Plusieurs espèces d’araignées des cavernes dépourvues d’yeux peuvent percevoir la lumière car elles conservent les gènes responsables de la perception visuelle. Ces photorécepteurs vous sauvent la vie car quitter la grotte par erreur signifierait votre mort : ils ne tolèrent pas l’air sec.
Les zoologistes ont découvert que plusieurs espèces d’araignées des cavernes sans yeux du genre Leptonetela conservent la capacité de percevoir la lumière. Au cours d’expériences successives, ces arthropodes ont évité les zones éclairées et ont également conservé les gènes responsables de la perception visuelle.
Comme indiqué dans un article de la revue Science Advances, les représentants du genre Leptonetela, adaptés à la vie dans les profondeurs des grottes, tolèrent mal l’air sec, ce qui explique probablement pourquoi la capacité de détecter la lumière les empêche de se diriger accidentellement vers la sortie. de la grotte, où ils mourraient par manque de liquide. Cependant, on ne sait toujours pas où se trouvent exactement les photorécepteurs des araignées sans yeux.
Trogobliontes
La vision dans les profondeurs des grottes est presque inutile, c’est pourquoi de nombreuses créatures qui y passent toute leur vie (on les appelle troglobiontes) en cours d’évolution ont complètement ou partiellement perdu la capacité de voir, dans certains cas même leurs yeux.
Un exemple est celui des araignées du genre Leptonetela, dont les représentants habitent les paysages karstiques et les grottes des Balkans et du sud-ouest de la Chine. Ces arthropodes présentent divers degrés de réduction de la vision.
À une extrémité du spectre se trouvent les espèces qui conservent six de leurs huit yeux fonctionnels (tout en perdant la paire centrale d’yeux frontaux que les araignées utilisent lorsqu’elles chassent), et à l’autre se trouvent les espèces dont les yeux ont complètement disparu sans laisser de trace.
sentir la lumière
Une équipe de zoologistes dirigée par Jie Liude l’Université du Hubei, a suggéré que même les araignées du genre Leptonetela qui ont complètement perdu leurs yeux pourraient conserver la capacité de percevoir la lumière, comme certains poissons des cavernes et invertébrés.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont mené une série d’expériences avec dix espèces de Leptonetela provenant de grottes situées sur le plateau du Yunnan-Guizhou, dans le sud de la Chine.
Cinq d’entre eux vivent près de l’entrée des grottes, là où pénètre la lumière du soleil. Ces espèces conservent six yeux fonctionnels. Les cinq autres espèces analysées vivent dans les profondeurs des grottes, où il fait toujours sombre ; Dans deux d’entre eux, les yeux sont réduits à des points clairs, et dans trois d’entre eux, il n’en reste plus rien.
Les chercheurs ont placé chaque araignée expérimentale dans un récipient en plastique séparé, dont la moitié laissait passer la lumière et l’autre non. Après cela, les auteurs ont vérifié quel côté l’arthropode choisirait.
Expérience dans une grotte
Le test a été réalisé avec 20 individus de chaque espèce près de l’entrée de la grotte, où pénétrait un peu de lumière solaire (éclairant la moitié transparente du récipient), et dans ses profondeurs, où régnait l’obscurité totale.
À l’entrée de la grotte, entre 85 et 100 pour cent des individus de chacune des dix espèces ont choisi le côté obscur du récipient, quel que soit le degré de réduction de leurs yeux.
Et dans la partie la plus profonde de la grotte, où, en raison du manque de soleil, les deux moitiés du récipient restaient sombres, les araignées n’ont montré aucune préférence pour l’une ou l’autre moitié.
Ainsi, même les représentants du genre Leptonetela, aux yeux considérablement réduits ou absents, conservaient la capacité de détecter la lumière et de s’en cacher.
Problème d’humidité
Les auteurs suggèrent que les espèces de Leptonetela vivant au fond des grottes sont adaptées à un air dont l’humidité relative dépasse généralement 99 pour cent. Dans ce cas, la capacité de détecter la lumière peut leur permettre d’éviter de pénétrer dans des grottes trop sèches pour eux.
Pour tester cette idée, les chercheurs ont mené une expérience avec des araignées qui vivent près de l’entrée de la grotte et avec celles qui préfèrent ses parties profondes. Les individus expérimentaux ont été placés un à un dans des récipients en plastique à l’entrée ou dans les profondeurs de la grotte.
Après 24 heures, tous les spécimens qui préféraient les profondeurs de la grotte étaient vivants, mais seulement 53,13 pour cent et 13,33 pour cent de leurs proches, respectivement, ont survécu à l’entrée de la grotte.
Lorsque l’expérience a été répétée, donnant aux araignées accès à l’eau, tous les spécimens expérimentaux des quatre espèces ont survécu.
Ainsi, pour les araignées du genre Leptonetela, spécialisées dans la vie dans les profondeurs des grottes, même un bref séjour dans un environnement sec est mortel, ce qui explique pourquoi elles restent le plus loin possible des entrées des grottes.
Analyse génétique
Ensuite, Jie Liu et ses collègues se sont réunis transcriptomes de dix membres du genre Leptonetela. En utilisant les données pour l’analyse phylogénétique, les chercheurs ont conclu que les dix espèces (représentant seulement environ dix pour cent de la diversité totale du genre) descendaient d’un ancêtre commun qui vivait dans le miocèneil y a plus de 20,8 millions d’années.
Leurs descendants ont été divisés en deux clades : l’un comprend chacun deux espèces, qui vivent à l’entrée des grottes et dans les profondeurs, et l’autre, trois espèces chacun, à la fois celles proches de la surface et celles qui préfèrent les profondeurs (totalement sombres). parties des grottes.
Ainsi, les araignées du genre Leptonetela sont entrées de manière répétée et indépendante dans les grottes et ont perdu la vue. Cela s’est probablement produit le plus fréquemment au milieu du Miocène (il y a 20 à 15,5 millions d’années) et au début du Pliocène (il y a 4,2 millions d’années).
Sensible à l’humidité
Dans la dernière étape, les auteurs ont également analysé les transcriptomes de dix espèces du genre Leptonetela incluses dans l’échantillon pour découvrir comment treize gènes nucléaires responsables de la phototransduction (la conversion de la lumière en signaux électriques dans les cellules sensibles à la lumière) fonctionnent.
Il s’est avéré que les voies moléculaires fonctionnelles de la perception visuelle étaient conservées non seulement chez les araignées vivant à l’entrée, mais aussi chez leurs parents vivant dans les profondeurs des grottes. Cinq gènes liés à ces voies sont conservés chez les dix espèces de Leptonetela étudiées.
Cela conforte l’idée selon laquelle même les araignées qui ont perdu la vue et les yeux ont conservé les mécanismes moléculaires qui leur permettent de voir la lumière. De plus, au moins six gènes de phototransduction, présents simultanément chez six membres du genre, sont soumis à une forte sélection purificatrice, ils ne peuvent donc pas être considérés comme des vestiges.
Perception confirmée
Les résultats de l’étude montrent que même les espèces d’araignées sans yeux du genre Leptonetela conservent la capacité de détecter la lumière (même si l’on ne sait pas exactement où se trouvent leurs photorécepteurs).
Cette capacité aide ces arthropodes à rester dans les profondeurs bien humides des grottes et à éviter les zones proches de l’entrée où la lumière du soleil pénètre et où il fait trop sec pour eux.
Des expériences supplémentaires utilisant un labyrinthe en Y ont démontré que les membres du genre Leptonetela peuvent estimer l’humidité relative de l’air.
Cependant, ces araignées ont tendance à choisir des zones plus sèches (sans doute pour éviter d’être emportées), cette capacité ne peut donc pas garantir qu’elles ne s’approcheront pas trop près de l’entrée.
Ainsi, pour ne pas mourir par manque d’humidité, les araignées du genre Leptonetela dépendent principalement de leur capacité à percevoir la lumière. Très probablement, pour la même raison, une capacité similaire a été préservée chez d’autres invertébrés des cavernes.
Référence
Les araignées Leptonetela sans yeux vivant dans les cavernes dépendent toujours de la lumière. Kai Wang et coll. Science Advances, 20 décembre 2023, Vol 9, Numéro 51. DOI : 10.1126/sciadv.adj0348
(Une version antérieure de cet article a été publiée le 6 janvier 2024.)