Des coléoptères des Galápagos prouvent que le mélange génétique est la clé de l'adaptation rapide
Des coléoptères des îles Galapagos se sont adaptés rapidement et à plusieurs reprises aux hautes altitudes grâce à leur héritage génétique issu d'événements évolutifs anciens. C'est ce qu'ont découvert des biologistes de l'Institut des Sciences Naturelles. « Ce mécanisme nous aide à comprendre comment les organismes s'adapteront dans notre monde en rapide évolution. »
L'histoire se répète, surtout en matière d'évolution : les organismes peuvent développer de manière indépendante les mêmes adaptations dans des environnements similaires. Mais cette « évolution parallèle » est souvent moins simple et linéaire qu'on ne le pensait, concluent les biologistes évolutifs de notre Institut dans Science Advances.
Ils ont étudié la génétique des coléoptères Calosoma aux Galapagos. Sur différentes îles, on trouve deux types de coléoptères. L'un est adapté aux hautes altitudes avec des ailes courtes, et l'autre vit dans les zones basses avec des ailes plus longues. Les deux types ont-ils migré de l'île la plus ancienne vers les plus récentes, ou les coléoptères ont-ils évolué en ces deux types plusieurs fois parce que les environnements exerçaient les mêmes pressions sélectives ?
Évolution en action
Les biologistes de l’évolution Carl Vangestel, Frederik Hendrickx et leurs collègues de l'Institut des Sciences Naturelles ont collecté des insectes et des araignées dans l'archipel emblématique il y a dix ans pour en tirer plus tard de nouvelles perspectives dans le laboratoire ADN. « Les Galapagos sont incroyablement fascinantes », déclare Vangestel. « Les îles sont d'origine volcanique et se sont formées l'une après l'autre avec environ 500 000 ans d'intervalle. Un cadre idéal pour étudier comment une espèce évolue lorsque les populations colonisent de nouvelles îles et se retrouvent isolées de la population d'origine. » Ce sont de telles observations que Charles Darwin a faites il y a 190 ans lorsque le Beagle a accosté sur les îles Galapagos. Ces observations ont ensuite inspiré sa théorie de l'évolution.
Mais aujourd'hui, nous avons des analyses de génomes qui peuvent révéler les mécanismes évolutifs en détail. Comment les coléoptères Calosoma ont-ils évolué à plusieurs reprises en deux types similaires sur les différentes îles : un type des hautes terres et un type des basses terres ? « Les variants génétiques de tous les coléoptères Calosoma peuvent être retracés jusqu'à une seule adaptation qui a eu lieu sur l'île la plus ancienne. Les deux types ont ensuite colonisé les îles plus jeunes séparément. » Darwin a noté dans The Voyage of the Beagle que ces coléoptères pouvaient facilement se disperser. Il a vu un coléoptère Calosoma atterrir sur le pont alors que le Beagle naviguait loin au large.
Bon mélange
Mais l'histoire est plus complexe que la simple migration. « Sur les îles plus jeunes, les deux types se sont mélangés. Cela a donné lieu à des populations avec un héritage génétique contenant un mélange des deux types. » Les coléoptères avec ce mélange ont finalement colonisé les îles les plus récentes. En raison de la forte proportion de variants génétiques des hautes terres, le type des hautes terres a pu être rapidement réassemblé. L'adaptation s'est probablement produite en quelques millénaires, grâce au mélange génétique ancien. « L'ensemble complet des gènes nécessaires pour s'adapter aux hautes terres était déjà largement présent dans la population et n'avait plus qu'à être réassemblé dans les hautes terres », explique Vangestel.
L'étude montre que les espèces peuvent s'adapter particulièrement rapidement, mais seulement si elles disposent des bons variants génétiques formés dans un passé lointain.
