Bien que ces analyses à l’échelle du génome commencent à donner un aperçu de l’action de la sélection au cours du développement, l’approche est confrontée à plusieurs défis. L’un d’entre eux est que les niveaux d’expression de nombreux gènes régulateurs augmentent au cours du développement, alors que les gènes » de maintien » sont plus constants. Par conséquent, le développement précoce peut sembler enrichi en gènes de maintien, tels que ceux nécessaires à la mitose. Il n’est pas surprenant que les gènes domestiques soient hautement conservés, ce qui peut donner une image trompeuse de la conservation dans le développement très précoce, comme l’a souligné une étude. De même, le fait de ne pas corriger les gènes spécifiques du testicule peut conduire à une fausse impression, car la sélection positive sur ces gènes est probablement motivée par la concurrence des spermatozoïdes plutôt que par des différences de sélection spécifiques au stade en soi.
Les études publiées ont considéré des espèces ayant des écologies et des histoires de vie relativement similaires, une limitation imposée par le fait que les projets de génome actuels sur les organismes modèles couvrent une distribution phylogénétique restreinte. Cependant, il est clair depuis longtemps que le développement précoce peut différer énormément entre des espèces même étroitement apparentées. La compréhension de ces exceptions à la conservation du développement précoce constitue un défi important. Les cas de divergence extrême dans le développement précoce sont généralement interprétés comme des adaptations dues à des changements dans l’histoire de vie, tels que des modifications dans la nutrition embryonnaire, des mécanismes de dispersion et de défense larvaires modifiés, ou des changements dans l’environnement embryonnaire. Il est désormais possible d’étudier la manière dont les facteurs environnementaux déterminent l’évolution du développement précoce grâce aux nouvelles technologies qui permettent d’accéder aux données sur les séquences et l’expression à l’échelle du génome de pratiquement tous les organismes. Une approche possible consiste à comparer des espèces ayant des histoires de vie différentes ou habitant des environnements différents (figure 2). Des changements parallèles dans la divergence et la conservation du développement le long des branches menant à des histoires de vie dérivées de l’évolution peuvent fournir une compréhension plus profonde du rôle que l’adaptation a dans le façonnement du développement.
Exploration des effets des changements d’histoire de vie sur le développement. Les lignées en rouge montrent deux changements indépendants vers un développement lécithotrophique (dans lequel la larve ne se nourrit pas et a donc une morphologie beaucoup plus simple) chez les oursins euechinoïdes suite à l’augmentation des contributions maternelles . En comparant les changements convergents le long des lignées rouges avec ceux le long des lignées noires, nous pouvons avoir une idée des façons dont les changements dans la contribution maternelle influencent l’évolution du développement au niveau génétique.
Un autre défi important provient du fait que la sélection naturelle peut opérer sur les séquences non codantes ainsi que sur les séquences codantes. En effet, c’est dans les séquences régulatrices non codantes autour de chaque gène que nous pourrions nous attendre à trouver une partie importante de la base génétique de la divergence d’expression entre les espèces. Toutes les études publiées jusqu’à présent ont opposé la sélection sur les séquences codantes à l’expression des gènes au cours du cycle de vie. Il existe désormais des méthodes permettant de tester la sélection sur les séquences non codantes, ce qui ouvre la voie à des analyses intégrant la sélection sur les éléments régulateurs. Cela pourrait fournir des informations qui pourraient être manquées par des analyses qui ne considèrent que les séquences codantes.
Ce sont des moments passionnants pour les biologistes de l’évolution, car les ensembles de données à l’échelle du génome sont appliqués à un éventail de problèmes toujours plus large. Comprendre comment et pourquoi la sélection naturelle opère de manière différentielle au cours du développement est l’un des premiers cas où les comparaisons de séquences et de fonctions à travers le génome ont été réunies pour aborder un problème classique de la biologie évolutive. Les études réalisées jusqu’à présent mettent en évidence certaines tendances intrigantes, notamment en ce qui concerne les impacts potentiels des changements dans l’expression des gènes au cours du développement précoce. Mais ce n’est qu’un début. Bien que certains problèmes techniques épineux doivent être résolus, la véritable promesse réside dans l’application des données à l’échelle du génome à un éventail beaucoup plus large de contrastes entre espèces. Comment la distribution à l’échelle du génome de la sélection à travers le développement évolue-t-elle lorsque des espèces étroitement apparentées occupent des habitats très différents ou présentent des différences marquées dans leur cycle de vie ? L’échantillonnage d’un plus large éventail de comparaisons d’espèces pourrait résoudre l’une des plus anciennes énigmes de la biologie évolutive du développement : pourquoi le développement est si souvent conservé à travers de vastes fossés phylogénétiques et pourtant parfois spectaculairement divergent chez des espèces étroitement apparentées.