Les escargots d’un petit îlot rocheux ont évolué sous les yeux des scientifiques. Les escargots marins ont été réintroduits après qu’une prolifération d’algues toxiques les ait éliminés de la baie. Alors que les chercheurs ont intentionnellement introduit une population distincte de la même espèce d’escargot, celle-ci a évolué pour ressembler de façon frappante à la population perdue plus de 30 ans auparavant.
L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA) et de l’Université norvégienne du Nord, est publié dans Avancées scientifiques.
Nous sommes en 1988. L’archipel de Koster, un groupe d’îles au large de la côte ouest de la Suède, près de la frontière avec la Norvège, est frappé par une prolifération d’algues toxiques particulièrement dense, anéantissant les populations d’escargots marins. Mais pourquoi se soucierait-on du sort d’un groupe d’escargots sur un rocher de trois mètres carrés en pleine mer ? Il s’avère que cet événement ouvrirait la possibilité de prédire et de voir l’évolution se dérouler sous nos yeux.
Auparavant, les îles et leurs petits îlots rocheux intertidaux abritaient des populations denses et diversifiées d’escargots marins de l’espèce Littorina saxatilis. Alors que les populations d’escargots des plus grandes îles, dont certaines ont été réduites à moins de 1 %, se sont rétablies en deux à quatre ans, plusieurs skerries ne semblent pas pouvoir se remettre de ce coup dur.
L’écologiste marin Kerstin Johannesson de l’Université de Göteborg, en Suède, a vu une opportunité unique. En 1992, elle a réintroduit les escargots L. saxatilis dans leur habitat perdu, lançant ainsi une expérience qui aurait des implications considérables plus de 30 ans plus tard.
Il a permis à une collaboration internationale dirigée par des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), de l’Université du Nord, en Norvège, de l’Université de Göteborg, en Suède, et de l’Université de Sheffield, au Royaume-Uni, de prédire et d’assister à l’évolution en cours.
Escargots ondulés et escargots crabes
L. saxatilis est une espèce commune d’escargot marin présente sur toutes les côtes de l’Atlantique Nord, où différentes populations ont développé des traits adaptés à leur environnement. Ces traits incluent la taille, la forme de la coquille, la couleur de la coquille et le comportement.
Les différences entre ces traits sont particulièrement frappantes entre les écotypes dits Crabe et Vague. Ces escargots ont évolué à plusieurs reprises dans différents endroits, soit dans des environnements exposés à la prédation des crabes, soit sur des rochers exposés aux vagues, à l’écart des crabes.
Les escargots ondulés sont généralement petits et ont une coquille mince avec des couleurs et des motifs spécifiques, une ouverture grande et arrondie et un comportement audacieux. Les escargots crabes, en revanche, sont étonnamment plus gros, ont des coquilles plus épaisses sans motifs et une ouverture plus petite et plus allongée. Les escargots crabes se comportent également avec plus de prudence dans leur environnement dominé par les prédateurs.
L’archipel suédois de Koster abrite ces deux types différents d’escargots L. saxatilis, souvent voisins sur la même île ou séparés seulement par quelques centaines de mètres à travers la mer. Avant la prolifération d’algues toxiques de 1988, les escargots des vagues habitaient les skerries, tandis que les rives voisines abritaient à la fois des escargots crabes et des vagues. Cette grande proximité spatiale s’avérerait cruciale.
Redécouvrir d’anciens traits
Voyant que la population d’escargots des vagues des skerries avait été entièrement anéantie à cause des algues toxiques, Johannesson a décidé en 1992 de réintroduire des escargots dans l’un de ces skerries, mais de l’écotype crabe. Avec une à deux générations par an, elle s’attendait à juste titre à ce que les escargots crabes s’adaptent à leur nouvel environnement sous les yeux des scientifiques.
« Nos collègues ont déjà constaté des preuves de l’adaptation des escargots au cours de la première décennie de l’expérience », explique Diego Garcia Castillo, étudiant diplômé du groupe Barton à l’ISTA et l’un des auteurs à la tête de l’étude.
« Au cours des 30 années de l’expérience, nous avons pu prédire de manière fiable à quoi ressembleront les escargots et quelles régions génétiques seront impliquées. La transformation a été à la fois rapide et spectaculaire », ajoute-t-il.
Cependant, les escargots n’ont pas entièrement développé ces caractéristiques à partir de zéro. L’auteure co-correspondante Anja Marie Westram, ancienne postdoctorante à l’ISTA et actuellement chercheuse à l’Université du Nord, explique : « Une partie de la diversité génétique était déjà disponible dans la population de crabe de départ, mais avec une faible prévalence. conditions dans un passé récent. L’accès des escargots à un vaste pool génétique a conduit à cette évolution rapide.
La diversité est la clé de l’adaptation
L’équipe a examiné trois aspects au cours des années d’expérience : le phénotype des escargots, les variabilités génétiques individuelles et des changements génétiques plus importants affectant des régions entières des chromosomes appelés « inversions chromosomiques ».
Au cours des premières générations, les chercheurs ont été témoins d’un phénomène intéressant appelé « plasticité phénotypique ». Très peu de temps après leur transplantation, les escargots ont modifié leur forme pour s’adapter à leur nouvel environnement. Mais la population a également rapidement commencé à changer génétiquement. Les chercheurs ont pu prédire l’étendue et la direction des changements génétiques, notamment pour les inversions chromosomiques.
Ils ont montré que la transformation rapide et spectaculaire des escargots était peut-être due à deux processus complémentaires. Une sélection rapide de traits déjà présents à faible fréquence dans la population d’escargots crabes transplantés et un flux génétique des escargots des vagues voisins qui auraient pu simplement parcourir 160 mètres en radeau pour atteindre le skerry.
Évolution face à la pollution et au changement climatique
En théorie, les scientifiques savent qu’une espèce présentant une variation génétique suffisamment élevée peut s’adapter plus rapidement au changement. Cependant, peu d’études visaient à expérimenter l’évolution au fil du temps dans la nature.
« Ce travail nous permet d’examiner de plus près l’évolution répétée et de prédire comment une population pourrait développer des traits qui ont évolué séparément dans le passé dans des conditions similaires », explique Garcia Castillo.
L’équipe souhaite désormais découvrir comment les espèces peuvent s’adapter aux défis environnementaux modernes tels que la pollution et le changement climatique.
« Toutes les espèces n’ont pas accès à de vastes pools génétiques et l’évolution de nouveaux traits à partir de zéro est extrêmement lente. L’adaptation est très complexe et notre planète est également confrontée à des changements complexes avec des épisodes d’extrêmes météorologiques, un changement climatique qui progresse rapidement, la pollution et de nouveaux parasites », dit Westram. Elle espère que ces travaux stimuleront la poursuite des recherches sur le maintien d’espèces dotées d’une constitution génétique vaste et diversifiée.
« Peut-être que cette recherche aide à convaincre les gens de protéger une gamme d’habitats naturels afin que les espèces ne perdent pas leur variation génétique », conclut Westram.
Aujourd’hui, les escargots que Johannesson a amenés dans le skerry en 1992 ont atteint une population florissante d’environ 1 000 individus.
Plus d’informations :
Diego Garcia Castillo et al, Prédire une adaptation rapide dans le temps à partir d’une adaptation dans l’espace : une expérience de terrain de 30 ans sur des escargots marins, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adp2102. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp2102