Using an appropriately designed and replicated study of a latitu- dinal influence on rates of evolution, we test the prediction by K. Rohde that the tempo of molecular evolution in the tropics is greater than at higher latitudes. Consis- tent with this prediction we found tropical plant species had more than twice the rate of molecular evolution as closely related temperate congeners. Rohde’s climate-speciation hypothesis con- stitutes one explanation for the cause of that relationship. This hypothesis suggests that mutagenesis occurs more frequently as productivity and metabolic rates increase toward the equator. More rapid mutagenesis was then proposed as the mechanism that increases evolutionary tempo and rates of speciation. A second possible explanation is that faster rates of molecular evolution result from higher tropical speciation rates. However, we found the relationship continued to hold for genera with the same number of, or more, species in temperate latitudes. This finding suggests that greater rates of speciation in the tropics do not cause higher rates of molecular evolution. A third explanation is that more rapid genetic drift might have occurred in smaller tropical species populations . However, we targeted common species to limit the influence of genetic drift, and many of the tropical species we used, despite occurring in abundant populations, had much higher rates of molecular evolution. Nonetheless, this issue is not completely resolved by that precaution and requires further examination.
Titre de l'article
Un tempo évolutif plus rapide au niveau des zones tropicales
Un tempo évolutif plus rapide au niveau des zones tropicales
Introduction à l'article
Les auteurs cherchent à tester l'hypothèse d'une évolution moléculaire plus rapide aux tropiques qu'aux latitudes moyennes. Effectivement, la forte productivité observée aux latitudes tropicales résulterait d'un taux métabolique plus important. En retour, cette augmentation du métabolisme entrainerait une augmentation de la mutagenèse.
D'autres assertions ont été postulées concernant la forte richesse spécifique des basses latitudes. Ces hypothèses mettent ainsi en avant l'importance de la dérive génétique et le role initiateur du taux de spéciation dans l'augmentation du taux d'évolution moléculaire.
Des études précédentes ont démontrées la corrélation positive existante entre le taux de substitution nucléotidique et la temperature (à la fois corporelle et externe). Cependant, des biais méthodologiques importants biaisent ces résultats. La mise en place d'une méthodologie rigoureuse permettras donc de tester l'influence de la latitude sur le taux d'évolution moléculaire.
Les auteurs cherchent à tester l'hypothèse d'une évolution moléculaire plus rapide aux tropiques qu'aux latitudes moyennes. Effectivement, la forte productivité observée aux latitudes tropicales résulterait d'un taux métabolique plus important. En retour, cette augmentation du métabolisme entrainerait une augmentation de la mutagenèse.
D'autres assertions ont été postulées concernant la forte richesse spécifique des basses latitudes. Ces hypothèses mettent ainsi en avant l'importance de la dérive génétique et le role initiateur du taux de spéciation dans l'augmentation du taux d'évolution moléculaire.
Des études précédentes ont démontrées la corrélation positive existante entre le taux de substitution nucléotidique et la temperature (à la fois corporelle et externe). Cependant, des biais méthodologiques importants biaisent ces résultats. La mise en place d'une méthodologie rigoureuse permettras donc de tester l'influence de la latitude sur le taux d'évolution moléculaire.
Expériences de l'article
L'analyse présentée se focalise sur l'étude d'une région codante de plantes tropicales arborescentes. Afin d'examiner la relation existante entre la latitude et le taux d'évolution moléculaire, un échantillonnage portant sur une selection de taxons congeneriques ou conspecifiques, présentant des représentants aux latitudes tempérées et aux latitudes tropicales, à été mis en place.
Les taxons sélectionnés présentent une distribution abondante afin d'éliminer l'effet de la dérive génétique ainsi que des distributions non chevauchante afin de contrôler l'effet des flots géniques. Enfin, les paires de taxons sélectionnées présentent des biotopes similaires, enlevant ainsi l'influence de l'environnement sur le taux d'évolution moléculaire.
L'hétérogénéité des taux d'évolution moléculaire ont été estimés à partir d'analyses phylogénétiques basées sur le modèle de maximum de vraisemblance. Les taux de substitutions ont ensuite pu être comparés.
L'analyse présentée se focalise sur l'étude d'une région codante de plantes tropicales arborescentes. Afin d'examiner la relation existante entre la latitude et le taux d'évolution moléculaire, un échantillonnage portant sur une selection de taxons congeneriques ou conspecifiques, présentant des représentants aux latitudes tempérées et aux latitudes tropicales, à été mis en place.
Les taxons sélectionnés présentent une distribution abondante afin d'éliminer l'effet de la dérive génétique ainsi que des distributions non chevauchante afin de contrôler l'effet des flots géniques. Enfin, les paires de taxons sélectionnées présentent des biotopes similaires, enlevant ainsi l'influence de l'environnement sur le taux d'évolution moléculaire.
L'hétérogénéité des taux d'évolution moléculaire ont été estimés à partir d'analyses phylogénétiques basées sur le modèle de maximum de vraisemblance. Les taux de substitutions ont ensuite pu être comparés.
Résultats de l'article
Un taux de substitution nucléotidique deux fois plus important pour les taxons des latitudes tropicales que pour les taxons des latitudes tempérées a été enregistré.
L'abondance des taxons considérés permet de rejeter en partie l'hypothèse de la dérive génétique. Cependant, des fluctuations démographiques passées peuvent influencer les taux d'évolution observées actuellement.
La présence de taxons tempérées présentant une forte diversité taxinomique mais un taux d'évolution moléculaire faible en comparaison des taxons tropicaux permet de rejeter l'hypothèse du taux de spéciation.
Wright et collaborateurs concluent donc sur la relation existante entre le taux d'évolution moléculaire et les forts indices de productivité et de diversité observés aux tropiques. De plus, d'autres études ont montrées une corrélation similaire entre le taux d'évolution moléculaire neutre et les taux de spéciation et d'évolution morphologique.
Un taux de substitution nucléotidique deux fois plus important pour les taxons des latitudes tropicales que pour les taxons des latitudes tempérées a été enregistré.
L'abondance des taxons considérés permet de rejeter en partie l'hypothèse de la dérive génétique. Cependant, des fluctuations démographiques passées peuvent influencer les taux d'évolution observées actuellement.
La présence de taxons tempérées présentant une forte diversité taxinomique mais un taux d'évolution moléculaire faible en comparaison des taxons tropicaux permet de rejeter l'hypothèse du taux de spéciation.
Wright et collaborateurs concluent donc sur la relation existante entre le taux d'évolution moléculaire et les forts indices de productivité et de diversité observés aux tropiques. De plus, d'autres études ont montrées une corrélation similaire entre le taux d'évolution moléculaire neutre et les taux de spéciation et d'évolution morphologique.
Rigueur de l'article
L'échantillonnage taxinomique parait faible. En effet, seulement 45 paires de taxons ont été analysées. De surcroit, la restriction de l'échantillonnage aux plantes arborescentes limite la généralisation des résultats de l'étude.
Enfin, les relations existantes entre la diversité et le taux d'évolution moléculaire restent débattue. En effet, les dimensions phylogénétiques et éco-morphologiques paraissent un meilleur indicateur de diversité que le taux d'évolution moléculaire.
L'échantillonnage taxinomique parait faible. En effet, seulement 45 paires de taxons ont été analysées. De surcroit, la restriction de l'échantillonnage aux plantes arborescentes limite la généralisation des résultats de l'étude.
Enfin, les relations existantes entre la diversité et le taux d'évolution moléculaire restent débattue. En effet, les dimensions phylogénétiques et éco-morphologiques paraissent un meilleur indicateur de diversité que le taux d'évolution moléculaire.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article permet d'apporter un contrepoids aux données paléontologiques et néontologiques contestant la validité du gradient latitudinal de diversité. L'approche moléculaire permet de mettre en évidence l'importance des taux de mutation dans la formation d'un gradient de diversité. Cependant, l'origine de l'augmentation de la mutagenèse reste débattue et même si la temperature semble jouer un rôle, d'autres paramètres sont susceptible de rentrer en compte.
L'observation d'un taux d'évolution moléculaire plus important aux basses latitudes ne permet pas de découpler l'importance du paramètre géographique des paramètres abiotiques.
Cet article permet d'apporter un contrepoids aux données paléontologiques et néontologiques contestant la validité du gradient latitudinal de diversité. L'approche moléculaire permet de mettre en évidence l'importance des taux de mutation dans la formation d'un gradient de diversité. Cependant, l'origine de l'augmentation de la mutagenèse reste débattue et même si la temperature semble jouer un rôle, d'autres paramètres sont susceptible de rentrer en compte.
L'observation d'un taux d'évolution moléculaire plus important aux basses latitudes ne permet pas de découpler l'importance du paramètre géographique des paramètres abiotiques.
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