La marche génétique de l’évolution^⋆

The genetic walk of evolution

Aix-Marseille Université, CNRS, UMR 7288, Institut de Biologie du Développement de Marseille-Luminy, 13288 Marseille Cedex 9, France

Auteur correspondant : Laurent Angelo Arnoult, arnoult.laurent@gmail.com

Reçu : 5 Septembre 2014

Résumé

Les mutations génétiques constituent le moteur principal de l’évolution. À chaque génération, elles produisent de nouvelles variations, qui sont triées par sélection naturelle ou sexuelle. Les mutations sont certes générées au hasard; mais quelles sont celles que l’évolution retient et pourquoi? Cette revue a pour objectif de présenter certains résultats récents qui viennent éclairer cette question. Nous nous pencherons d’abord sur les résultats obtenus aux niveaux moléculaire et cellulaire, grâce à des approches synthétiques et des paradigmes d’évolution expérimentale. Puis, nous soulignerons l’apport constitué par les études de l’évolution au niveau pluricellulaire, notamment lorsque l’évolution se répète, c’est-à-dire, lorsqu’elle produit dans des lignées indépendantes des traits similaires. Nous présenterons les résultats dérivés des premières méta-analyses et quantifications dans le domaine. Ces dernières suggèrent que les mutations retenues au cours de l’évolution s’accumulent souvent autour de « points chauds », situés à différents niveaux d’organisation génétique, ce que nous illustrons par un exemple concret. Nous montrerons comment certains travaux suggèrent qu’une multitude de causes, correspondant à une multitude de contextes biologiques différents, peuvent expliquer l’existence de ces points chauds génétiques. Enfin, nous discuterons des limites méthodologiques, des défis empiriques et des horizons de ce pan de la recherche consacrée à la marche génétique de l’évolution.

Abstract

Genetic mutations are the main fuel of evolution. In each generation, they produce new variations, which may be sorted out by natural or sexual selection. Mutations are generated by chance; yet which are the mutations actually sorted out by evolution, and why? This review presents some recent advances regarding this question. First, we gather results obtained at molecular and cellular levels, through synthetic experiments and under artificial selection paradigms. Next, we highlight studies at the multi-cellular level, especially studies of repeated evolution, whereby independent lineages acquire similar traits. Recent meta-analysis and quantifications are being presented; together they suggest that evolutionary relevant mutations accumulate around hotspots, spanning different levels of genetic organization. Pioneering work suggests that many causes, corresponding to many biological contexts, may explain the existence of these genetic hotspots. We finally discuss methodological limits, empirical challenges and a few future potential directions for this domain of research dedicated to the genetic path of evolution.