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The evolution of function in organs and genes in light of expression patterns

Titel Englisch The evolution of function in organs and genes in light of expression patterns
Gesuchsteller/in Robinson-Rechavi Marc
Nummer 173048
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département d'Ecologie et d'Evolution Faculté de Biologie et de Médecine Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Zoologie
Beginn/Ende 01.02.2018 - 31.01.2022
Bewilligter Betrag 904'000.00
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Keywords (6)

genomics; selection; bioinformatics; development; evolution; database

Lay Summary (Französisch)

Lead
Fonction et homologie lors de l'évolution des organes et des gènes
Lay summary

Lors de l'évolution des animaux, et d'autres espèces multicellulaires, l'adaptation à l'environnement passe souvent par l'évolution d'organes ou de tissus spécifiques. Ce qui est transmis entre générations est le génome (l'ADN), qui va passer l'information permettant l'adaptation des organes, au cours de l'évolution. Le lien entre ce génome et la fonction des organes est l'activité, ou expression, des gènes : on a variation du génome entre individus et entre espèces, et au sein d'un individu variation de l'expression d'un même génome entre organes ou types cellulaires. Aussi bien les gènes que les organes évoluent, et sont porteurs de fonction biologique. L'évolution des gènes est influencée par les organes où ils sont exprimés, et l'évolution des organes influencée par les gènes qui s'y expriment.

Pour étudier la relation entre l'évolution des gènes et celle des organes, nous allons utiliser une base de données bioinformatique qui intègre l'information sur l'expression des gènes en permettant la comparaison entre organes et gènes d'espèces différentes (Bgee). Et nous allons obtenir de nouvelles données d'expression des gènes dans différents organes de plusieurs poissons et de l'amphioxus, en collaboration avec des laboratoires de biologie marine. L'amphioxus est proche des vertébrés sans en être un, et permettra d'étudier la complexification de l'anatomie lors de l'évolution des vertébrés, en lien avec des duplications de génomes. L'évolution des poissons comprend plusieurs duplications de génomes sans changement majeur de l'organisation en organes, mais de nombreuses adaptations plus fines. En comparant ces espèces aux tétrapodes, nous pourrons étudier les changements de fonction des gènes et des organes lors de l'évolution des vertébrés.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 14.07.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

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Projektpartner

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
160723 Genome evolution under sexual and asexual reproduction 01.04.2016 Sinergia
163872 Positive selection and horizontal gene transfer in prokaryotes 01.04.2016 Russland

Abstract

Evolutionary biology asks two major questions: how are organisms adapted, and how do they diversify? In the case of multicellular organisms such as chordates (vertebrates and allies), adaptation is done within the specialization and function of organs and tissues. The link between the transmitted genome and these anatomical structures is gene expression. Both organs and genes carry functions, and both evolve. At each generation, the function of an organ will be determined by gene expression, and over evolutionary time, the function of genes will be influenced by the role of the organs where they are expressed. We aim to study the relation between evolution and function of genes and organs (or other anatomical structures), using our database Bgee of gene expression, including unique annotations of anatomical homology among animals, and generating new RNA-seq data in key species: the European amphioxus and several teleost fish species. These species, compared to model organisms with already available data, will allow us to characterize evolution when genomes or genes duplicate, when anatomy gains complexity, when homologous organs shift function, and when non homologous organs converge to the same functions. We will combine a strong bioinformatics backbone with collaborations in marine biology to gain insight into how organisms and genes function and evolve.
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