L’évolution darwinienne est le processus par lequel la sélection naturelle favorise les changements génétiques dans les traits qui favorisent la survie et la reproduction des individus. La rapidité de l’évolution dépend de manière cruciale de l’abondance de son « carburant »: la différence génétique dans la capacité de survivre et de se reproduire. De nouvelles recherches menées par une équipe de recherche internationale avec la participation de l’Institut Leibniz de recherche sur les zoos et la faune (Leibniz-IZW) ont maintenant découvert que la matière première de l’évolution est beaucoup plus abondante chez les animaux sauvages qu’on ne le croyait auparavant. Les conclusions ont été publiées dans Science.
Darwin considérait le processus d’évolution comme quelque chose de lent, visible uniquement au cours des âges géologiques. Cependant, les chercheurs ont depuis découvert de nombreux exemples d’évolution se produisant en quelques années seulement. Un tel exemple est celui des populations britanniques de papillon poivré, où l’abondance de deux morphes de couleur a changé de façon spectaculaire en quelques décennies seulement, à la suite d’une évolution par sélection naturelle favorisant différentes morphes en fonction du niveau de pollution de l’air. Cependant, il n’était pas clair à quelle vitesse les animaux ayant une durée de vie plus longue, tels que les oiseaux et les mammifères, peuvent évoluer et s’adapter aux changements environnementaux.
Dirigée par le Dr Timothée Bonnet de l’Université nationale australienne, une équipe de 40 chercheurs de 27 institutions s’est penchée sur cette question et a mesuré la quantité de « carburant de l’évolution » qui existe globalement dans les populations sauvages d’oiseaux et de mammifères. La réponse : de nombreuses populations d’oiseaux et de mammifères peuvent évoluer étonnamment vite, leur quantité de différence génétique dans la capacité de survivre et de se reproduire étant deux à quatre fois plus élevée qu’on ne le pensait auparavant.
L’une des raisons pour lesquelles les études précédentes ont sous-estimé le potentiel évolutif des espèces est que les travaux antérieurs ne tenaient pas pleinement compte des individus qui n’avaient jamais eu de progéniture. Cela a nécessité le développement de nouvelles méthodes statistiques, ainsi qu’une sélection méticuleuse des données utilisées pour l’étude. Seules les populations fauniques étudiées très attentivement et pendant de nombreuses années pourraient se qualifier pour la tâche. « Pour réaliser cette étude, nous avions besoin de savoir quand chaque individu est né, avec qui il s’est accouplé, quand il a eu des bébés et quand il est mort », a déclaré Bonnet. Malgré cette difficulté, ils ont réussi à combiner 2,6 millions d’heures de collecte de données sur le terrain et d’analyses génétiques sur des décennies à partir de 19 populations de 15 espèces du monde entier.
« Cela a été un effort d’équipe remarquable qui était réalisable parce que des chercheurs du monde entier étaient heureux de partager leurs données dans une large collaboration. Cela montre également la valeur des études à long terme avec un suivi détaillé des histoires de vie des animaux pour nous aider à comprendre le processus d’évolution dans la nature », a déclaré le professeur Loeske Kruuk, également de l’ANU (et maintenant de l’Université d’Édimbourg, au Royaume-Uni).
L’une des populations incluses dans l’étude est celle des hyènes tachetées du cratère du Ngorongoro en Tanzanie. Les scientifiques de Leibniz-IZW étudient cette population depuis plus de 26 ans et ont compilé un pedigree génétique couvrant plus de 2 000 individus sur huit générations. D’autres populations comprenaient de superbes féeriques d’Australie, des moineaux chanteurs du Canada et des cerfs rouges d’Écosse.
Si la nouvelle étude a révélé plus de « carburant d’évolution » que prévu, elle a également révélé des différences notables entre les espèces. Il s’est avéré que les hyènes tachetées ont le plus de « carburant » des 15 espèces étudiées. Cela a été une surprise pour l’équipe Leibniz-IZW. « Les hyènes tachetées peuvent vivre dans toutes sortes d’habitats et sont les grands carnivores les plus répandus en Afrique. Cela suggère qu’elles peuvent bien s’adapter à de nouveaux environnements, mais nous ne nous attendions pas à ce qu’elles soient parmi les mieux équipées de toutes les espèces étudiées, » a déclaré le Dr Oliver Höner du Leibniz-IZW et co-auteur de l’étude.
Outre la collecte d’une énorme quantité de données sur des décennies et le développement de nouvelles méthodes, l’équipe a dû surmonter un défi supplémentaire. Chez les espèces hautement sociales telles que la hyène tachetée, les changements dans les traits qui influencent la survie et la reproduction individuelles peuvent non seulement être motivés par l’héritage génétique, mais également par des processus sociaux tels que l’apprentissage social. La méthode utilisée pour évaluer la quantité de « carburant de l’évolution » ne peut pas faire face aux détails idiosyncrasiques de chaque population. Par conséquent, l’équipe a dû trouver un moyen de vérifier les éventuels biais causés par l’héritage social. Pour ce faire, le Dr Alexandre Courtiol et le postdoctorant financé par la DFG, le Dr Liam Bailey du Leibniz-IZW, ont conçu des simulations informatiques représentant une population théorique d’hyènes pour laquelle l’héritage ne serait que social et ont comparé la quantité de « carburant d’évolution » estimée pour ces hyènes virtuelles à celle de la population réelle. « Ce test supplémentaire n’a pas modifié les résultats, suggérant que les populations d’hyènes peuvent en effet avoir une quantité relativement élevée de » carburant d’évolution « intégrée dans leur pool génétique », a déclaré Courtiol.
Selon les chercheurs, leurs découvertes ont des implications pour les prédictions de l’adaptabilité des espèces aux changements environnementaux. « Cette recherche nous a montré que l’évolution ne peut être considérée comme un processus qui permet aux espèces de survivre en réponse à des changements environnementaux rapides », a déclaré le Dr Bonnet. « Avec l’habitat de nombreuses espèces changeant à un rythme croissant, il n’y a aucune garantie que ces populations seront en mesure de suivre le rythme. Mais ce que nous pouvons dire, c’est que l’évolution est un moteur beaucoup plus important qu’on ne le pensait auparavant dans l’adaptabilité de populations aux changements environnementaux auxquels nous assistons actuellement.
Timothée Bonnet, La variance génétique de la forme physique indique une évolution adaptative contemporaine rapide chez les animaux sauvages, Science (2022). DOI : 10.1126/science.abk0853. www.science.org/doi/10.1126/science.abk0853
Fourni par l’Institut Leibniz pour la recherche sur les zoos et la faune (IZW)