L’événement qui a anéanti les dinosaures n’était pas si mauvais. L’environnement de faible luminosité provoqué par l’impact météorique il y a environ 66 millions d’années a favorisé la propagation de champignons qui se nourrissent de matière organique, alors abondante alors que les plantes et les animaux mouraient en masse.
C’était l’occasion rêvée pour l’ancêtre d’un groupe de fourmis de se lancer dans la culture de ces micro-organismes, selon une étude publié le 3 octobre dans le journal Science.
« L’origine des fourmis productrices de champignons était relativement bien comprise, mais il manquait une chronologie plus précise pour ces micro-organismes. Le travail fournit la plus petite marge d’erreur à ce jour pour l’émergence de ces souches fongiques, que l’on pensait auparavant plus récentes. « , explique André Rodrigues, professeur à l’Institut des biosciences de l’Université d’État de São Paulo (IB-UNESP) à Rio Claro, Brésil, et l’un des auteurs de l’article.
La datation a été rendue possible grâce à l’analyse des éléments dits ultraconservés (UCE) du génome de 475 espèces fongiques cultivées par les fourmis et collectées dans différentes régions des Amériques. Les UCE sont des régions qui restent dans le génome tout au long de l’évolution d’un groupe, dérivées de ses plus anciens ancêtres.
« Dans ce cas, nous nous sommes intéressés aux régions proches de ces éléments. Elles montrent les différences les plus récentes entre espèces et permettent de tracer une lignée évolutive assez précise », ajoute Pepijn Wilhelmus Kooij, chercheur à l’IB-UNESP.
Grâce à cette méthode, il a été possible d’établir l’émergence quasi simultanée de deux lignées fongiques distinctes du même ancêtre des fourmis coupeuses de feuilles d’aujourd’hui (un groupe connu sous le nom d’Attini) il y a 66 millions d’années.
Les spécialistes du mutualisme entre champignons et fourmis soutiennent depuis longtemps que le début de cette relation définit l’émergence de l’agriculture, des dizaines de millions d’années avant que les humains ne commencent à domestiquer les plantes, il y a à peine 12 000 ans.
L’étude a également révélé l’émergence d’un ancêtre des champignons coralliens, un deuxième groupe qui a commencé à être cultivé par les fourmis il y a 21 millions d’années. Le champignon tire son nom du fait qu’il forme des structures qui ressemblent à des colonies miniatures de coraux marins.
Mutualisme
Les résultats confortent l’hypothèse selon laquelle les champignons avaient déjà subi une pré-adaptation avant d’être cultivés par les fourmis. Il est probable, soulignent les auteurs, que l’ancêtre du groupe des fourmis coupeuses de feuilles vivait à proximité immédiate des champignons, soit à l’intérieur des colonies, soit même en les récoltant de temps en temps pour se nourrir d’eux ou de leurs produits.
« Mais les champignons ne constituaient pas une partie essentielle du régime alimentaire des fourmis. La pression exercée par l’impact du météore a peut-être transformé cette relation en un mutualisme obligatoire, dans lequel ces champignons en viennent à dépendre des fourmis pour se nourrir et se reproduire, tandis qu’au en même temps, les fourmis dépendent exclusivement des champignons comme source de nourriture », explique Rodrigues.
Aujourd’hui, quatre groupes différents de fourmis cultivent quatre types de champignons. Dans certains cas, les insectes modifient même la croissance du produit cultivé afin qu’il fournisse certains nutriments.
« Lorsque nous les cultivons en laboratoire, les champignons prennent la forme attendue d’hyphes. Cependant, à l’intérieur de la colonie, l’un de ces types d’hyphes gonfle et forme des structures semblables à des grappes de raisin, riches en sucres. Nous ne savons toujours pas comment ce sont les fourmis qui font ça », explique Kooij.
Pour Mauricio Bacci Junior, professeur à l’IB-UNESP et co-auteur de l’article, l’origine de la culture des champignons indique probablement une adaptation face à la pénurie nutritionnelle à laquelle étaient confrontées les fourmis à cette époque.
Avec l’abondance de champignons qui se répandent dans ce qui est aujourd’hui l’Amérique et le nombre réduit d’options en matière de sources de nourriture, ceux qui entretenaient déjà des relations possibles avec les fourmis ont fini par s’avérer plus utiles lorsqu’ils étaient cultivés.
« Pour se nourrir, le champignon décompose la matière organique transportée par les fourmis. À son tour, la fourmi consomme des substances produites par le champignon qu’elle ne pourrait obtenir d’aucune autre source. C’est comme si le champignon était l’estomac externe de l’insecte. » précise le chercheur, directeur adjoint du Centre de recherche sur la dynamique de la biodiversité et le changement climatique (CBioClima), l’un des Centres de recherche, d’innovation et de diffusion (RIDC).
Après cet événement fondateur, les fourmis champignonnistes, qui vivaient auparavant dans les forêts humides, ont subi une seconde pression sélective avec l’expansion du biome de type savane du Cerrado, il y a 27 millions d’années. Avec des zones plus ouvertes et plus arides, il y a eu une diversification de ces insectes agricoles, conduisant à la origine des fourmis coupeuses de feuilles d’aujourd’hui.
Cet événement a certainement aussi favorisé la diversification des champignons, qui sont devenus plus efficaces pour produire de la nourriture pour les fourmis et décomposer la matière organique.
À tel point que les enzymes produites par les champignons cultivés par les fourmis sont désormais étudiées pour leur potentiel biotechnologique à dégrader non seulement la matière organique mais aussi d’autres matériaux, dont les plastiques.
Plus d’informations :
Ted R. Schultz et al, La coévolution de l’agriculture champignon-fourmi, Science (2024). DOI : 10.1126/science.adn7179