Ce que l’ADN des poulpes nous apprend sur l’effondrement de la calotte glaciaire de l’Antarctique

Si nous voulons comprendre l’avenir, il est souvent utile de se tourner vers le passé. Et encore plus utile si vous utilisez l’ADN de poulpe pour explorer des mondes révolus depuis longtemps.

Il y a environ 125 000 ans, la Terre traversait sa dernière période chaude entre les périodes glaciaires. Les températures moyennes mondiales au cours de cette période interglaciaire étaient environ 0,5 à 1,5°C plus élevées que les niveaux préindustriels.

Cela présente de forts parallèles avec notre époque. Pour un tiers de 2023la température de la Terre est supérieure de 1,5 °C à celle de l’ère préindustrielle, en raison du changement climatique.

Pour presque 50 ans Les physiciens ont cherché à savoir si la vaste calotte glaciaire de l’Antarctique occidental s’était effondrée la dernière fois que les températures mondiales avaient été aussi élevées. Plutôt que de nous fier uniquement à des échantillons géologiques, nous nous sommes tournés vers l’ADN d’une petite pieuvre de l’Antarctique pour trouver des indices sur un passé profond.

L’ADN avait une réponse. Nos nouvelles recherches montrent que oui, il s’est très probablement effondré.

La calotte glaciaire de l’Antarctique occidental est très sensible au réchauffement. S’il fond, il contient suffisamment d’eau pour faire monter le niveau de la mer de 3,3 à 5 mètres.

Des poulpes et des calottes glaciaires géantes

Les enregistrements de sédiments et d’autres carottes de glace nous montrent que la calotte glaciaire a reculé à un moment donné au cours du dernier million d’années, à la fin du Pléistocène, mais le moment exact et l’étendue de tout effondrement restent ambigus.

Pour obtenir une réponse plus précise, nous nous sommes tournés vers la génétique des céphalopodes.

L’ADN de chaque organisme est un livre d’histoire et nous disposons désormais de la technologie pour le lire. Nous pouvons utiliser l’ADN pour remonter le temps et déterminer le moment où différentes populations d’animaux se sont croisées.

La pieuvre de Turquet (Pareledone turqueti) est assez petite, pesant jusqu’à 600 grammes. Ils vivent sur les fonds marins tout autour de l’Antarctique, mais les individus ne s’éloignent pas de chez eux. L’Antarctique est si vaste que les populations de différentes régions ne peuvent généralement pas se croiser.

Au fond de l’Antarctique occidental se trouvent des failles dans les roches. À l’heure actuelle, celles-ci sont remplies par la calotte glaciaire, séparant les mers de Weddell, d’Amundsen et de Ross.

Si la glace fondait, des voies maritimes s’ouvriraient et relieraient ces bassins isolés. Les poulpes pourraient migrer directement dans ces régions et les preuves de leur reproduction seraient inscrites dans l’ADN.

Mais si la calotte glaciaire ne fondait pas, nous ne verrions que des signes de reproduction entre les populations de poulpes le long de la circonférence du continent.

Nous avons comparé les modèles d’ADN dans les génomes des poulpes de Turquet tout autour de l’Antarctique pour voir s’il existait des liens directs et uniques entre les populations de poulpes des mers de Weddell, d’Amundsen et de Ross. Nous avons utilisé des modèles statistiques pour déterminer si ces connexions pouvaient s’expliquer par leurs connexions actuelles autour de la côte antarctique.

L’histoire était claire dans l’ADN : oui, il y avait eu des liens directs entre ces trois populations de poulpes. Leurs liens ne pouvaient pas être statistiquement expliqués par des croisements autour de la côte antarctique actuelle. Ces populations ne pouvaient entrer en contact que par les voies maritimes désormais bloquées par la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental.

Plus intéressant encore, nous avons découvert pour la première fois des liens directs entre les trois populations au milieu du Pliocène, il y a 3 à 3,6 millions d’années, lorsque les températures étaient de 2 à 3°C plus élevées et le niveau de la mer 25 m plus élevé qu’aujourd’hui. Cela prend en charge preuves géologiques existantes que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental s’est effondrée à cette époque.

Les signatures ADN les plus récentes de connexions directes entre les poulpes de ces trois mers remontent à la dernière période interglaciaire, il y a environ 125 000 ans. Cela suggère que la calotte glaciaire s’est effondrée lorsque la température moyenne mondiale était environ 1,5 °C plus élevée que les niveaux préindustriels.

Nos travaux fournissent la première preuve empirique que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental pourrait commencer à s’effondrer si nous dépassions l’objectif de l’Accord de Paris de limiter le réchauffement à 1,5°C, voire 2°C.

Cette découverte a nécessité des efforts dans toutes les disciplines et dans tous les pays

Pour utiliser l’ADN animal comme indicateur des changements dans la calotte glaciaire, nous avons dû travailler sur plusieurs disciplines et plusieurs pays. Le rapprochement des physiciens et des biologistes a donné naissance à de nouvelles façons de répondre à des questions de longue date d’une importance vitale pour nous tous.

Nous nous sommes également tournés vers les collections des musées pour obtenir des échantillons. Certains remontaient à trois décennies, bien avant que les techniques de séquençage génétique et d’analyse que nous utilisions ne soient disponibles. Cela démontre l’importance vitale d’une préservation minutieuse des échantillons, liée aux métadonnées, avec des spécimens protégés pour un accès futur.

La science interdisciplinaire est difficile. Il faut du temps, des efforts et un esprit ouvert pour apprécier les nouvelles terminologies, échelles et approches. Les éditeurs de revues et les scientifiques peuvent être réticents à examiner de tels articles, car certains aspects de la recherche échapperont nécessairement à leur domaine d’expertise. Mais nous espérons que nos résultats montreront la valeur de cette approche.

Et après?

Nous espérons continuer à utiliser l’ADN comme proxy pour explorer d’autres régions de l’Antarctique dont l’histoire climatique est mal comprise.

Il y a un richesse d’informations sur le passé récent et lointain de l’Antarctique, également cachés dans d’autres types de données biologiques sur les lits de mousse et les profils de tourbe, les colonies d’animaux vertébrés et les invertébrés terrestres et marins vivants. À ce jour, très peu de ces archives biologiques ont été intégrées à notre compréhension des climats passés de l’Antarctique.

Alors que le monde se réchauffe à un rythme sans précédent, nous devons utiliser ce type d’approches pour comprendre ce qui est susceptible de se produire sur la glace.

Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.