Une nouvelle étude sur les champignons Mycena montre que leurs génomes sont beaucoup plus grands que prévu, avec une expansion particulière chez les espèces arctiques. Cela suggère que ces champignons se sont adaptés à divers environnements, grâce à des duplications de gènes et des transferts horizontaux de gènes. Mycena hématopus. Crédit : Christoffer Harder
Recherches sur divers champignons Mycena espèces ont révélé des génomes étonnamment grands, suggérant une capacité génétique pour divers modes de vie, notamment chez les souches arctiques où les génomes sont significativement plus grands.
L'étude, impliquant une équipe internationale et faisant partie du projet 1000 Fungal Genomes, a découvert des expansions du génome dans toutes les familles de gènes, facilitant probablement l'adaptabilité dans des environnements extrêmes.
Génomes des champignons Mycena
Mycène Les champignons, également connus sous le nom de « bonnets », possèdent des génomes étonnamment grands, selon une nouvelle étude scientifique portant sur plusieurs espèces. La recherche a été publiée aujourd'hui (27 juin) dans la revue Génomique cellulaire.
Alors que l'on pensait que les champignons vivaient uniquement en dégradant la matière organique morte, la découverte suggère qu'ils pourraient plutôt posséder une collection de gènes leur permettant de s'adapter à différents modes de vie à mesure que les circonstances changent, selon les chercheurs. Il est intéressant de noter qu'ils montrent que certains Mycène les souches vivant dans l’Arctique possèdent certains des plus grands génomes de champignons jamais décrits.
Expansion du génome des champignons Mycena
« En tant que groupe, Mycène « Les scientifiques ont tout simplement utilisé toutes les astuces possibles et connues pour étendre leur génome et apparemment à des fins multiples et différentes qui ne sont pas évidemment liées à leur mode de vie connu et supposément préféré », explique Christoffer Bugge Harder. Avec une base originale pour le travail au Université d'OsloEn Norvège, il a été l'auteur principal d'une équipe de 28 auteurs provenant d'universités de sept pays.
Épiptérygie de Mycène. Crédit : Arne Aronsen
« L'évolution nous dit que les traits non avantageux ont tendance à disparaître avec le temps, donc une implication évidente est que l'adaptabilité et le généralisme de ces grandes structures génomiques doivent être un avantage pour ces champignons », explique Francis Martin de l'INRAE et de l'Université de Lorraine. Champenoux, France. « Ceci malgré les coûts liés à un génome volumineux comportant de nombreuses caractéristiques potentiellement inutiles qui doivent être répliquées dans chaque division cellulaire. Cela peut être particulièrement vrai dans un environnement extrême comme l’Arctique, comme on le voit également chez les plantes. »
Le rôle de Mycena dans les écosystèmes et le séquençage de leur génome
Les chercheurs ont entrepris d'étudier Mycène en fonction de leur rôle en tant que principal champignon décomposeur de litière et de feuilles dans les écosystèmes forestiers. Malgré leurs minuscules fructifications, Mycène jouent un rôle important dans le cycle mondial du carbone. On a longtemps pensé que ce groupe de champignons vivait uniquement de matières organiques mortes, mais plus récemment, il a été découvert que certaines espèces gagnaient également leur vie grâce à des interactions coopératives ou parasitaires avec des plantes vivantes. MycèneLes s sont également bioluminescents (c'est-à-dire qu'ils brillent dans le noir) et des travaux antérieurs décrivant les génomes de cinq Mycène Les espèces avaient étudié ce phénomène. Pour en savoir plus sur leurs habitudes de vie directes, les chercheurs ont désormais voulu étudier une large palette de Mycène espèces avec des préférences différentes pour les substrats.
Explorer la diversité génomique des espèces de Mycena
Dans la nouvelle étude, ils ont généré de nouvelles séquences génomiques pour 24 autres Mycènes espèce et une espèce apparentée maintenant connue sous le nom de Atheniella floridulaLes génomes ont été séquencés et annotés dans le cadre du programme de science communautaire du Joint Genome Institute du DOE. Ces travaux font partie du projet 1000 Fungal Genomes, qui vise à explorer la diversité des génomes à la fois entre et au sein de différents groupes de champignons, dans ce cas le genre Mycena.
Les espèces incluses représentent six catégories de pourrisseurs : les généralistes du bois, les pourrisseurs de feuillus, les généralistes de la litière d'herbe, les pourrisseurs de la litière de feuillus, les pourrisseurs de la litière de conifères et les généralistes de la litière en général. Il comprenait également trois espèces arctiques. Ils ont ajouté leurs nouveaux génomes à 33 génomes supplémentaires provenant de non-Mycène espèces. Ils voulaient comprendre comment les génomes avaient évolué et se sont développés au cours de l'évolution et comment les espèces pouvaient différer en termes d'enzymes dégradant la paroi cellulaire végétale en fonction de leurs habitudes de vie.
Expansions surprenantes du génome et leurs implications évolutives
Ils furent surpris de constater que Mycène ont montré une expansion globale massive du génome, affectant toutes les familles de gènes, quelles que soient leurs habitudes attendues. L'expansion semble être motivée par l'émergence de nouveaux gènes ainsi que par des duplications de gènes, des collections élargies de gènes produisant des enzymes permettant de dégrader les polysaccharides, la prolifération d'éléments transposables et des transferts horizontaux de gènes à partir d'autres espèces fongiques. Ils ont également découvert que deux espèces collectées dans l'Arctique possédaient de loin les génomes les plus grands, avec une taille deux à huit fois supérieure à celle de l'espèce. Mycène vivant dans des zones tempérées.
Observations des adaptations chez les espèces arctiques de Mycena
« Ce fut une surprise particulière que les génomes de l’Arctique soient si particulièrement étendus au-dessus du génome général. Mycènes expansion – et cela Mycène avaient transféré horizontalement des gènes d’ascomycètes », explique Harder. « Ces espèces se trouvent également dans les zones tempérées, et nos résultats ne nous permettent pas de déterminer de manière concluante si ces espèces sont grandes en raison d'un effet d'espèce spécifique ou d'un effet arctique. »
Cependant, il a été démontré que certaines plantes arctiques gonflent leur génome avec des éléments transposables ou dupliquent simplement l'intégralité de leur génome par rapport à leurs proches parents dans les zones tempérées, et il est bien sûr tentant de suggérer qu'une évolution parallèle similaire pourrait se produire chez les champignons arctiques. .
« On pense généralement que la transition évolutive des champignons décomposeurs aux champignons symbiotiques s'est produite en parallèle dans plusieurs groupes de champignons tout au long de l'évolution il y a des millions d'années », explique Håvard Kauserud de l'Université d'Oslo, en Norvège. « Cependant, avec Mycènenous semblons voir ce processus progressif en action se dérouler sous nos yeux.
Réflexions sur le séquençage du génome et les déductions écologiques
« Nous savons grâce à d’autres lignes de recherche que Mycène« Contrairement à de nombreux autres champignons, les champignons peuvent adopter plus d’un mode de vie possible. Les résultats suggèrent que ces multiples modes de vie possibles se reflètent également dans la structure de leur génome », explique Harder.
Les résultats ont également des implications importantes pour les efforts visant à comprendre les habitudes d'un organisme à partir des seules séquences de son génome.
« Cela nous rappelle qu'il n'est pas toujours possible de déduire facilement l'écologie ou le mode de vie principal d'un champignon simplement à partir du séquençage de son génome », a déclaré Martin. « C'est très important à retenir à une époque où ADN « Le séquençage devient de moins en moins cher et de plus en plus omniprésent, tandis que les connaissances traditionnelles pratiques sur les organismes sont moins répandues parmi les jeunes générations de biologistes et plus difficiles à financer. »
