Project

Discipline

Selection; odontogenesis; Development; skeletogenesis; Adaptation; Evolution; Speciation; key-innovation; genomics; transcriptomics

Lead
TitreAdaptations et innovations clés dans la diversification des poissons d'Amérique du Sud tropicale.Lead L'Amérique du Sud tropicale renferme la plus grande diversité de poissons d'eau douce du monde et les processus évolutifs ayant conduit à cette biodiversité sont encore mal compris. De plus, certains groupes de poissons sont plus diversifiés que d'autres, pourquoi? Ce projet a pour objectif d'apporter des réponses à ces questions.
Lay summary
Adaptations et innovations clés dans la diversification des poissons d'Amérique du Sud tropicale. Contenu et objectifs du travail de recherche Nous chercherons à dévoiler les bases génétiques de deux innovations clés apparues chez les poissons-chats cuirassés d'Amérique du Sud: un exosquelette protecteur et l'apparition de structures dentaires sur le corps. Le développement de ces structures squelettiques sont probablement à l'origine du succès évolutif de ce groupe qui compte actuellement plusieurs centaines d'espèces. Nous étudierons également les bases génétiques qui ont permis à certains de ces poissons de pouvoir vivre dans des milieux très variés comme l'eau douce ou l'eau salée, une eau riche ou pauvre en oxygène. D'autres adaptations que nous analyserons sont les changements de régime alimentaire et les modifications des systèmes sensoriels. Ces adaptations peuvent avoir conduit à une grande diversification spécifique par la colonisation de nombreux habitats. Nos recherches aideront non seulement à comprendre comment de nouvelles structures squelettiques peuvent se développer chez les poissons mais, plus généralement, à dévoiler les processus évolutifs qui conduisent à la formation et la persistance de nouvelles espèces. Contexte scientifique et social du projet de recherche Pour comprendre comment se génère et se maintient la biodiversité, il est important d'étudier les mécanismes génétiques et évolutifs qui confèrent aux espèces les aptitudes nécessaires pour se diversifier en colonisant de nouveaux milieux et à garantir la persistance des nouvelles espèces. Nos résultats contribueront aux connaissances sur l'évolution morphologique et écologique des poissons et à mieux protéger leur biodiversité.

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Last update: 12.07.2019

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SUMMARYUnderstanding the evolutionary processes that drove the impressive diversity of organisms living on Earth is a central goal in biology. Of particular interest are the genetic mechanisms underlying organismal diversification and adaption to their complex environment. This proposal is aimed at investigating the genetics underlying the evolution of morphological key-innovations, the evolution of adaptive traits as well as providing mechanistic hypotheses about species persistence. We use as a model region the continental tropical South America and as model organism the denticulated and armored Loricariidae catfishes. This project is organized into two sub-projects. First, we will decipher the genetic basis of two vertebrate key-innovations, a protective exoskeleton and the development of extra-oral dental structures, which are both present in Loricariidae catfishes. This aim will be approached using gene expression analyses, comparative transcriptomics and cell lineage tracing. Second, we will uncover the genetic mechanisms underlying the adaptive evolution of ecologically relevant traits such as diet shifts, adaptive changes in sensory systems, adaptation to contrasting environments and how species can adapt to extreme environmental conditions, using closely related but divergent Loricariidae catfishes. This goal will be addressed by using comparative transcriptomics and models to identify genes under positive selection. This second part will be complemented by testing the hypothesis that karyotypic variability due to repeated chromosomal rearrangements may provide the basis for high speciation rate and species persistence.The expected outcomes of this proposal will contribute to improve our understanding of fundamental evolutionary process such as the concept of modular gene regulatory networks that can be co-opted to re-evolve phenoytpic traits in different parts of the vertebrate body. Ours results will have major implications in the field of bone and tooth regeneration. Similarly, we expect to gain significant insights onto the mechanisms, the cellular functions and the signaling pathways at play during episodes adaptive evolution. Our findings will also bring major contributions to the field of biodiversity evolution by providing evidence in support of conceptual hypotheses explaining how new biodiversity is generated and persists.