Introgression

L'introgression , également appelée hybridation introgressive , est en génétique le transfert de matériel génétique d'une espèce vers le patrimoine génétique d'une autre par le croisement répété d'un hybride interspécifique avec l'une de ses espèces parentes. L'introgression est un processus à long terme, même artificiel ; il peut falloir plusieurs générations d'hybrides avant qu'un croisement significatif ne se produise. Ce processus se distingue de la plupart des formes de flux génétique en ce qu'il se produit entre deux populations d'espèces différentes, plutôt que deux populations de la même espèce.

L'introgression diffère également de l'hybridation simple . L'hybridation simple produit un mélange relativement homogène ; les fréquences des gènes et des allèles de la première génération seront un mélange uniforme de deux espèces parentales, comme celui observé chez les mules . L'introgression, en revanche, produit un mélange complexe et très variable de gènes, et peut n'impliquer qu'un pourcentage minimal du génome donneur.

L'introgression ou l'hybridation introgressive est l'incorporation (généralement par hybridation et rétrocroisement) de nouveaux gènes ou allèles d'un taxon dans le pool génétique d'un second taxon distinct. Cette introgression est considérée comme « adaptative » si le transfert génétique entraîne une augmentation globale de la fitness du taxon récepteur.

Les événements d’introgression anciens peuvent laisser des traces d’espèces éteintes dans les génomes actuels, un phénomène connu sous le nom d’ introgression fantôme .

L'introgression est une source importante de variation génétique dans les populations naturelles et peut contribuer à l'adaptation et même au rayonnement adaptatif . Elle peut se produire dans des zones hybrides en raison du hasard, de la sélection ou du mouvement de la zone hybride. Il existe des preuves que l'introgression est un phénomène omniprésent chez les plantes et les animaux, y compris les humains, chez lesquels elle peut avoir introduit l' allèle microcéphaline D.

Il a été suggéré que, historiquement, l’introgression avec les animaux sauvages est un contributeur important à la grande diversité trouvée chez les animaux domestiques, plutôt que de multiples événements de domestication indépendants.

L'hybridation introgressive s'est également avérée importante dans l'évolution des espèces cultivées domestiquées, fournissant peut-être des gènes qui aident à leur expansion dans différents environnements. Une étude génomique du Centre de génomique et de biologie des systèmes de l'Université de New York à Abu Dhabi a montré que les variétés de palmiers dattiers domestiqués d'Afrique du Nord présentent une hybridation introgressive de 5 à 18 % de leur génome du palmier crétois sauvage Phoenix theophrasti au palmier dattier du Moyen-Orient P. dactylifera . Ce processus est également similaire à l'évolution des pommes par hybridation des pommes d'Asie centrale avec le pommier d'Europe. Il a également été démontré que le riz indica est apparu lorsque le riz japonica chinois est arrivé en Inde il y a environ 4 500 ans et s'est hybridé avec un proto-indica non domestiqué ou O. nivara sauvage , et a transféré des gènes de domestication clés du japonica à l'indica.

Il existe des preuves solides de l’introgression de gènes néandertaliens et de gènes dénisoviens dans certaines parties du patrimoine génétique humain moderne.

Le canard colvert est probablement l'oiseau au monde le plus capable de s'hybrider avec d'autres espèces de canards, souvent au point de perdre l'identité génétique de ces espèces. Par exemple, les populations sauvages de canards colverts ont considérablement réduit les populations sauvages de canards noirs du Pacifique en Nouvelle-Zélande et en Australie par croisement.

Un exemple important d'introgression a été observé dans des études de mimétisme chez le genre de papillon Heliconius . Ce genre comprend 43 espèces et de nombreuses races aux motifs de couleurs différents. Les congénères présentant des distributions qui se chevauchent présentent des motifs de couleurs similaires. Les sous-espèces H. melpomene amaryllis et H. melpomene timareta ssp. nov. se chevauchent en termes de distribution.

En utilisant le test ABBA/BABA, certains chercheurs ont observé qu'il y avait environ 2 à 5 % d'introgression entre les deux sous-espèces. Il est important de noter que l'introgression n'est pas aléatoire. Les chercheurs ont observé une introgression significative dans les chromosomes 15 et 18, où se trouvent d'importants locus de mimétisme (locus B/D et N/Yb). Ils ont comparé les deux sous-espèces avec H. melpomene agalope , qui est une sous-espèce proche de H. melpomene amaryllis dans des arbres génomiques entiers. Le résultat de l'analyse a été qu'il n'y a pas de relation entre ces deux espèces et H. melpomene agalope dans les locus B/D et N/Yb. De plus, ils ont effectué la même analyse avec deux autres espèces dont les distributions se chevauchent, H. timareta florencia et H. melpomene agalope . Ils ont démontré une introgression entre les deux taxons, en particulier dans les locus B/D et N/Yb.

Enfin, ils ont conclu leurs expériences avec des analyses phylogénétiques à fenêtre glissante, estimant différents arbres phylogénétiques en fonction des différentes régions des locus. Lorsqu'un locus est important dans l'expression du motif de couleur, il existe une relation phylogénétique étroite entre les espèces. Lorsque le locus n'est pas important dans l'expression du motif de couleur, les deux espèces sont phylogénétiquement éloignées car il n'y a pas d'introgression à ces locus.

L'introgression peut avoir un impact significatif entre les populations d'animaux sauvages et domestiques. Cela inclut les animaux domestiques, comme on le voit chez les chats ou les chiens .

L'introgression a été observée chez plusieurs espèces de plantes. Par exemple, une espèce d' iris du sud de la Louisiane a été étudiée par Arnold et Bennett (1993) concernant la meilleure adaptation des variantes hybrides.

Espinasa et al. ont découvert que l'introgression entre des membres de la surface de l'espèce Astroblepus et une espèce troglomorphe , Astroblepus pholeter, entraînait le développement de traits auparavant perdus chez la progéniture, tels que des yeux et des nerfs optiques distincts.

Une lignée d'introgression ( IL ) est une espèce cultivée qui contient du matériel génétique dérivé artificiellement d'une population apparentée sauvage par rétrocroisement répété. Un exemple de collection d'IL (appelée bibliothèque d'IL ) est l'utilisation de segments chromosomiques de Solanum pennellii (une espèce sauvage de tomate ) qui ont été introgressés dans Solanum lycopersicum (la tomate cultivée). Les lignées d'une bibliothèque d'IL couvrent généralement le génome complet du donneur. Les lignées d'introgression permettent l'étude de locus de caractères quantitatifs , mais aussi la création de nouvelles variétés en introduisant des caractères exotiques .

La fusion de lignées est une variante extrême de l'introgression qui résulte de la fusion de deux espèces ou populations distinctes. Cela aboutit finalement à une population unique qui déplace ou remplace l'espèce parentale dans la région. Certaines fusions de lignées se produisent peu de temps après la divergence ou la spéciation de deux taxons, en particulier s'il existe peu de barrières reproductives entre les lignées. Il n'est pas strictement nécessaire que les deux lignées soient étroitement liées, mais plutôt qu'elles aient la capacité de produire une progéniture viable.