Comment une association improbable crevette-mante-palourde viole un principe biologique

Selon une étude de l’Université du Michigan, lorsque les palourdes parient sur la vie avec un tueur, leur chance peut parfois tourner.

Une question récurrente en écologie est de savoir comment autant d’espèces différentes peuvent cohabiter, c’est-à-dire vivre ensemble, au même moment et au même endroit. Une théorie influente, appelée principe d’exclusion compétitive, suggère qu’une seule espèce peut occuper une niche particulière dans une communauté biologique à un moment donné.

Mais dans la nature, les chercheurs trouvent de nombreux exemples d’espèces différentes qui semblent occuper les mêmes niches au même moment, vivre dans les mêmes microhabitats et consommer la même nourriture.

Teal Harrison, étudiante diplômée en écologie et biologie évolutive de l’UM, et son conseiller Diarmaid Ó Foighil ont examiné un tel cas : une communauté hautement spécialisée de sept espèces de palourdes marines vivant dans les terriers de leur espèce hôte, une crevette-mante prédatrice.

Six de ces sept espèces de palourdes, appelées palourdes yoyo, s’attachent aux parois du terrier de la crevette à l’aide d’un long pied qui leur permet de bondir, comme un yoyo, loin du danger. La septième espèce de palourde, une proche parente des palourdes yoyo, possède une niche distincte à l’intérieur du terrier, dans la mesure où elle s’attache directement au corps de la crevette-mante hôte et ne fait pas de yoyo. Les chercheurs se sont demandés comment cette communauté inhabituelle de palourdes persiste.

« Nous nous trouvons dans une situation remarquable où toutes ces espèces de palourdes partagent non seulement le même hôte, mais la plupart d’entre elles ont également évolué, ou se sont spécifiées, sur cet hôte. Comment est-ce possible ? », a déclaré Ó Foighil, également conservateur des mollusques au Musée de zoologie de l’UM.

Lorsque Harrison a effectué des prélèvements sur le terrain de ces espèces de palourdes dans des terriers de crevettes-mantes, ses résultats ont contredit les attentes théoriques : tous les terriers qui contenaient plusieurs espèces de palourdes étaient composés uniquement de palourdes yoyo des parois du terrier. Et lorsque l’espèce de palourde attachée à l’hôte a été ajoutée au mélange lors d’une expérience en laboratoire, la crevette-mante a tué toutes les palourdes des parois du terrier.

Cela va à l’encontre des attentes théoriques, affirment les chercheurs. Selon le principe d’exclusion compétitive, les espèces qui évoluent pour vivre dans des niches différentes devraient vivre ensemble plus fréquemment que les espèces qui occupent la même niche. Mais les données de Harrison, publié dans le journal PairJsuggèrent que l’évolution d’une nouvelle niche attachée à l’hôte a paradoxalement conduit à l’exclusion écologique, et non à la cohabitation, parmi ces palourdes commensales.

« La sarcelle a donné lieu à deux séries de résultats inattendus. L’un d’eux est que l’espèce qui devrait cohabiter avec les palourdes yoyo ne l’est pas. Le deuxième résultat inattendu est que l’hôte peut devenir incontrôlable », a déclaré Ó Foighil. « Ce qui est intéressant, c’est que le seul survivant était une palourde attachée au corps de la crevette-mante. Tout ce qui se trouvait sur la paroi du terrier, elle le tuait. Elle est même sortie du terrier et a tué une palourde qui s’était égarée. »

Le principe d’exclusion compétitive prédit que les six espèces de palourdes yoyo (qui partagent la niche des parois du terrier) co-occuperont les terriers de leurs hôtes moins fréquemment entre elles qu’avec les espèces de palourdes attachées à l’hôte (différenciées par niche). Harrison a testé cette prédiction en recensant sur le terrain les populations de la lagune Indian River, en Floride. Cela impliquait de capturer soigneusement les crevettes-mantes hôtes à la main et d’échantillonner leurs terriers à la recherche de palourdes à l’aide d’une pompe à appât en acier inoxydable.

Harrison a ensuite construit des terriers artificiels en laboratoire où elle a pu étudier de près le comportement des palourdes commensales avec et sans une crevette-mante hôte. Moins de trois jours après l’installation, presque toutes les palourdes dans le terrier de la crevette-mante étaient mortes.

« C’était très surréaliste », a déclaré Harrison. « Honnêtement, je n’avais même pas réalisé qu’ils avaient été mangés tout de suite, car c’était très loin de ce à quoi je m’attendais. Ce sont des organismes commensaux, ils cohabitent avec ces crevettes-mantes dans la nature, et il n’y avait aucun moyen de savoir si ce comportement se produisait déjà de cette façon dans la nature ou non. Je ne m’y attendais tout simplement pas. »

Harrison était dévasté. Ó Foighil était excité.

« Teal était naturellement désemparée lorsque l’expérience a « échoué » après tous ses efforts, mais j’étais enthousiaste », a déclaré Ó Foighil. « Lorsqu’on obtient un résultat scientifique complètement inattendu, cela peut potentiellement nous révéler quelque chose de totalement nouveau et d’important. »

Les chercheurs affirment que le mécanisme d’exclusion, qui bloque la cooccurrence des palourdes attachées aux parois du terrier et à l’hôte, n’est pas encore clair. L’une des raisons pourrait être que, pendant le stade larvaire, les palourdes attachées aux parois du terrier recrutent des palourdes dans des terriers différents de ceux des palourdes attachées à l’hôte. Mais il pourrait également s’agir d’une survie différentielle dans les assemblages de terriers qui contiennent à la fois des palourdes attachées aux parois du terrier et à l’hôte, c’est-à-dire que potentiellement, une population mixte de palourdes déclenche une réaction mortelle chez l’hôte, a déclaré Ó Foighil.

Les chercheurs vont maintenant étudier ce qui s’est passé. Il se pourrait que ce soit un artefact de la configuration du laboratoire, a déclaré Ó Foighil. Ou cela pourrait indiquer aux chercheurs que dans certaines conditions, l’association commensale des palourdes yoyo des parois du terrier et de l’hôte prédateur peut « se briser de manière catastrophique », a-t-il déclaré.

« C’était plutôt cool d’avoir une découverte qui était contraire à ce que nous attendions sur la base de la théorie de l’évolution, et c’était non seulement contraire à nos attentes théoriques, mais cela s’est produit d’une manière tellement dramatique », a déclaré Harrison.

Les chercheurs ont proposé deux études de suivi. La première vise à déterminer si les deux types de commensaux peuvent recruter des larves dans les mêmes terriers hôtes. La seconde vise à vérifier si la crevette-mante elle-même est la coupable : son comportement prédateur change-t-il lorsque l’espèce attachée à l’hôte est ajoutée à son terrier ?

Les co-auteurs de l’étude incluent Ryutaro Goto de l’Université de Kyoto, qui a initié cette ligne de travail en tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire d’Ó Foighil, et Jingchun Li de l’Université du Colorado, également ancien étudiant diplômé du laboratoire d’Ó Foighil.