: 1,2% de divergence 34,000,000 substitutions nucleotidiques dans tout le génome 290,000 substitutions d'amino-acides dans les protéines
Quelle fraction de ces substitutions résultent de la sélection?100%? 50%? 10%? 1%?
Contribution relative de la dérive génétique et de la
sélection positive à l'évolution des génomes
Comparaison homme/chimpanzé:
Fraction des substitutions résultant de la sélection: indétectable (i.e. très très faible par rapport aux mutations fixées par dérive)
Drosophiles: environ 50% des substitutions dans les gènes protéiques résultent de la sélection
Faible taille de population chez les mammifères par rapport aux insectes => dérive plus importante, sélection moins efficace
Importance de la dérive
Dans les espèces à faible taille de population, la sélection est moins efficace: Pour fixer les mutations avantageuses Pour purger les mutations faiblement délétères
=> accumulations de mutations faiblement délétères
=> explique l'abondance des éléments transposables (parasites intragénomiques) dans certains groupes taxonomiques
Conclusions (1) "En biologie, rien n'a de sens si ce n'est à la
lumière de l'évolution" (T. Dobzhansky, 1973)
Pour pouvoir déchiffrer (interpréter) les génomes, il est nécessaire de comprendre les processus évolutifs (mutation, sélection, dérive, …) qui affectent les séquences ou qui les ont affectées dans le passé (contingence)
La connaissance des processus évolutifs à l'échelle moléculaire (i.e. au niveau même du support de l'information génétique) est cruciale pour comprendre l'évolution des organismes (y compris pour anticiper l'émergence de pathogènes résistants aux traitements)
Conclusions (2) Les processus de l'évolution (à l'échelle
moléculaire) ... Seulement un des versants de la question
Evolution des écosystèmes: prendre en compte le processus de co-évolution (mutualisme, parasitisme, prédation)
Processus de spéciation
Sélection de second ordre: sélection sur la capacité à évoluer (e.g. évolution de la reprouction sexuée)
…