Plus de la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui en zone urbaine, selon un récent rapport des Nations Unies. Et ce nombre devrait atteindre les deux tiers d’ici le milieu de ce siècle. Les effets de l’urbanisation rapide sur les écosystèmes locaux et leur biodiversité ne sont pas encore pleinement compris. Mais le Global Urban Evolution Project (GLUE), une collaboration internationale en cours impliquant des centaines de chercheurs dont deux de l’Université de Concordia, travaille à construire une image plus complète de la façon dont la flore et la faune s’adaptent à leurs environnements changeants.
Le premier article du projet, publié dans la revue Science, révèle que l’urbanisation a entraîné l’évolution du trèfle blanc omniprésent dans un laps de temps relativement court. Après avoir comparé des échantillons de trèfle blanc de villes du monde entier, les chercheurs ont démontré que la plante s’adaptait à son environnement urbain.
« Le trèfle blanc est connu pour produire du cyanure d’hydrogène, qui est un composé toxique qui les protège contre l’herbivorie en lui donnant un goût très amer et peut même causer la mort », explique Pedro Peres-Neto, professeur de biologie à la Faculté des arts. et Science et l’un des 11 principaux leaders de l’étude.
« Nous avons commencé par deux grandes questions. Premièrement, comme il y a moins d’animaux qui mangent des plantes en milieu urbain, les plantes qui produisent ce composé le faisaient-elles moins fréquemment qu’en milieu non urbain ? Et deuxièmement, si les plantes en milieu urbain le faisaient pas besoin de produire du cyanure, dépenseraient-ils plutôt leur énergie sur d’autres caractéristiques qui les aideraient à s’adapter à l’environnement urbain ? »
La protection n’est plus nécessaire
Les chercheurs ont collecté plus de 100 000 plants de trèfle blanc dans 160 villes de tous les continents. Les scientifiques locaux ont collecté des plantes le long d’un gradient géographique variant des zones très urbaines aux zones non urbaines en dehors de la ville et ont analysé chaque plante pour la production de cyanure d’hydrogène. Bon nombre de ces plantes ont été envoyées au laboratoire EvoEco de l’Université de Toronto à Mississauga pour analyse génomique sous la direction de Marc Johnson.
Les chercheurs ont découvert que dans environ 50 % des villes d’origine de l’échantillon, les usines produisant moins de cyanate dans les zones urbaines étaient beaucoup plus courantes que les usines des zones non urbaines. Ils montrent également que la différenciation génétique entre les plantes urbaines et non urbaines était faible. Étant donné que les plantes sont génétiquement similaires dans les villes et que la réduction géographique ville-urbaine de la défense des plantes est apparue indépendamment plusieurs fois (un phénomène appelé évolution parallèle), cela suggère une forte évolution via la sélection pour réduire la production de cyanate dans les systèmes urbains.
« C’est un signe que ces populations de trèfle en ville s’adaptent à leur environnement urbain car elles ne produisent pas aussi souvent ce mécanisme de défense », explique Carly Ziter, professeure adjointe de biologie à Concordia qui a rejoint le projet lorsqu’elle était doctorat étudiant à l’Université du Wisconsin-Madison. « Cela fournit des preuves claires et solides que les villes agissent de manière similaire les unes aux autres, et ces similitudes entraînent des changements écologiques et évolutifs. »
Big data pour grands projets
Peres-Neto, un biologiste quantitatif spécialisé dans l’écologie et l’évolution, est convaincu que l’énorme ensemble de données recueillies par le projet occupera ce réseau de collaborateurs pendant des années.
« Nous pensons que ces données peuvent potentiellement conduire à des dizaines de nouveaux projets. C’est le pouvoir des données organisées et correctement gérées. Notre réseau Global Urban Evolution Project évaluera les propositions de projets de recherche au fur et à mesure de leur arrivée, en fournissant des informations et des conseils pour garantir que nous avons des résultats pertinents pour comprendre les effets de l’urbanisation sur la vie. Parce que c’est vraiment un effort mondial.
Ziter ajoute que ce projet est un excellent exemple de rapprochement entre science fondamentale et science appliquée dans une société urbaine contemporaine.
« Le groupe de personnes travaillant ensemble sur ce grand projet est incroyablement diversifié dans sa façon de penser aux questions scientifiques et sur ce sur quoi il travaille dans son propre domaine. Il a été fascinant de voir toutes ces personnes se réunir autour d’une question commune. »
James S. Santangelo et al, Le changement environnemental urbain mondial entraîne l’adaptation du trèfle blanc, Science (2022). DOI : 10.1126/science.abk0989