Les alpinistes qui s’aventurent dans les Rocheuses du Colorado ont probablement aperçu des oiseaux bruns et roses de taille moyenne fouillant dans les plaques de neige à la recherche d’insectes et de graines. Ces spécialistes de la haute altitude sont des roselins roses, un type d’oiseau qui a évolué pour survivre dans certains des endroits les plus accidentés d’Amérique du Nord.
Les chercheurs commencent maintenant à percer certains des mystères entourant ces oiseaux uniques, y compris les fondements génétiques qui leur permettent de survivre à des altitudes allant jusqu’à 14 000 pieds et aident à déterminer les couleurs de leurs plumes.
Leurs découvertes suggèrent que les trois espèces nord-américaines reconnues de roselins roses – le roselin à couronne grise, le roselin noir et le roselin à tête brune – peuvent avoir évolué au cours des 250 000 dernières années, ce qui est une période relativement courte dans l’évolution. termes.
Les scientifiques ont partagé plus de détails sur leurs travaux dans un nouvel article récemment publié dans la revue Évolution.
« Ces résultats s’ajoutent à la façon dont nous pensons à la divergence et à la spéciation des populations », a déclaré l’auteur principal Erik Funk, qui a récemment obtenu son doctorat en biologie évolutive de l’Université du Colorado à Boulder et travaille maintenant en tant que boursier postdoctoral de la National Science Foundation au San Alliance de la faune du zoo de Diego.
Comprendre la biodiversité
Avant même que Charles Darwin ne publie sa théorie de l’évolution par sélection naturelle en 1859, les scientifiques s’étaient longtemps penchés sur la riche biodiversité de la Terre. Comment et pourquoi y a-t-il tant de types de vie différents sur la planète ? C’est une question à laquelle ils n’ont pas encore entièrement répondu mais, grâce aux récents progrès du séquençage génétique, les chercheurs disposent désormais de nouveaux outils pour sonder plus profondément.
En tant que randonneur et grimpeur, Funk a passé beaucoup de temps dans les montagnes du Colorado et de la Californie, où il a souvent observé des pinsons roses voletant. Mais bien qu’ils habitent et se reproduisent souvent dans les régions de haute altitude des Rocheuses et de la Sierra Nevada, ils se reproduisent également au niveau de la mer, comme le long de la côte de l’Alaska et parmi les îles Aléoutiennes et Pribilof.
En plus de ces différences d’habitudes de reproduction, les oiseaux ont des couleurs et des motifs de plumes variables. Certains ont des plumes brunes, tandis que d’autres ont du noir. Certains ont une tache grise sur le dessus de la tête ou sur les joues, tandis que d’autres n’en ont pas.
Funk s’est demandé si l’analyse des génomes des oiseaux pouvait aider à expliquer certaines de ces différences.
« Nous voulions comprendre : Pouvons-nous identifier les régions génétiques responsables de la génération des différences de couleur de plumage qui existent chez les pinsons roses ? » il a dit. « Et il y a aussi cette question sur les différences d’altitude. Les oiseaux qui vivent dans le Colorado possèdent-ils des différences génétiques uniques qui leur permettent de vivre à des altitudes élevées que les oiseaux qui vivent au niveau de la mer n’ont pas? »
À l’aide d’échantillons de sang et de tissus du musée du nord de l’Université de l’Alaska, du musée de la nature et des sciences de Denver et d’une étude sur le terrain de 2018, Funk a créé un ensemble de données sur le génome complet qui englobait toute l’aire de répartition géographique et toutes les caractéristiques observables variables du rose nord-américain. pinsons. Après avoir analysé les données, il a identifié des régions génomiques uniques – et, éventuellement, des gènes spécifiques – qui jouent probablement un rôle dans les différences de traits des oiseaux.
Par exemple, il a trouvé des différences génétiques entre les oiseaux avec et sans taches grises sur les joues dans une région du génome qui influence les pigments de mélanine, qui donnent la couleur aux plumes, aux cheveux, à la peau et aux yeux. En comparant les oiseaux qui se reproduisent à haute altitude avec ceux qui se reproduisent à basse altitude, il a trouvé des différences génétiques dans une région qui contient des gènes qui jouent un rôle dans la capacité d’une cellule à fonctionner à différents niveaux d’oxygène.
Les gènes qu’il a associés aux traits sont tous situés dans des régions distinctes du génome des oiseaux, ce qui signifie qu’au fil du temps, ils peuvent être remaniés pour former de nouvelles combinaisons de traits. Cela soutient la théorie selon laquelle différentes populations de pinsons roses ont probablement évolué sur une période de temps relativement courte.
« Généralement, nous pensons que la spéciation prend beaucoup de temps, de l’ordre de millions d’années », a déclaré Funk. « Mais si toutes ces variations existent déjà chez les pinsons roses et que le génome est capable de recombiner ces différents gènes pour produire de nouvelles combinaisons de traits, cela pourrait potentiellement se produire beaucoup plus rapidement. C’est une façon cool de réfléchir à la façon dont différents traits ou combinaisons de traits pourraient être capables d’évoluer et pourraient avoir des implications sur la vitesse à laquelle les populations divergent et de nouvelles espèces sont générées. »
Plus de connaissances, des efforts de conservation plus efficaces
Dans l’ensemble, les résultats ajoutent à la compréhension des scientifiques de la biodiversité. Mais au-delà de cela, ils peuvent également aider à éclairer les décisions de conservation face au changement climatique d’origine humaine.
Les roselins à tête brune, qui vivent principalement dans le Colorado, connaissent des déclins de population et, à ce titre, Colorado Parks and Wildlife les a identifiés comme une espèce dont le besoin de conservation est le plus important.
Pour aider à stabiliser ou à augmenter le nombre d’oiseaux, les scientifiques et les défenseurs de l’environnement veulent en savoir le plus possible sur eux, et même les connaissances génétiques pourraient être utiles.
« Comprendre ce qui a conduit à la génération rapide de ces différents phénotypes, comment ils sont liés et les variations génétiques qui les sous-tendent, nous permet de mieux comprendre à quelle vitesse l’évolution peut générer des différences », a déclaré le co-auteur de l’étude Scott Taylor, associé de CU Boulder. professeur d’écologie et de biologie évolutive et directeur de la station de recherche de montagne.
« Et peut-être que comprendre cela nous aidera à mieux comprendre comment ces populations pourraient réagir aux effondrements de population ou aux environnements changeants à l’avenir. »
Plus d’information:
Erik Funk et al, La base génétique de la coloration du plumage et de l’adaptation à l’altitude dans un clade d’oiseaux chanteurs alpins et arctiques récemment divergents, Évolution (2023). DOI : 10.1093/evolut/qpac064