La naissance vierge - qui implique le développement d'un ovule non fécondé - préoccupe les humains depuis des éons. Et bien que cela ne puisse pas se produire chez les mammifères , cela semble être possible chez d'autres animaux à colonne vertébrale (vertébrés), tels que les oiseaux et les lézards .
Un article récent dirigé par des chercheurs du zoo de San Diego rapporte que deux poussins mâles orphelins de père ont été élevés dans le cadre d'un programme visant à sauver le condor de Californie de l' extinction . L'espèce pourrait-elle être restaurée par une seule femelle survivante ?
La reproduction sexuée est fondamentale chez tous les vertébrés. Normalement, il faut qu'un ovule d'une femelle soit fécondé par un spermatozoïde d'un mâle, de sorte que chaque parent contribue à une copie du génome.
La violation de cette règle, comme pour les poussins de condors orphelins, nous en dit long sur les raisons pour lesquelles la reproduction sexuée est une si bonne stratégie biologique – ainsi que sur le fonctionnement du sexe chez tous les animaux, y compris les humains.
Comment les poussins sans père ont été identifiés
Le magnifique condor de Californie, une sorte de vautour, est le plus gros oiseau volant d'Amérique du Nord. En 1982, l'espèce est tombée à une population de seulement 22 individus , déclenchant un ambitieux programme d'élevage en captivité dirigé par le zoo de San Diego, dont le nombre a commencé à augmenter.
Avec si peu d'oiseaux, l'équipe a dû faire attention à ne pas choisir des parents étroitement apparentés, car un manque de variation génétique produirait une progéniture moins vigoureuse et accentuerait le glissement vers l'extinction.
Les chercheurs ont mené une étude génétique détaillée des oiseaux pour éviter cela, en utilisant des marqueurs ADN spécifiques aux condors et variant d'un oiseau à l'autre. Ils ont collecté des plumes, du sang et des coquilles d'œufs de près de 1 000 oiseaux sur 30 ans.
En analysant ces données, ils ont établi la filiation, confirmant que la moitié des marqueurs ADN de chaque poussin provenaient d'une femelle et l'autre moitié d'un mâle, comme on peut s'y attendre. Ils ont continué à suivre le sort de centaines de poussins élevés en captivité dans la colonie, et après les avoir relâchés dans la nature.
Mais il y avait quelque chose d'inhabituel à propos de deux poussins mâles, comme détaillé dans le récent article. Ces poussins, qui ont éclos à plusieurs années d'intervalle des œufs pondus par différentes femelles, avaient des marqueurs ADN qui provenaient tous du parent femelle. Il n'y avait aucune trace de marqueurs du mâle avec qui elle avait été jumelée.
Naissance vierge
Le développement des œufs non fécondés est appelé « parthénogenèse » (des mots grecs qui signifient littéralement « création vierge »). C'est assez courant chez les insectes et autres invertébrés comme les pucerons et les étoiles de mer, et peut être accompli par plusieurs mécanismes différents. Mais c'est très rare chez les vertébrés .
Des cas de parthénogenèse ont été signalés chez des poissons et des reptiles hébergés sans mâles. Dans le Tennessee, une femelle dragon de Komodo solitaire détenue en captivité pendant de nombreuses années a renoncé à trouver un partenaire et a produit elle-même trois progénitures viables . Il en va de même pour un python femelle et un boa , bien que ces descendants parthénogéniques soient tous morts prématurément.
Certains lézards, cependant, ont adopté la parthénogenèse comme mode de vie. Il existe des espèces exclusivement femelles en Australie et aux États-Unis dans lesquelles les femelles pondent des œufs portant uniquement des combinaisons de leurs propres gènes.
La parthénogenèse se produit également chez les poulets et les dindes domestiqués élevés en l'absence de mâle, mais l'embryon meurt généralement. Il n'y a que quelques rapports de dindes mâles sans père qui ont atteint l'âge adulte, et seulement un ou deux qui ont produit du sperme.
Comment ça se passe ?
Chez les oiseaux, la parthénogenèse résulte toujours d'un ovule portant une seule copie du génome (haploïde). Les œufs sont fabriqués dans l'ovaire d'une femelle par une sorte spéciale de division cellulaire appelée méiose, qui brasse le génome et divise également par deux le nombre de chromosomes. Les spermatozoïdes sont fabriqués par le même processus dans les testicules d'un homme.
Normalement, un ovule et un spermatozoïde fusionnent (fécondation), incorporant les génomes des deux parents et rétablissant le nombre habituel (diploïde) de chromosomes.
Mais dans la parthénogenèse, l'ovule n'est pas fécondé. Au lieu de cela, il atteint un état diploïde soit en fusionnant avec une autre cellule de la même division - qui est normalement larguée - soit en répliquant son génome sans que la cellule ne soit divisée.
Ainsi, plutôt que d'obtenir un génome de la mère et un autre du père, l'œuf résultant ne contient qu'un sous-ensemble des gènes de la mère en double dose.
Les oiseaux sans père seront toujours des mâles
Les condors, comme les autres oiseaux, déterminent le sexe par les chromosomes sexuels Z et W. Ceux-ci fonctionnent à l'opposé du système humain XX (femelle) et XY (mâle), dans lequel le gène SRY sur le chromosome Y détermine la masculinité .
Cependant, chez les oiseaux, les mâles sont ZZ et les femelles sont ZW. Le sexe est déterminé par le dosage d'un gène (DMRT1) sur le chromosome Z. La combinaison ZZ a deux copies du gène DMRT1 et fait un mâle, tandis que la combinaison ZW n'a qu'une copie et fait une femelle.
Les ovules haploïdes reçoivent soit un Z, soit un W de la mère ZW. Leurs dérivés diploïdes seront donc ZZ (mâle normal) ou WW (mort). La raison pour laquelle les embryons WW ne peuvent pas se développer est que le chromosome W ne contient pratiquement aucun gène, alors que le chromosome Z a 900 gènes qui sont vitaux pour le développement.
Les poussins orphelins doivent donc être des mâles ZZ, comme cela a été observé.
Pourquoi la naissance vierge échoue
Est-il possible qu'une espèce d'oiseau en voie de disparition telle que le condor puisse être ressuscitée à partir d'une seule survivante, en faisant éclore un poussin mâle orphelin et en se reproduisant avec lui ?
Enfin pas tout à fait. Il s'avère que les parthénogènes (animaux sans père) ne font pas si bien. Aucun des deux condors orphelins n'a produit sa propre progéniture. L'un est décédé avant d'avoir atteint la maturité sexuelle et l'autre était faible et soumis, ce qui en faisait une mauvaise perspective de paternité.
Chez les poulets et les dindes, la parthénogenèse produit soit des embryons morts, soit des nouveau-nés faibles. Même les espèces de lézards uniquement femelles, bien qu'elles semblent robustes, sont généralement le produit d'un récent mélange de deux espèces qui a gâché la méiose et ne leur a laissé aucune autre option. Ces espèces ne semblent pas durer longtemps.
Pourquoi les parthénogènes font-ils si mal? La réponse va au cœur d'une question biologique fondamentale. C'est-à-dire : Pourquoi avons-nous des relations sexuelles ? On pourrait penser qu'il serait plus efficace que le génome de la mère soit simplement transmis à sa progéniture clonale sans se soucier de la méiose.
La variation est la clé
Mais les preuves indiquent qu'il n'est pas sain d'avoir un génome entièrement constitué des gènes de la mère. La variation génétique est primordiale pour la santé d'un individu et de son espèce. Le mélange des variantes génétiques des parents masculins et féminins est vital.
Chez les descendants diploïdes avec deux génomes parentaux, de bonnes variantes peuvent couvrir les mutants. Les individus qui héritent des gènes uniquement de la mère peuvent avoir deux copies d'un gène mutant maternel qui les affaiblit - sans une version saine d'un parent mâle pour compenser.
La variation aide également à protéger les populations contre les virus, les bactéries et les parasites mortels. La méiose et la fécondation fournissent de nombreux réarrangements de différentes variantes génétiques, ce qui peut déjouer les agents pathogènes. Sans cette protection supplémentaire, les agents pathogènes pourraient se déchaîner dans une population de clones, et une population génétiquement similaire ne contiendrait pas d'animaux résistants.
Il est donc peu probable que la capacité des femelles condor à faire éclore des poussins sans père sauvera l'espèce. Du côté positif, les efforts humains ont maintenant conduit des centaines de femmes - et d'hommes - à voler dans le ciel californien.
Jenny Graves est l'éminente professeure de génétique et vice-chancelière de l'Université La Trobe à Melbourne, en Australie.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver l' article original ici.
