Des scientifiques cassent des œufs en forgeant un puzzle évolutif

Alors que de nombreux humains se préparent à déballer leurs œufs de Pâques, les scientifiques ont résolu l’une des plus grandes affaires criminelles de la nature, un scandale de contrefaçon d’œufs qui a duré deux millions d’années. Leurs conclusions suggèrent que les victimes de cette fraude pourraient maintenant prendre le dessus.

Partout dans le monde, de nombreux oiseaux évitent les coûts de la parentalité en pondant leurs œufs dans le nid d’autres espèces. Ce mode de vie, appelé « parasitisme du couvain », présente de nombreux avantages mais présente également des défis tels que la façon de convaincre les autres espèces d’accepter un œuf étranger. De nombreux parasites du couvain y parviennent en imitant les couleurs et les motifs des œufs de leur hôte, mais certains exploitent les soins de plusieurs espèces hôtes différentes dont les œufs ont tous un aspect différent.

Comment alors une seule espèce d’oiseau parasite du couvain peut-elle imiter simultanément les œufs de plusieurs espèces d’oiseaux différentes pour les inciter à élever leurs petits ? Et comment ces faussaires parasites transmettent-ils cette faculté à leurs petits malgré les métissages entre oiseaux élevés par des hôtes différents ?

Ces questions intriguent les scientifiques depuis plus d’un siècle. Aujourd’hui, des recherches génétiques menées par une équipe internationale dirigée par le professeur Claire Spottiswoode du département de zoologie de l’Université de Cambridge et de l’Institut FitzPatrick d’ornithologie africaine de l’Université du Cap ; et le professeur Michael Sorenson de l’Université de Boston, ont fait une percée majeure, et leurs découvertes pourraient être une mauvaise nouvelle pour les faussaires d’œufs.

L’étude, publiée aujourd’hui dans PNAS, axé sur la génétique du mimétisme des œufs chez le pinson coucou, une espèce qui adopte un mode de vie parasite du couvain et exploite de nombreuses espèces de parulines à travers l’Afrique. La recherche révèle que les pinsons coucou femelles héritent de leur capacité à imiter l’apparence des œufs de leurs hôtes de leur mère, via le chromosome W spécifique à la femelle (analogue au chromosome Y spécifique au mâle chez l’homme).

Un tel «  héritage maternel  » permet aux pinsons coucous d’éviter le risque d’hériter des mauvais gènes de mimétisme d’un père élevé par un hôte différent, et a ainsi permis à des lignées distinctes de femelles pinsons coucous de développer un mimétisme spécialisé des œufs de plusieurs espèces hôtes différentes. De telles dupes mimiques invitent les parents à accepter un œuf parasite comme le leur plutôt que de le jeter hors du nid, et ont donc été cruciaux pour le succès de ces oiseaux africains.

Mais les chercheurs pensent que cette «architecture génétique» établie de longue date de l’héritage maternel pourrait revenir hanter les pinsons coucous. Le Dr Spottiswoode a déclaré : « Dans cette course aux armements coévolutionnaire particulière entre les espèces, la sélection naturelle a créé une arme à double tranchant.

« Alors que l’hérédité maternelle a permis aux pinsons coucous d’exploiter plusieurs espèces d’hôtes, il est probable que cela ralentisse leur capacité à évoluer des contre-adaptations à mesure que leurs hôtes développent de nouvelles défenses. En particulier, les parasites sont confrontés à un défi de taille car certaines espèces hôtes ont en retour évolué une étonnante diversité de la couleur des œufs et des «signatures» de motifs, qui aident les hôtes à distinguer leurs propres œufs des mimiques parasites.

Les données de terrain ont été recueillies sur un site d’étude dans le sud de la Zambie avec le Dr Wenfei Tong et le Dr Gabriel Jamie de l’Université de Cambridge et Ailsa Green, Silky Hamama, Ian Taylor et Collins Moya de la communauté environnante en Zambie. Les pinsons coucous de cette région trompent quatre espèces différentes de parulines avec un effet dévastateur : si les parents hôtes ne parviennent pas à détecter et à éliminer un œuf parasite dans leur nid, le jeune pinson coucou surpasse généralement les propres nouveau-nés des hôtes, qui meurent bientôt de faim.

L’équipe a collecté des échantillons d’ADN de 196 pinsons coucous de 141 nids appartenant aux quatre espèces de parulines et a étudié la majorité en séquençant des milliers de segments courts à travers leurs génomes.

Dans leur lutte contre les faussaires, les parulines sont devenues des contrôleurs de qualité qualifiés, rejetant les œufs qui diffèrent des leurs par leur couleur et leur motif, et les quatre espèces ont développé la capacité de déposer des « signatures » uniques sur leurs propres œufs pour améliorer leur détection. d’intrus. Les prinias aux flancs fauves, par exemple, pondent des œufs avec des arrière-plans bleus, blancs, rouges ou vert olive recouverts d’une variété de motifs.

Les pinsons coucous ont répondu non seulement en imitant évolutivement les œufs de leurs différentes espèces hôtes, mais ils se sont également diversifiés davantage pour imiter au moins certaines des variations de type signature observées dans les œufs de différentes femelles au sein de chaque espèce hôte. L’équipe a établi que les deux capacités sont transmises par héritage maternel, validant finalement une hypothèse proposée pour la première fois en 1933 par des ornithologues se demandant comment le coucou commun en Europe était également capable d’imiter les œufs de plusieurs espèces hôtes différentes.

Des faussaires face à un avenir incertain ?

Les chercheurs pensent que les pinsons coucous sont désormais confrontés à une lutte difficile car ils ne peuvent pas recombiner les différents traits de contrefaçon développés par leurs lignées familiales distinctes. Par exemple, deux lignées différentes de mères de pinsons coucous ont développé des œufs avec des arrière-plans bleus ou rouges, en réponse évolutive à une diversité similaire chez leurs hôtes prinia aux flancs fauves, mais il n’y a aucune preuve qu’elles peuvent créer le mélange précis de pigments nécessaires. pour produire les œufs vert olive que certaines femelles hôtes peuvent produire.

Dans une étude précédente, le professeur Spottiswoode a découvert qu’une proportion croissante d’œufs pondus par des hôtes prinia aux flancs fauves sont vert olive, ce qui suggère que cela fait partie d’une riposte évolutive accélérée. Comme prévu, l’équipe a découvert que ces oiseaux hôtes transmettent leurs capacités anti-fraude de « signature d’œuf » par un processus génétique différent (hérédité biparentale) de celui utilisé par les pinsons coucous.

Spottiswoode a déclaré: « Les pinsons coucou manquent d’une puissante source de nouveauté évolutive et cela pourrait s’avérer coûteux dans cette course aux armements en cours. La façon dont ils héritent de leur capacité à imiter les œufs hôtes a un inconvénient en rendant probablement les défenses des parulines plus efficaces et limitant la capacité de réponse du parasite.

« Nous pouvons voir l’émergence de signatures d’œufs infalsifiables qui pourraient forcer les pinsons coucous à passer à d’autres espèces d’hôtes naïfs. Ou les oiseaux parasites pourraient devenir de plus en plus dépendants de jeunes individus hôtes qui n’ont pas encore appris leurs propres signatures et sont mauvais pour repérer les espèces incompatibles. des œufs. »

L’étude soutient que «la sélection à partir des défenses de l’hôte a poussé les pinsons coucous à transférer le contrôle de l’apparence des œufs à la partie du génome héritée de la mère» il y a au moins 2 millions d’années.