Les plantes carnivores et les bigorneaux prouvent que la nature ne veut pas de « monstres »

Déterminer l’origine de ces modifications perturbatrices est compliqué : la plupart se sont produites il y a des milliers d’années, à une époque où la vie était complètement différente de ce qu’elle est aujourd’hui, avec des êtres aujourd’hui disparus qui ont pourtant joué un rôle déterminant dans l’évolution. Certaines théories soulignent qu’il y a des moments où la nature donne naissance à ce qu’on appelle des « monstres prometteurs », des individus dotés de capacités d’adaptation perturbatrices dont leurs descendants héritent ensuite ; Au contraire, d’autres hypothèses soutiennent que la sélection naturelle favorise les étapes intermédiaires et que, si surprenantes que soient les nouvelles qualités, elles sont toujours « cuites » dans les gènes petit à petit.

Or, deux études indépendantes axées sur les plantes carnivores d’une part et les très convoitées pervenches d’autre part confortent la théorie selon laquelle ses caractéristiques rares ont été révélées après de nombreux changements progressifs qui ont fini par converger vers sa nouvelle capacité : d’une part un mécanisme de chasse raffiné. ; de l’autre, la capacité de donner naissance à des enfants comme les mammifères. Les deux travaux viennent d’être publiés dans le dernier numéro de la revue ‘Science’ (ici oui ici).

Une plante carnivore en forme de cruche

L’équipe dirigée par Guillaume Chomicki, biologiste évolutionniste à l’université de Durham (Royaume-Uni), s’est penchée sur des plantes carnivores exotiques, un oiseau rare parmi les légumes qui tirent l’essentiel de leurs nutriments d’insectes qu’ils capturent dans leurs « mâchoires ». Plus précisément, ils ont examiné deux espèces : Nepenthes gracilis (ou sarracénie élancée, originaire des îles de la Sonde, à l’ouest de l’archipel malais) et Nepenthes pervillei (la seule plante carnivore des Seychelles).

Bien qu’elles soient distantes de centaines, voire de milliers de kilomètres et séparées par l’océan Indien, les deux espèces partagent une forme unique de « cruche », qui est en fait une feuille modifiée qui contient leurs sucs digestifs au fond. Au-dessus, une autre feuille faisant office de « couvercle » et recouverte de nectar, attire ses proies. Lorsqu’il pleut, les gouttes qui tombent sur le couvercle le font basculer, envoyant sa victime dans le piège et recouvrant le pot.

Les auteurs ont démontré que ce mécanisme de capture est le résultat de trois changements évolutifs différents : d’une part, il y a eu une transformation structurelle ; autre chimie; et enfin un mécanicien. Les analyses ont révélé que “ces trois modifications ont évolué séparément et en parallèle chez les deux espèces”, soulignent les auteurs, donnant lieu dans les deux cas au même piège dû à une “coïncidence spontanée” de tous les changements. Autrement dit, les deux plantes carnivores se sont retrouvées avec la même stratégie

Les escargots de mer qui ont donné naissance à leurs petits

Une deuxième équipe indépendante, dirigée par Sean Stankowski, de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), a concentré ses analyses sur l’escargot marin Littorina saxatilis. Connue sous le nom de pervenche rugueuse, elle a été un casse-tête pour les scientifiques car elle a été très difficile à classer (bien qu’elle soit un « suspect habituel » sur les côtes de l’Atlantique Nord). En plus d’avoir de nombreuses formes de coquille et d’occuper différents types d’habitats, L. saxatilis a un mode de reproduction unique : elle a évolué pour donner naissance à ses petits, tandis que les espèces apparentées d’escargots marins qui partagent son habitat pondent des œufs.

De plus, cette condition unique a évolué il y a seulement 100 000 ans, ce qui signifie « hier » en termes d’évolution. «Presque tous les mammifères donnent naissance et cette fonction accompagne leur évolution depuis environ 140 millions d’années. Cependant, dans cette étude, nous pouvons étudier comment la vie a évolué de manière totalement indépendante et beaucoup plus récente chez les escargots marins », explique Stankowski.

Les auteurs ont eu une surprise en comparant les génomes de L. saxatilis avec d’autres espèces ovipares apparentées : bien que le caractère vivipare soit unique à la pervenche rugueuse, elle ne semble pas faire partie d’un seul groupe évolutif. Ce déséquilibre a permis de démêler les bases génétiques de l’escargot et les changements qui en font aujourd’hui le seul de son espèce à donner naissance à ses petits. La clé était 50 variations génétiques.

“Nous avons pu identifier 50 régions génomiques qui, ensemble, semblent déterminer si les individus pondent des œufs ou donnent naissance à des petits”, explique Stankowski. “Nous ne savons pas exactement ce que fait chaque région, mais nous avons pu lier bon nombre d’entre elles à des différences reproductives en comparant les modèles d’expression génétique chez les escargots pondeurs et les escargots vivants.”

Grâce à cet avantage évolutif, les bigorneaux ont pu se propager dans de nouvelles zones où les escargots ovipares avaient plus de mal à survivre. “Nous n’en sommes pas sûrs, mais la transition de la ponte à la vie pourrait être due à une sélection naturelle favorisant un temps de rétention plus long des œufs, les œufs finissant par éclore à l’intérieur de la mère. “Nous pensons que les œufs auraient pu être plus sensibles au dessèchement, aux dommages physiques et aux prédateurs”, explique l’auteur.

Ce que les bigorneaux et les plantes carnivores enseignent sur l’évolution

Bien qu’elles se concentrent sur deux êtres vivants très différents, les deux études soutiennent la théorie selon laquelle l’évolution ressemble plus à une marmite de gènes en train de mijoter qu’à une cocotte minute. “Il y a eu un long débat sur la question de savoir si l’accumulation de petits changements progressifs ou de grands sauts est plus importante dans l’évolution de la diversité”, écrit Kathryn Elmer de l’Université de Glasgow dans un article mettant les deux travaux en perspective. “Chomicki et Stankowski n’ont pas identifié une seule étape évolutive majeure ou une mutation à fort impact qui aurait amené l’espèce à un nouveau niveau d’innovation phénotypique.”

“Nos résultats changeront la façon dont les biologistes perçoivent les grandes transitions évolutives, en déplaçant l’attention des grands sauts dans l’évolution vers la compréhension des avantages progressifs des petites étapes évolutives”, insiste Chomicki. “Ils aideront également d’autres à analyser les bases génétiques et historiques d’autres traits adaptatifs, ce qui est important lorsque de nombreux organismes sont obligés de s’adapter rapidement à un monde en évolution.”