Les gènes qui bâtissent les animaux forment une boîte à outils ancienne et partagée : quelques centaines de facteurs de transcription et de voies de signalisation présents chez l’ancêtre commun de tous les animaux, et la diversité animale vient surtout de changements dans quand, où et combien ils sont exprimés plutôt que dans ce qu’ils codent. L’homologie profonde : le gène Pax6 dirige la formation de l’œil chez la mouche, le calmar et la souris, dont les yeux ne sont pas homologues en tant qu’organes — un Pax6 de souris exprimé sur la patte d’une mouche y fait un œil de mouche ectopique (Halder, Gehring, 1995). L’évolution cis-régulatrice : la perte des épines pelviennes chez les épinoches d’eau douce est la délétion d’un seul activateur du gène Pitx1, la protéine restant intacte et servant toujours ailleurs ; la perte des taches alaires chez certaines drosophiles, un changement dans un activateur de yellow ; la perte des pattes chez les serpents, un activateur brisé de sonic hedgehog dans le membre. Les décalages Hox : la frontière d’expression de Hoxc6 marque la première vertèbre thoracique chez la souris, le poulet, l’oie et le serpent pareillement, à la vertèbre 7, 14, 23 et 3 ; la perte des pattes abdominales chez les insectes fut l’acquisition par la protéine Hox Ubx d’un domaine répresseur qui éteint le gène des pattes Distal-less, là où chez les crustacés il ne le fait pas. L’hétérochronie, un changement dans le tempo d’un programme de développement, a fait de l’axolotl une larve permanente et du visage humain celui d’un singe juvénile. La vieille question de l’apparition des formes nouvelles devient une question d’ADN régulateur : l’essentiel du génome qui compte pour la forme n’est pas gène mais interrupteur.
Exemples
Exemple 23.7 (Quatre ailes)
Les ancêtres des mouches avaient quatre ailes, comme en ont encore libellules et abeilles ; les mouches en ont deux, la paire postérieure réduite aux balanciers. Chez les mouches, Ultrabithorax est exprimé dans le troisième segment thoracique et y réprime le programme de l’aile — une centaine de gènes cibles, un haltère étant une aile dont ces gènes sont éteints. La mouche triple mutante de Lewis, privée de la fonction d’Ubx dans le troisième segment, fait pousser une seconde paire d’ailes : non pas une structure nouvelle, mais la libération d’une ancienne. Chez les papillons Ubx est exprimé aussi dans l’aile postérieure, et il n’y supprime pas l’aile mais en change le motif : la même protéine, un autre jeu de cibles. Quatre cents millions d’années d’évolution des diptères ont tenu à la décision d’un seul gène dans un seul segment, et une seule mutation la défait en une génération — ce qui explique pourquoi l’histoire des formes se lit dans les gènes qui les bâtissent.