“Changing by doubling”, the impact of Whole Genome Duplications in the evolution of eukaryotes

Species are usually defined by reproductive isolation and are characterized by their gene repertoire. These two aspects are consequences of events fixed during evolution, including whole genome duplications and other polyploidizations. Thanks to the recent progress in genome sequencing, new light has been shed on these events. In this review, we will summarize these findings and discuss the methodology involved. Evolutionary traces of such events have been evidenced in various lineages in plants, animals, fungi and protozoa. Comparative analysis of synteny is a powerful approach to unveil evolutionary footprints of these events. According to expectations, these events would facilitate speciation since some of them are thought to be at the base of major radiations such as teleostei or eudicotyledons. After an initial amplification, the gene repertoire would be shaped by constraints such as expression level and functional interactions that would tend to maintain only a tiny fraction of the duplicates over the long term. Functional innovation from duplication may be a secondary effect, enabled by these duplicate retention mechanisms. To cite this article: O. Jaillon et al., C. R. Biologies 332 (2009).

RésuméLes espèces sont souvent définies selon leur isolement reproductif et caractérisées par leur répertoire de gènes. Ces deux traits résultent de fixations, au cours de l'évolution, d'évènements parmi lesquels les duplications totales de génomes et autres polyploïdisations. Grâce aux séquences de génomes, des éclairages sur ces évènements sont apparus récemment. Nous les résumons ici, ainsi que les aspects méthodologiques. Des empreintes évolutives de tels évènements ont été mises en évidence dans diverses lignées, parmi les plantes, animaux, champignons et protozoaires. L'analyse comparée de synténie s'y révèle une approche puissante. Comme attendu, la spéciation serait facilitée ; il est accepté que certains de ces évènements seraient à la base de grandes radiations comme les téléostéens ou les eudicotylédones. Le répertoire de gènes, après une première amplification, serait façonné par des contraintes, comme le niveau d'expression et les interactions fonctionnelles, qui tendraient à ne maintenir à long terme seulement qu'une minuscule fraction des gènes en deux copies. L'innovation fonctionnelle à partir de duplicata serait un effet secondaire, permis par ces mécanismes de rétention. Pour citer cet article : O. Jaillon et al., C. R. Biologies 332 (2009).