Il y a environ 100 millions d’années, un groupe de papillons de nuit avant-gardistes a commencé à voler le jour plutôt que la nuit, profitant des fleurs riches en nectar qui avaient co-évolué avec les abeilles. Cet événement unique a conduit à l’évolution de tous les papillons.
Les scientifiques connaissent le moment précis de cet événement depuis 2019, lorsqu’une analyse à grande échelle de l’ADN a écarté une hypothèse antérieure selon laquelle la pression des chauves-souris a provoqué l’évolution des papillons après l’extinction des dinosaures.
Aujourd’hui, les scientifiques ont découvert d’où venaient les premiers papillons et sur quelles plantes ils se nourrissaient.
Avant d’arriver à ces conclusions, des chercheurs de dizaines de pays ont dû créer le plus grand arbre de vie à papillons au monde, assemblé avec l’ADN de plus de 2 000 espèces représentant toutes les familles de papillons et 92 % des genres. En utilisant ce cadre comme guide, ils ont retracé les mouvements et les habitudes alimentaires des papillons à travers le temps dans un puzzle en quatre dimensions qui les a ramenés en Amérique du Nord et en Amérique centrale. Selon leurs résultats, publiés le 15 mai dans la revue Écologie de la nature et évolutionc’est là que les premiers papillons ont pris leur envol.
Pour l’auteur principal Akito Kawahara, conservateur des lépidoptères au Florida Museum of Natural History, le projet tardait à venir.
« C’était un de mes rêves d’enfant », a-t-il déclaré. « C’est quelque chose que je voulais faire depuis que j’ai visité le Musée américain d’histoire naturelle quand j’étais enfant et que j’ai vu une photo d’une phylogénie de papillon collée sur la porte d’un conservateur. C’est aussi l’étude la plus difficile à laquelle j’ai jamais participé. , et il a fallu un effort considérable de la part de personnes du monde entier pour le terminer. »
Il existe quelque 19 000 espèces de papillons, et reconstituer l’histoire de 100 millions d’années du groupe nécessitait des informations sur leurs distributions modernes et leurs plantes hôtes. Avant cette étude, il n’y avait pas d’endroit unique où les chercheurs pouvaient accéder à ce type de données.
« Dans de nombreux cas, les informations dont nous avions besoin existaient dans des guides de terrain qui n’avaient pas été numérisés et étaient écrits dans différentes langues », a déclaré Kawahara.
Sans se laisser décourager, les auteurs ont décidé de créer leur propre base de données accessible au public, traduisant et transférant minutieusement le contenu des livres, des collections de musées et des pages Web isolées dans un référentiel numérique unique.
Sous toutes ces données se trouvaient 11 fossiles de papillons rares, sans lesquels l’analyse n’aurait pas été possible. Avec des ailes aussi fines que du papier et des poils filiformes et vaporeux, les papillons sont rarement conservés dans les archives fossiles. Les quelques-uns qui le sont peuvent être utilisés comme points d’étalonnage sur les arbres génétiques, permettant aux chercheurs d’enregistrer le calendrier des événements évolutifs clés.
Les résultats racontent une histoire dynamique, pleine de diversifications rapides, d’avancées hésitantes et de dispersions improbables. Certains groupes ont parcouru des distances incroyablement vastes tandis que d’autres semblent être restés au même endroit, restant immobiles tandis que les continents, les montagnes et les rivières se déplaçaient autour d’eux.
Les papillons sont apparus pour la première fois quelque part dans le centre et l’ouest de l’Amérique du Nord. À l’époque, l’Amérique du Nord était coupée en deux par une vaste voie maritime qui divisait le continent en deux, tandis que le Mexique actuel était rejoint dans un long arc avec les États-Unis, le Canada et la Russie. L’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud n’avaient pas encore rejoint via l’isthme de Panama, mais les papillons avaient peu de difficulté à traverser le détroit entre eux.
Malgré la proximité relativement proche de l’Amérique du Sud et de l’Afrique, les papillons ont parcouru le long chemin, se déplaçant en Asie à travers le pont terrestre de Béring. De là, ils ont rapidement parcouru du terrain, rayonnant vers l’Asie du Sud-Est, le Moyen-Orient et la Corne de l’Afrique. Ils ont même atteint l’Inde, qui était alors une île isolée, séparée par des kilomètres de pleine mer de tous côtés.
Plus étonnant encore fut leur arrivée en Australie, restée suturée à l’Antarctique, dernier vestige réuni du supercontinent Pangée. Il est possible que des papillons aient vécu autrefois en Antarctique lorsque les températures mondiales étaient plus chaudes, traversant la bordure nord du continent jusqu’en Australie avant que les deux masses continentales ne se séparent.
Plus au nord, les papillons se sont attardés à la périphérie de l’Asie occidentale pendant potentiellement jusqu’à 45 millions d’années avant de finalement migrer vers l’Europe. La raison de cette pause prolongée n’est pas claire, mais ses effets sont encore apparents aujourd’hui, a expliqué Kawahara.
« L’Europe n’a pas beaucoup d’espèces de papillons par rapport à d’autres parties du monde, et celles qu’elle a peuvent souvent être trouvées ailleurs. De nombreux papillons en Europe se trouvent également en Sibérie et en Asie, par exemple. »
Une fois établis, les papillons se sont rapidement diversifiés aux côtés de leurs hôtes végétaux. Au moment où les dinosaures ont été éteints il y a 66 millions d’années, presque toutes les familles de papillons modernes étaient arrivées sur la scène, et chacune semble avoir eu une affinité particulière pour un groupe spécifique de plantes.
« Nous avons examiné cette association sur une échelle de temps évolutive, et dans presque toutes les familles de papillons, les plants de haricot se sont avérés être les hôtes ancestraux », a déclaré Kawahara. « C’était également vrai chez l’ancêtre de tous les papillons. »
Les plants de haricots ont depuis élargi leur liste de pollinisateurs pour inclure diverses abeilles, mouches, colibris et mammifères, tandis que les papillons ont également élargi leur palais. Selon la co-auteure de l’étude Pamela Soltis, conservatrice du Florida Museum et éminente professeure, les partenariats botaniques que les papillons ont forgés ont contribué à les transformer de rejetons mineurs de papillons de nuit en ce qui est aujourd’hui l’un des plus grands groupes d’insectes au monde.
« L’évolution des papillons et des plantes à fleurs est inexorablement liée depuis l’origine des premiers, et la relation étroite entre eux a entraîné des événements de diversification remarquables dans les deux lignées », a-t-elle déclaré.
Plus d’information:
Akito Kawahara, Une phylogénie globale des papillons révèle leur histoire évolutive, leurs hôtes ancestraux et leurs origines biogéographiques, Écologie de la nature et évolution (2023). DOI : 10.1038/s41559-023-02041-9. www.nature.com/articles/s41559-023-02041-9