Une nouvelle horloge génétique développée par des chercheurs internationaux a daté avec précision un clone d'herbier marin vieux de 1 402 ans, offrant ainsi un aperçu de la longévité et de la survie des espèces clonales dans les environnements marins, avec des implications pour la génétique de la conservation et la découverte potentielle des organismes vivants les plus anciens.
Un clone d’herbier marin de la mer Baltique a plus de 1 400 ans.
Une équipe collaborative de chercheurs de Kiel, Londres, Oldenburg et Davis, Californie, a utilisé avec succès une horloge génétique révolutionnaire pour déterminer l'âge d'un clone massif de plante marine. Pour la première fois, ils ont daté un clone d'herbier marin de la mer Baltique jusqu'à la période de migration, il y a environ 1 400 ans. Cette horloge innovante a le potentiel d'être utilisée dans un large éventail de espèces, y compris les coraux, les algues et les plantes terrestres comme les roseaux et les framboisiers. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Écologie de la nature et évolution.
«La reproduction végétative comme mode de reproduction alternatif est répandue dans les règnes animal, fongique et végétal», explique le directeur de recherche, le Dr Thorsten Reusch, professeur d'écologie marine au Centre GEOMAR Helmholtz pour la recherche océanique de Kiel. Ces soi-disant « espèces clonales » produisent une progéniture génétiquement similaire par ramification ou bourgeonnement et atteignent souvent la taille d’un terrain de football ou plus. Cependant, ces descendants ne sont pas génétiquement identiques.
Des travaux antérieurs menés par une équipe dirigée par des chercheurs de GEOMAR avaient déjà montré que les mutations somatiques s'accumulaient chez la progéniture végétative, un processus similaire au cancer. Aujourd'hui, une équipe dirigée par le professeur Reusch, le Dr Benjamin Werner (Université Queen Mary de Londres, QMUL) et le professeur Iliana Baums (Institut Helmholtz pour la biodiversité marine fonctionnelle de l'Université d'Oldenbourg, HIFMB) a utilisé ce processus d'accumulation de mutations pour développer une nouvelle horloge moléculaire capable de déterminer l'âge de n'importe quel clone avec une grande précision.
Application de l'horloge génétique
Des chercheurs de l'Université de Kiel, dirigés par le professeur Reusch, ont appliqué cette nouvelle horloge à un ensemble de données mondial sur l'herbier marin largement répandu Zostera marina (zostère), s'étendant du Pacifique à l'Atlantique et à la Méditerranée. En Europe du Nord notamment, l’équipe a trouvé des clones âgés de plusieurs centaines d’années, comparables à l’âge des grands chênes.
Le clone le plus ancien identifié avait 1 402 ans et provenait de la mer Baltique. Ce clone a atteint cet âge avancé malgré un environnement rude et variable. Cela rend le clone de zostère plus vieux que le requin du Groenland ou le quahog océanique, qui ne vivent que quelques centaines d'années.
Population d’herbiers marins de la mer Baltique. Ce n'est pas une population, mais un clone. Crédit : Pekka Tuuri
Ces nouvelles estimations de l’âge et de la longévité des espèces clonales comblent une lacune importante dans les connaissances. En particulier dans les habitats marins, de nombreuses espèces fondamentales formant un habitat, telles que les coraux et les herbiers marins, peuvent se reproduire de manière végétative et leurs clones peuvent devenir très grands. La production continue de petites pousses ou fragments génétiquement identiques mais physiquement séparés du clone parent signifie que l'âge et la taille sont découplés chez ces espèces. La nouvelle étude fournit désormais un outil permettant de dater ces clones à haute précision. « De telles données sont, à leur tour, une condition préalable pour résoudre l'une des énigmes de longue date de la génétique de la conservation, à savoir pourquoi des clones aussi grands peuvent persister malgré des environnements variables et dynamiques », explique Thorsten Reusch.
Une fois qu’un génome de zostère de haute qualité serait disponible, les travaux pourraient commencer. Un autre facteur clé de l'étude était que des collègues de l'Université de Californie à Davis (UC Davis) avaient conservé un clone d'herbiers marins dans leurs réservoirs de culture pendant 17 ans, ce qui servait de point d'étalonnage. « Cet article montre comment les interactions interdisciplinaires entre les biologistes de l'évolution du cancer et les écologistes marins peuvent conduire à de nouvelles connaissances », explique le Dr Benjamin Werner, maître de conférences en mathématiques et évolution du cancer à QMUL, qui se concentre sur l'évolution somatique des tumeurs qui se développent également par clonage. Le professeur Iliana Baums, écologiste moléculaire au HIFMB, ajoute : « Nous pouvons désormais appliquer ces outils aux coraux menacés afin de développer des mesures de conservation plus efficaces, dont nous avons un besoin urgent alors que des vagues de chaleur sans précédent menacent les récifs coralliens. »
« Nous nous attendons à ce que d'autres espèces d'herbiers marins et leurs clones du genre Posidonia, qui s'étendent sur plus de dix kilomètres, présentent des âges encore plus élevés et soient donc de loin les organismes les plus anciens de la Terre », explique Thorsten Reusch. Ce seront les prochains objets d’étude.
L’étude a été financée par le programme Human Frontiers of Science (HFSP).
