Des recherches pionnières sur les papillons, basées sur l’IA, ont exploré l’évolution sous-étudiée des femelles et alimentent le débat entre les pères fondateurs de l’évolution.
L’étude de l’Université d’Essex, publiée dans Biologie des communications—explore une controverse entre les scientifiques victoriens Charles Darwin et Alfred Russel Wallace.
Darwin pensait que les mâles avaient plus de variations, car les femelles choisissaient souvent des partenaires en fonction de leur apparence masculine. Alors que Wallace pensait que la sélection naturelle entre les sexes était le principal facteur de différence.
Depuis plus d’un siècle, les scientifiques ont principalement étudié les mâles parce que leurs différences sont plus évidentes, tandis que les femelles, avec des changements évolutifs plus subtils, ont été moins étudiées.
En utilisant un apprentissage automatique de haute technologie, le Dr Jennifer Hoyal Cuthill a examiné plus de 16 000 papillons mâles et femelles, avec des collaborateurs du Musée d’histoire naturelle et de l’institut de recherche en IA Cross Labs, Cross Compass. C’est la première fois que les différences visuelles entre les sexes sont explorées chez cette espèce, qui vit en Asie du Sud-Est et en Australasie.
Les papillons Birdwing ont été choisis pour cette étude en raison de leurs motifs de couleurs d’ailes spectaculaires et des différences entre mâles et femelles.
Le Dr Cuthill, de l’École des sciences de la vie, a déclaré : « C’est une période passionnante, où l’apprentissage automatique permet de nouveaux tests à grande échelle sur des questions de longue date dans la science de l’évolution.
« Pour la première fois, nous sommes en mesure de mesurer l’étendue visible de l’évolution pour tester l’ampleur des variations présentes dans différents groupes biologiques et parmi les hommes et les femmes. L’apprentissage automatique nous donne de nouvelles informations sur les processus évolutifs qui génèrent et maintiennent la biodiversité », y compris dans les groupes historiquement négligés.
L’étude a examiné des photographies de papillons provenant des collections du Musée d’histoire naturelle, qui montrent une gamme de caractéristiques, comme la forme des ailes, les couleurs et les motifs, chez plusieurs espèces. Elle a révélé que même si les mâles ont souvent des formes et des motifs plus distincts, les mâles et les femelles contribuent tous deux à la diversité globale.
La recherche a montré que les modèles évolutifs prédits par Darwin et Wallace ont été découverts chez les papillons, montrant que les mâles et les femelles contribuent à la diversité entre les espèces. Les mâles présentaient une apparence plus variée, ce qui correspond à l’idée de Darwin selon laquelle les femelles choisissent leurs partenaires en fonction de ces caractéristiques.
Cependant, l’apprentissage profond a également révélé des variations subtiles chez les femmes, ce qui correspond aux prédictions de Wallace sur la sélection naturelle permettant la diversité des phénotypes féminins.
Le Dr Cuthill a déclaré : « Les ailes d’oiseaux ont été décrites comme parmi les plus beaux papillons du monde. Cette étude nous donne de nouvelles informations sur l’évolution de leur diversité remarquable mais menacée.
« Dans cette étude de cas de photographies de papillons à ailes d’oiseaux, c’est le sexe qui semble avoir entraîné le plus grand changement évolutif, y compris des formes, des couleurs et des motifs masculins extrêmes. Cependant, au sein du groupe des papillons à ailes d’oiseaux, nous avons trouvé des exemples contrastés où les papillons à ailes d’oiseaux femelles sont plus diversifiés en phénotype visible que les mâles, et vice versa.
« La grande diversité visible parmi les papillons mâles confirme l’importance réelle de la sélection sexuelle depuis le choix du partenaire femelle sur la variation mâle, comme suggéré à l’origine par Darwin. Les cas où les papillons femelles sont visiblement plus diversifiés que les mâles de leur espèce, soutiennent une autre, importante rôle de la variation femelle naturellement sélectionnée dans la diversité inter-espèces, comme le suggère Wallace.
« Les études à grande échelle sur l’évolution utilisant l’apprentissage automatique offrent de nouvelles opportunités pour résoudre les débats qui sont en suspens depuis la fondation de la science évolutionniste. »
Plus d’information:
Contributions masculines et féminines à la diversité parmi les images de papillons ailes d’oiseau, Biologie des communications (2024). DOI : 10.1038/s42003-024-06376-2