— Ye.Maltsev / Shutterstock.com

Une équipe de chercheurs de l’université de Tokyo a identifié une espèce d’algues d’eau douce pour le moins singulière. Capables de se reproduire par paires, celles-ci possèdent trois sexes.

Quand deux sexes ne suffisent pas

Les premières formes de vie qui ont évolué sur Terre il y a des milliards d’années se sont reproduites de manière asexuée, essentiellement en se clonant. Plus tard, certains organismes ont évolué vers la reproduction sexuée, exigeant que deux parents fournissent chacun un gamète (cellules sexuelles comme les spermatozoïdes et les ovules) afin de produire une progéniture dotée de caractéristiques génétiques uniques. Si ces deux modes de reproduction ont leurs avantages et leurs inconvénients, la manière dont cette transition s’est opérée n’est pas très bien comprise.

Certains organismes sont hermaphrodites, c’est-à-dire qu’ils sont dotés d’organes reproducteurs mâles et femelles grâce à une expression génétique très inhabituelle. Cependant, la nouvelle espèce d’algue verte, appelée Pleodorina starrii, n’est pas hermaphrodite. Elle possède trois sexes distincts : mâle, femelle et un troisième sexe qualifié de « bisexuel », étant donné qu’il peut produire des cellules sexuelles mâles et femelles (mais avec une expression normale des gènes, contrairement aux hermaphrodites).

Image montrant l’équipe en train de collecter des algues dans le lac Sagami, à une heure environ de Tokyo — © Kohei Takahashi / CC BY 4.0

« Découvrir une espèce avec trois sexes est surprenant, mais cette particularité est peut-être plus répandue qu’on ne le pense dans la nature », estime Hisayoshi Nozaki, auteur principal de la nouvelle étude parue dans la revue Evolution. Selon le chercheur, les algues particulières trouvées dans les lacs Sagami et Tsukui pourraient nous aider à découvrir comment les premiers organismes primitifs ont évolué vers des individus se reproduisant sexuellement.

Une série d’expériences révélatrices

Dans des conditions normales, les P. starrii se développent en colonies sphériques composées d’organismes de 32 ou 64 cellules qui possèdent de petites cellules sexuelles mobiles (mâles) et de grandes cellules immobiles (femelles). Les colonies mâles sont reconnaissables aux paquets de spermatozoïdes qu’elles libèrent dans l’eau. Ces derniers nagent jusqu’à ce qu’ils rencontrent une colonie de femelles, où ils se combinent avec les cellules femelles pour produire une nouvelle génération.

Mais lors de nouvelles expériences, les chercheurs japonais ont séparé les colonies de P. starrii en mâles et femelles, puis ont privé ces colonies isolées de nutriments. Lorsqu’une telle séparation intervient, les colonies se reproduisent de manière asexuée, en formant des clones de même génotype. Si celles-ci sont à la fois isolées et privées de nutriments, elles sont forcées de se reproduire sexuellement.

À gauche : colonie d’algues mâles sexuellement induites. Au centre : colonie femelle de Pleodorina starrii avec paquet de spermatozoïdes mâles (flèches). A droite : colonie femelle de Pleodorina starrii avec des gamètes mâles dissociés (flèches) — © Kohei Takahashi / Evolution 2021

Les chercheurs ont découvert que certains individus P. starrii possèdent des gènes de facteur bisexuel qui produisent des colonies mâles ou femelles normales lorsqu’elles se reproduisent sexuellement avec d’autres colonies P. starrii. Les P. starrii génétiquement mâles ne possèdent que le gène de type masculin OTOKOGI (terme japonais signifiant « viril ») et les algues génétiquement femelles peuvent posséder soit uniquement les gènes de type féminin HIBOTAN, soit à la fois les gènes HIBOTAN et les gènes du facteur bisexuel. Les chercheurs soupçonnent que le facteur bisexuel ne peut être actif qu’en présence de l’OTOKOGI « viril ».

D’importantes implications pour la science

Bien que les algues se révèlent très différentes des humains, cette étude pourrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre comment l’évolution façonne les différents sexes que nous identifions comme mâles ou femelles au sein de notre propre espèce.

« Cette découverte a été possible grâce à notre expérience de plusieurs décennies dans la collecte, la culture et l’étude des algues », a souligné Nozaki. « La poursuite d’études à long terme est très importante pour dévoiler la véritable nature des espèces qui peuplent notre planète. »

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