Une évolution accélérée par des gènes vieux de 200 000 ans

Certaines espèces, comme ce Pogonus chalceus, peuvent évoluer à une vitesse surprenante quand de très anciennes variantes génétiques, autrefois utiles, se « réveillent » sous la pression sélective. (Image: IRSNB)
04/12/2018
Une évolution accélérée par des gènes vieux de 200 000 ans
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Reinout Verbeke

Des scientifiques de notre Institut ont découvert que certaines espèces peuvent évoluer à une vitesse surprenante quand de très anciennes variantes génétiques, autrefois utiles, se « réveillent » sous la pression sélective. Comprendre comment les organismes parviennent à s’adapter rapidement est important en période de changements soudains du climat et de l’environnement.

Généralement, l’évolution d’une plante ou d’un animal se déroule extrêmement lentement, car elle nécessite de nouvelles variations génétiques, qui ne se produisent que par de rares mutations dans l’ADN. Et pourtant, des biologistes constatent que certaines populations s’adaptent à une vitesse incroyable à un nouvel environnement. C’est notamment le cas chez Pogonus chalceus : en moins de vingt générations – soit vingt ans pour cette espèce – des individus aux ailes longues vivant dans un marais inondé une fois par an sont devenus plus petits et ont développé des ailes plus courtes après avoir colonisé un marais inondé chaque jour.

Glaciations 

Des chercheurs de l’IRSNB ont cherché à dévoiler le mécanisme qui en est responsable. Pour ce faire, ils ont analysé les génomes complets de différentes populations de Pogonus chalceus (à ailes courtes / à ailes longues, vivant dans un marais inondé annuellement/quotidiennement). Cela leur a permis d’identifier les gènes à la base de cette évolution rapide vers les ailes courtes. Et ces gènes n’étaient pas du tout récents : un examen minutieux de leurs variations génétiques montre que celles responsables des ailes plus courtes sont apparues il y a environ 200 000 années, lors de l’avant-dernière glaciation. À cette époque, une population de ces carabes s’est sans doute trouvée isolée dans un marais à marée quotidienne pour une longue période. Ils ont dû s’adapter à cet environnement en devenant plus petits et en développant des ailes plus courtes.

Des gènes dormants 

Quand le temps s’est radouci, ces Pogonus chalceus aux ailes courtes se sont mêlés à leurs congénères aux ailes longues, introduisant ainsi les variations génétiques correspondant aux ailes courtes dans le patrimoine génétique de ceux aux ailes longues. Dès lors, si des Pogonus chalceus recolonisent les marais à marée quotidienne, ils possèdent déjà les variations génétiques nécessaires à leur adaptation. Ces gènes dormants, une fois réveillés, permettent à la sélection naturelle de mener très rapidement à une population à ailes courtes.

Une adaptation évolutive peut donc se dérouler plusieurs fois presque de la même manière, à différentes périodes et dans des régions éloignées les unes des autres. La découverte de ce mécanisme d’évolution rapide nous permet de savoir dans quelle mesure les populations, aujourd’hui, peuvent s’adapter au changement climatique et à la perte d’habitats. Visiblement, certains organismes peuvent le faire très rapidement, mais ce n’est sans doute le cas que pour les espèces dont une population a su s’adapter dans un passé lointain et pour une longue période à des circonstances identiques, et dont les variantes génétiques résultant de cette adaptation sont toujours présentes dans le patrimoine génétique.

Frederik Hendrickx, biologiste évolutionniste à l’IRNSB, fait la comparaison suivante : « Tout être vivant hérite d’une grande boîte à outils qui passe de génération en génération. Celle-ci contient nombre de vieux outils, qui ont été fort utiles à une certaine époque et ne le sont plus aujourd’hui. Mais ils peuvent le redevenir et même être d’un intérêt vital. » L’Homme ne fait pas l’exception : « Nous pouvons également être porteurs de variations génétiques très anciennes, qui pourraient déterminer nos chances de survie. »

Cette étude a été publiée dans PLOS Genetics.

 

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