Une gamme diversifiée de couvre-chefs de mammifères est exposée au Centre Richard Gilder pour la science, l'éducation et l'innovation du Musée dans le cadre des collections Louis V. Gerstner, Jr.. Crédit : Alvaro Keding/AMNH
Une étude génomique conforte l’hypothèse selon laquelle l’évolution des cornes et des bois des ruminants n’était pas indépendante.
Des petits ossicônes d'une girafe aux gigantesques bois d'un élan mâle, qui peuvent atteindre la largeur d'une voiture, le couvre-chef des mammifères ongulés des ruminants est extrêmement diversifié, et de nouvelles recherches suggèrent que malgré les différences physiques, les aspects fondamentaux de ces animaux osseux sont extrêmement variés. les adaptations ont probablement évolué à partir d’un ancêtre commun.
Cette découverte est publiée dans la revue Biologie des communications par des chercheurs du Musée américain d'histoire naturelle, du Baruch College et du CUNY Graduate Center.
« Les cornes et les bois sont des structures incroyablement diverses, et les scientifiques débattent depuis longtemps de leurs origines évolutives », a déclaré Zachary Calamari, professeur adjoint au Baruch College et au CUNY Graduate Center et associé de recherche au Musée. « Cette recherche génomique nous rapproche non seulement de la résolution d'un mystère évolutif, mais nous aide également à mieux comprendre comment les os se forment chez tous les mammifères. »
Étude des espèces de ruminants modernes
Il existe environ 170 mammifères ongulés ruminants modernes espèces avec un couvre-chef, et bien d'autres dans les archives fossiles. Les couvre-chefs que nous voyons aujourd'hui se déclinent en quatre types : bois, cornes, ossicônes et pronghorns – et ils sont utilisés de diverses manières, notamment pour la défense, la reconnaissance des autres membres de l'espèce et l'accouplement. Jusqu'à récemment, les scientifiques ne savaient pas si ces différents couvre-chefs osseux avaient évolué indépendamment dans chaque groupe de ruminants ou à partir d'un ancêtre commun partagé.
L'auteur de l'étude, Zachary Calamari, scanne un crâne d'élan au Musée américain d'histoire naturelle. Crédit : Matt Shanley/AMNH
En tant que doctorat en biologie comparée. Étudiant à la Richard Gilder Graduate School du Musée, Calamari a commencé à étudier cette question en utilisant l'analyse génomique et informatisée des formes 3D. En collaboration avec John Flynn, conservateur des mammifères fossiles du Musée, Calamari s'est concentré sur le séquençage des transcriptomes, les gènes exprimés dans un tissu à un moment précis, pour les casques. Leurs recherches soutiennent l'idée que toutes les formes de couvre-chef des ruminants ont évolué à partir d'un ancêtre commun sous forme d'excroissances osseuses appariées provenant du « front » des animaux, la zone proche des os frontaux du crâne.
Aperçus de la recherche génétique
« Nos résultats fournissent davantage de preuves que les cornes se forment à partir de la crête neurale crânienne, une couche de cellules embryonnaires qui forme le visage, plutôt qu'à partir des cellules qui forment les os sur les côtés et à l'arrière de la tête », a déclaré Flynn. « Il est frappant de constater que ce sont les mêmes cellules qui forment les bois. Et les modèles distinctifs d’expression génétique dans les cornes de bovins et les bois de cerf, par rapport à d’autres « contrôles » de tissus osseux et cutanés, fournissent une preuve convaincante de l’origine commune des aspects fondamentaux de ces structures osseuses spectaculaires chez un ancêtre ancien. »
En comparant leur transcriptome de corne de bovin nouvellement séquencé aux transcriptomes de bois de cerf et de peau de porc, Calamari et Flynn ont confirmé pour la première fois avec des transcriptomes que les différences de couvre-chef spécifiques à la famille ont probablement évolué sous la forme d'élaborations sur une structure osseuse générale héritée d'un ancêtre commun.
« En plus des modèles d'expression génique qui soutiennent une origine unique des cornes et des bois, nos résultats montrent également que la régulation des modèles d'expression génique dans ces structures peut différer de celle des autres os », a déclaré Calamari. « Ces résultats nous aident à comprendre l'histoire évolutive des cornes et des bois et pourraient suggérer que les différences dans les autres appendices crâniens des ruminants, comme les ossicônes et les pronghorns, sont également des élaborations sur un appendice crânien ancestral partagé. »
Cette étude a été financée en partie par la Richard Gilder Graduate School et la National Science Foundation, subvention nos. DGE-0966166 et DDIG DEB-1601299.
