Horloge moléculaire
Définition
L'horloge moléculaire est la vitesse moyenne à laquelle le génome d'une espèce accumule des mutations, utilisée pour mesurer leur divergence évolutive et dans d'autres calculs.
Des modèles d'horloge moléculaire :
Schémas de modèles d'horloge moléculaire pour traiter différents modèles de variation de taux dans un ensemble de données à quatre gènes. (a) Lorsque seuls les effets des gènes sont présents, un modèle d'horloge stricte peut être utilisé, avec un taux relatif différent (μi) pour chaque gène. (b) Lorsque les effets du gène et de la lignée sont ensembles.
Explications
Une horloge moléculaire illustre la théorie selon laquelle une séquence génétique évolue à une vitesse à peu près constante au cours du temps, ce qui a pour conséquence qu'une distance séparant deux séquences devrait permettre de dater l'époque de divergence des êtres vivants auxquels elles appartiennent.
L'horloge moléculaire est le taux moyen auquel le génome d'une espèce accumule des mutations, utilisé pour mesurer leur divergence évolutive et dans d'autres calculs.
La théorie de l'horloge moléculaire, issue de la paléobiologie, est controversée car on connaît des séquences génétiques, telles que celles codant pour les ARN ribosomiques, dont des parties évoluent plus vite que d'autres et peuvent, en outre, évoluer plus ou moins rapidement dans une lignée évolutive donnée. Les datations obtenues par cette méthode donnent des indications utiles mais ne doivent pas être considérées comme entièrement fiables.
Au lieu de mesurer des secondes, des minutes et des heures, l'horloge moléculaire mesure le taux constant de variation du génome d'un organisme (séquences d'ADN ou de protéines d'un gène spécifique) au fil du temps. Ce taux constant de variation se produit de manière aléatoire parmi différentes espèces d'organismes tels que les animaux, les plantes, les champignons et les virus.
Utilité
L'horloge moléculaire présente un moyen d'estimer les taux d'évolution et les échelles de temps à l'aide de données génétiques. Ces estimations peuvent conduire à des informations importantes sur les processus et mécanismes évolutifs, ainsi qu'à fournir un cadre pour d'autres analyses biologiques. Afin de traiter la variation de vitesse entre les gènes et entre les lignées, une gamme variée de modèles d'horloge moléculaire a été développée. Ces modèles ont été implémentés dans divers progiciels et diffèrent par leurs propriétés statistiques, leur capacité à gérer différentes formes de variation de taux, leur capacité à intégrer des étalonnages et leur capacité à analyser de grands ensembles de données. Choisir une méthode d'horloge moléculaire appropriée peut être un exercice difficile, mais un certain nombre de techniques de sélection de modèles sont disponibles.
Vous le lisez et l'entendez tout le temps : "c'est une espèce ancienne, vieille d'un million d'années", ou "cet animal existe depuis des centaines de milliers d'années". Mais comment les scientifiques savent-ils vraiment quel âge ont ces espèces ? Ce n'est pas comme s'ils pouvaient utiliser une machine à remonter le temps pour voir (pas encore, du moins). Mais l'horloge moléculaire peut aider à faire certaines estimations.
Ce n'est pas magique. Ce n'est même pas juste une supposition aléatoire. C'est en fait juste un problème mathématique de base. Les scientifiques effectuent quelques mesures et intègrent les nombres dans une équation pour obtenir une estimation de l'âge d'une espèce. Cette technique s'appelle l'horloge moléculaire, et elle a été imaginée par les scientifiques Linus Pauling et Émile Zuckerkandl en 1962.
Mesurer l'âge d'une espèce avec la technique de l'horloge moléculaire ne nécessite que deux choses simples : une estimation du nombre de mutations génétiques entre une espèce et son parent le plus proche et le taux de mutation génétique moyen (c'est-à-dire, combien de mutations apparaissent dans une population dans un délai spécifié, par exemple 5 mutations par an).
L'horloge moléculaire mesure essentiellement le temps écoulé depuis que deux espèces ont divergé l'une de l'autre. De toute évidence, ce serait une information très utile pour quelqu'un qui constitue un arbre généalogique pour des espèces apparentées (appelé arbre phylogénétique), mais les scientifiques peuvent utiliser cette information pour plus que simplement planifier des réunions de famille vraiment épiques.
Les horloges moléculaires sont également utiles en médecine légale et en épidémiologie ! Les scientifiques ont utilisé avec succès la méthode de l'horloge moléculaire pour prouver qu'une personne a infecté une autre personne avec une maladie, comme dans le cas de cet anesthésiste espagnol qui a infecté des centaines de patients atteints d'hépatite C. Les scientifiques utilisent également la technique de l'horloge moléculaire pour suivre l'évolution des agents pathogènes comme le Virus Zika ou Mycobacterium tuberculosis (responsable de la tuberculose).
L'horloge moléculaire s'est avérée être un outil inestimable dans la boîte à outils d'un biologiste évolutionniste. Sans elle, nous n'aurions pas une image complète de l'histoire naturelle de notre monde. Pour de nombreux organismes qui ne se fossilisent pas bien, comme les méduses ou les bactéries, c'est la seule technique que les scientifiques peuvent utiliser pour dater l'espèce.
L'horloge moléculaire a joué un rôle important dans la recherche biologique, à la fois en tant que description du processus évolutif et en tant qu'outil pour déduire les échelles de temps évolutives. Les données génomiques ont fourni des informations précieuses sur l'horloge moléculaire, permettant de caractériser de manière de plus en plus détaillée les schémas et les causes de la variation du taux d'évolution.
Synonymes, antonymes
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