Il y a plus de 50 ans, sur le rivage d’un bassin de marée rocheux, l’écologiste américain Robert Paine a découvert que l’élimination d’une seule espèce d’un écosystème pouvait modifier considérablement sa structure et sa fonction. Il avait découvert que les étoiles de mer agissent comme une espèce clé dans la mesure où leur présence et leur rôle en tant que prédateur supérieur maintenaient la coexistence de diverses espèces dans la zone intertidale rocheuse.
Gènes de défense des plantes testés avec un écosystème simplifié en laboratoire
Une équipe d’écologistes et de généticiens de l’Université de Zurich (UZH) et de l’Université de Californie à Davis vient de découvrir qu’une mutation dans un seul gène peut également modifier considérablement la structure et la fonction d’un écosystème. L’étude, publiée dans La science, suggère qu’un gène code non seulement des informations qui déterminent l’aptitude d’un organisme, mais peut également influencer la persistance d’espèces en interaction dans une communauté écologique. La découverte de Jordi Bascompte, professeur au Département de biologie évolutive et d’études environnementales de l’UZH, et de son équipe a été faite à l’aide d’un écosystème expérimental en laboratoire avec un prédateur (une guêpe parasite), deux herbivores (pucerons) et la plante Arabidopsis thaliana —un organisme génétique modèle.
Le «gène Keystone» peut empêcher l’effondrement de l’écosystème
Les chercheurs ont testé l’effet de trois gènes végétaux qui contrôlent l’arsenal naturel de défenses chimiques de la plante contre les herbivores. Ils ont découvert que les herbivores et les prédateurs de leur communauté expérimentale étaient plus susceptibles de survivre sur des plantes présentant une mutation au niveau d’un seul gène appelé AOP2. « Cette mutation naturelle à AOP2 a non seulement affecté la chimie de la plante, mais a également accéléré la croissance de la plante, ce qui a aidé les herbivores et les prédateurs à coexister, empêchant ainsi l’effondrement de l’écosystème », explique Matt Barbour, scientifique et premier auteur de l’UZH. Semblable à une espèce clé de voûte telle que l’étoile de mer, AOP2 agit comme un « gène clé de voûte » qui est essentiel à la survie de l’écosystème expérimental.
Impacts sur la conservation actuelle de la biodiversité
La découverte d’un gène clé de voûte aura probablement des implications sur la manière de conserver la biodiversité dans un monde en mutation. En particulier, les connaissances issues de la génétique et des réseaux écologiques devraient être incluses lorsqu’il s’agit de prédire les conséquences des changements génétiques sur la persistance de la biodiversité à toutes les échelles. Des individus avec différentes variantes d’un gène ou même des organismes génétiquement modifiés pourraient être ajoutés aux populations existantes pour favoriser des écosystèmes plus diversifiés et résilients. Cependant, un changement génétique apparemment mineur pourrait déclencher une cascade de conséquences imprévues pour les écosystèmes s’il n’est pas étudié en détail au préalable. « Nous commençons à peine à comprendre les implications du changement génétique sur la façon dont les espèces interagissent et coexistent. Nos découvertes montrent que la perte actuelle de diversité génétique peut avoir des effets en cascade qui conduisent à des changements brusques et catastrophiques dans la persistance et le fonctionnement des écosystèmes terrestres. « , explique Barbour.
Matthew A. Barbour et al, Un gène clé sous-tend la persistance d’un réseau trophique expérimental, La science (2022). DOI : 10.1126/science.abf2232