The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity

Abstract

Sponges are an ancient group of animals that diverged from other metazoans over 600 million years ago. Here we present the draft genome sequence of Amphimedon queenslandica, a demosponge from the Great Barrier Reef, and show that it is remarkably similar to other animal genomes in content, structure and organization. Comparative analysis enabled by the sequencing of the sponge genome reveals genomic events linked to the origin and early evolution of animals, including the appearance, expansion and diversification of pan-metazoan transcription factor, signalling pathway and structural genes. This diverse ‘toolkit’ of genes correlates with critical aspects of all metazoan body plans, and comprises cell cycle control and growth, development, somatic- and germ-cell specification, cell adhesion, innate immunity and allorecognition. Notably, many of the genes associated with the emergence of animals are also implicated in cancer, which arises from defects in basic processes associated with metazoan multicellularity.

Le génome de l’épongeAmphimedon queenslandicanous aide à reconstruire notre ancêtre précambrien

“…Grâce à un travail collaboratif d'équipes internationales, dont la nôtre, le génome d'une éponge démosponge de la grande barrière de corail en Australie a été récemment publié dans Nature, sous le titre (traduit) : « Le génome d'Amphimedon queenslandica et l'évolution de la complexité » [2]. Dans cet article, nous avons comparé ce génome avec cellulaire programmée (apoptose), grâce auquel l'organisme garde son équilibre et lutte contre le cancer ; (2) la matrice extracellulaire et l'adhésion entre les cellules qui maintiennent la cohésion de l'animal ; (3) les mécanismes de reconnaissance du soi et du non-soi, pour la défense contre les organismes étrangers [18] ; et (4) le développement, qui permet la division du travail entre les cellules (grâce à la différenciation cellulaire) et l'arrangement des cellules dans un plan d'organisation [19].…”

“…Dans cet article, nous avons comparé ce génome avec cellulaire programmée (apoptose), grâce auquel l'organisme garde son équilibre et lutte contre le cancer ; (2) la matrice extracellulaire et l'adhésion entre les cellules qui maintiennent la cohésion de l'animal ; (3) les mécanismes de reconnaissance du soi et du non-soi, pour la défense contre les organismes étrangers [18] ; et (4) le développement, qui permet la division du travail entre les cellules (grâce à la différenciation cellulaire) et l'arrangement des cellules dans un plan d'organisation [19]. La majorité des gènes responsables de ces caractères fondamentaux des animaux sont présents dans le génome d'Amphimedon et étaient donc sûrement nécessaires à l'évolution de la multicellularité [2]. Il est intéressant de constater que ces gènes essentiels à la condition animale sont très souvent associés au cancer chez l'homme.…”

“…La multicellularité aurait donc évolué en parallèle avec cette maladie. Cela n'est en fait pas surprenant car le cancer est le résultat du dysfonctionnement des mécanismes de contrôle de l'état pluricellulaire [2].…”

“…Par exemple, le nombre de gènes à homéoboîtes est égal à deux chez l'ancêtre protiste des métazoaires et il serait passé à 17-20 chez l'ancêtre métazoaire puis à 59-60 chez l'ancêtre eumétazoaire et enfin à 82-83 chez l'ancêtre bilatérien. Cette diversification ne semble pas s'être faite par duplication de génome entier mais surtout par des duplications de gènes en tandem [2]. Les fameux gènes Hox ainsi que les gènes Snail et Zic semblent avoir évolué dans la lignée eumétazoaire [2,9].…”

“…Les relations entre les différents phylums sont encore l'objet de débats, mais les éponges semblent appartenir au plus ancien groupe vivant, datant du Pré-cambrien, il y a plus de 600 millions d'années [1,2]. Les embranchements suivants auraient été les placozoaires et les coelentérés (cnidaires et cténaires) qui, comme les éponges, ont généra-lement un seul axe de symétrie.…”