Une nouvelle étude génétique et statistique complète menée par des chercheurs de l’Université du Kansas révèle que deux groupes de geais des broussailles, l’un au Mexique et l’autre au Texas, méritent le statut d’espèces indépendantes. Le papier, paru dans Biologie systématiqueutilise également des données génomiques pour esquisser une histoire naturelle des geais des broussailles, montrant comment les changements géographiques au cours des millénaires ont divisé et reconnecté des groupes d’oiseaux, influençant le flux de gènes entre eux.
« Les geais broussailles sont des cousins des geais bleus », a déclaré l’auteur principal Devon DeRaad, doctorant à l’Institut de la biodiversité et au Musée d’histoire naturelle de la KU. « Dans l’ouest des États-Unis, ce sont des oiseaux de basse-cour communs pour les gens, semblables aux geais bleus qui prennent des cacahuètes de votre mangeoire. Ce sont des oiseaux excitants parce qu’ils sont charismatiques – ils viendront à votre mangeoire et interagiront. Ils sont geais, donc ils sont extrêmement intelligents, et ils ont l’une des meilleures mémoires spatiales de tous les oiseaux. Ils peuvent se souvenir de milliers d’endroits où ils ont caché des graines et des choses comme ça.
Selon l’étude, le séquençage génétique à KU des geais des broussailles collectés il y a des décennies révèle la présence de deux nouvelles espèces distinctes chez Aphelocoma, le genre des geais des broussailles : A. sumichrasti, une espèce endémique « phénotypique, comportementale et génétiquement unique » du sud du Mexique ; et A. texana, « une espèce endémique du Texas dont la conservation est préoccupante ».
Alors que la population mexicaine de geais des broussailles était un « slam dunk » pour le statut de l’espèce, DeRaad a déclaré que la population de geais des broussailles au Texas était moins nette.
« Nous ne savions pas à quel point c’était différent », a-t-il déclaré. « C’est un peu une population isolée sur le plateau d’Edwards au Texas, une petite région restreinte du Texas. Il a été nommé comme une sous-espèce, il y a donc de petites différences phénotypiques de taille et de couleur, mais il ne semble pas trop différent de Mais nous avons ce grand échantillonnage géographique et nous avons séquencé des oiseaux à proximité, mais au large du plateau d’Edwards, et ils sont totalement différents et il ne semble pas y avoir de flux de gènes. Nous avons fait autant d’analyses que nous pouvions penser pour prouver rigoureusement que nous avons tort, mais tout indique que cette population du Texas est totalement distincte et évolue sur sa propre trajectoire isolée. »
DeRaad s’est d’abord intéressé à la biodiversité des geais des broussailles après avoir appris que la variété de spécimens dans les collections des musées indiquait qu’il pourrait exister plus d’espèces de geais des broussailles que celles actuellement reconnues.
« Mon conseiller de premier cycle avait déjà publié des articles sur ce groupe d’oiseaux et m’avait dit que vous pouvez regarder les spécimens et voir qu’il existe des populations de geais de Woodhouse du Mexique et d’autres endroits qui semblent totalement différents, mais ils sont tous reconnus comme faisant partie de une seule espèce », a déclaré DeRaad. « Mon objectif était d’utiliser des méthodes génétiques pour mon doctorat et de séquencer l’ADN de ces oiseaux pour déterminer combien d’espèces il y a réellement. »
En tant qu’étudiant diplômé à KU, DeRaad a accédé à des échantillons génétiques de geais des broussailles collectés il y a des décennies par le co-auteur A. Town Peterson, conservateur principal à l’Institut de la biodiversité et professeur émérite universitaire au Département d’écologie et de biologie évolutive.
« Il a collecté les spécimens pour sa thèse entre 1989 et 1992 environ, et c’était au tout début des prélèvements de tissus à partir de spécimens », a déclaré DeRaad. « Auparavant, vous ramassiez les oiseaux et les remplissiez de coton pour en faire des spécimens de musée – la peau et les plumes sont très stables et iront bien dans un tiroir sans traitement s’ils sont tenus à l’écart de la lumière et des insectes. Mais avant les gens étaient faire des analyses d’ADN, ils ne savaient pas garder les tissus. Donc, c’est vraiment cool que Town ait publié des analyses sur ces oiseaux il y a environ 30 ans avec certaines des premières méthodes d’ADN, et nous sommes capables d’utiliser littéralement les mêmes tissus pour cette étude. »
En plus de Peterson, les co-auteurs de DeRaad étaient Robert Moyle, conservateur principal au Biodiversity Institute de KU; John McCormack, de l’Occidental College; et Nancy Chen, de l’Université de Rochester.
Après que DeRaad ait échantillonné l’ADN des geais des broussailles, il a ensuite travaillé avec le KU Genome Sequencing Core pour séquencer des milliers de morceaux d’ADN partagés à travers les génomes des oiseaux. En plus de déterminer le statut d’espèce d’A. sumichrasti et d’A. texana, DeRaad et ses collègues ont cherché à faire la lumière sur l’histoire naturelle des geais des broussailles et à dessiner un arbre évolutif plus précis pour les oiseaux.
Par exemple, l’équipe a trouvé deux espèces de geai des broussailles vivant sur un arbre génétique avec des branches enroulées, montrant « des signatures complexes du flux de gènes anciens et modernes entre le geai des broussailles de Californie (Aphelocoma californica) et le geai des broussailles de Woodhouse (Aphelocoma woodhouseii) qui se traduisent par des arbres génétiques discordants dans les génomes de l’espèce malgré un soutien clair pour leur isolement global et le statut de l’espèce. »
Les preuves de croisement entre les deux espèces de geais des broussailles pourraient traditionnellement empêcher les scientifiques de les considérer comme des espèces distinctes, mais pas dans ce cas.
« Nous arrivons à une compréhension plus nuancée de ce qu’est une espèce, tenant compte de la réalité biologique selon laquelle l’évolution est plus compliquée que même les personnes qui l’étudient ne pourraient l’imaginer », a déclaré DeRaad. « Ces lignées sont constamment en train de diverger et de se reconstituer. »
En Amérique du Nord, les auteurs ont déclaré que de nombreuses histoires de « spéciation complexe » sont dues à des périodes glaciaires répétées lorsque les glaciers divisent les populations – provoquant une divergence génétique – puis se retirent, laissant un habitat continu où ces populations pourraient se croiser.
« Essayer de reconstruire ce n’est pas simple », a déclaré DeRaad. « Nous n’avons pas de machine à voyager dans le temps, nous ne pourrons donc jamais tout reconstruire avec précision minute par minute, mais en étant capables d’obtenir des données génomiques à partir de milliers de morceaux d’ADN de tout le génome, nous avons beaucoup plus de puissance statistique pour essayez de reconstituer ces événements que nous ne l’avons fait il y a seulement 10 à 15 ans, avant que la technologie de séquençage ne soit aussi bonne et abordable. »
Devon A DeRaad et al, Combining Species Delimitation, Species Trees, and Tests for Gene Flow Clarifies Complex Speciation in Scrub-Jays, Biologie systématique (2022). DOI : 10.1093/sysbio/syac034