Ceci est une rediffusion du 24 avril 2010. Regarder la spéciation se produire est la deuxième de ma série d’évolution qui a commencé avec Le Cas curieux des chiens

Nous avons vu que les plus petites différences peuvent conduire à des variations dramatiques lorsque nous avons examiné la grande variété chez les chiens. Mais malgré leurs différences, toutes les races de chiens sont toujours les mêmes espèces les unes que les autres et leur ancêtre. Comment les espèces se séparent-elles? Quelles sont les causes de la spéciation? Et quelle preuve avons-nous que la spéciation s’est déjà produite?

Les critiques de l’évolution se rabattent souvent sur la maxime selon laquelle personne n’a jamais vu une espèce divisée en deux. Bien que ce soit clairement un homme de paille, car la plupart des spéciations prennent beaucoup plus de temps que notre durée de vie, ce n’est pas vrai non plus. Nous avons vu des espèces se diviser et nous continuons de voir des espèces diverger chaque jour.

Par exemple, il y avait les deux nouvelles espèces de barbichons américains (ou salsifis, genre Tragopogon) qui ont vu le jour au siècle dernier. Au début des années 1900, trois espèces de ces fleurs sauvages – le salsifis occidental (T. dubius), le salsifis des prés (T. pratensis) et l’ostréiculteur (T. porrifolius) – ont été introduites aux États-Unis en provenance d’Europe. Au fur et à mesure que leurs populations augmentaient, les espèces interagissaient, produisant souvent des hybrides stériles. Mais dans les années 1950, les scientifiques ont réalisé qu’il y avait deux nouvelles variantes de croissance de la barbe de chèvre. Alors qu’ils ressemblaient à des hybrides, ils n’étaient pas stériles. Ils étaient parfaitement capables de se reproduire avec leur propre espèce, mais pas avec l’une des trois espèces originales – la définition classique d’une nouvelle espèce.

Comment cela s’est-il produit ? Il s’avère que les plantes parentales ont commis des erreurs lorsqu’elles ont créé leurs gamètes (analogues à nos spermatozoïdes et à nos ovules). Au lieu de fabriquer des gamètes avec une seule copie de chaque chromosome, ils en ont créé deux ou plus, un état appelé polyploïdie. Deux gamètes polyploïdes d’espèces différentes, chacun avec le double de l’information génétique qu’ils étaient censés avoir, ont fusionné et ont créé un tétraploïde: une créature avec 4 jeux de chromosomes. En raison de la différence de nombre de chromosomes, le tétrapoïde ne pouvait s’accoupler avec aucune de ses espèces parentes, mais il n’a pas été empêché de se reproduire avec d’autres accidents.

Ce processus, connu sous le nom de Spéciation hybride, a été documenté plusieurs fois chez différentes plantes. Mais les plantes ne sont pas les seules à se spécialiser par hybridation: les papillons Heliconius se sont eux aussi divisés de la même manière.

Il ne faut pas une masse de mutations qui s’accumulent au fil des générations pour créer une espèce différente – il suffit d’un événement qui isole de manière reproductive un groupe d’individus d’un autre. Cela peut se produire très rapidement, dans des cas comme ceux-ci de polyploïdie. Une seule mutation peut suffire. Ou cela peut arriver à un rythme beaucoup, beaucoup plus lent. C’est la spéciation pour laquelle l’évolution est connue – les changements graduels au fil du temps qui séparent les espèces.

Mais ce n’est pas parce que nous ne pouvons pas voir tous les événements de spéciation du début à la fin que nous ne pouvons pas voir la division des espèces. Si la théorie de l’évolution est vraie, nous nous attendrions à trouver des espèces à différents stades de séparation partout dans le monde. Il y en aurait qui viennent de commencer à se diviser, montrant un isolement reproductif, et ceux qui pourraient encore ressembler à une espèce mais qui ne se sont pas croisés depuis des milliers d’années. En effet, c’est exactement ce que nous trouvons.

La mouche de la pomme, Rhagoletis pomonella est un excellent exemple d’une espèce qui commence tout juste à diverger. Ces mouches sont originaires des États-Unis, et jusqu’à la découverte des Amériques par les Européens, se nourrissaient uniquement d’aubépines. Mais avec l’arrivée de nouvelles personnes est venue une nouvelle source de nourriture potentielle dans son habitat: les pommes. Au début, les mouches ignoraient les friandises savoureuses. Mais au fil du temps, certaines mouches ont réalisé qu’elles pouvaient aussi manger les pommes et ont commencé à changer d’arbre. Bien que cela n’explique pas à lui seul pourquoi les mouches se spécifieraient, une curieuse bizarrerie de leur biologie le fait: les mouches de la mouche de la pomme s’accouplent sur l’arbre sur lequel elles naissent. Alors que quelques mouches sautaient des arbres, elles se coupaient du reste de leur espèce, même si elles n’étaient qu’à quelques mètres. Lorsque les généticiens ont examiné de plus près à la fin du 20e siècle, ils ont constaté que les deux types – ceux qui se nourrissent de pommes et ceux qui se nourrissent d’aubépines – ont des fréquences d’allèles différentes. En effet, juste sous notre nez, Rhagoletis pomonella a commencé le long voyage de spéciation.

Comme on pouvait s’y attendre, d’autres animaux sont beaucoup plus loin dans le processus – bien que nous ne nous en rendions pas toujours compte avant de regarder leurs gènes.

Les orques (Orcinus orca), mieux connues sous le nom d’épaulards, se ressemblent toutes assez. Ce sont de grands dauphins avec des taches noires et blanches qui chassent en meute et effectuent des tours soignés à Sea World. Mais depuis plusieurs décennies, les mammalogistes marins pensent qu’il y avait plus dans l’histoire. Des études comportementales ont révélé que différents groupes d’orques ont des traits comportementaux différents. Ils se nourrissent d’animaux différents, agissent différemment et parlent même différemment. Mais sans moyen de suivre les baleines sous l’eau pour voir avec qui elles s’accouplent, les scientifiques ne pouvaient pas être sûrs si les différentes cultures de baleines étaient simplement des bizarreries transmises de génération en génération ou un indice sur bien plus encore.

Maintenant, les généticiens ont fait ce que les chercheurs comportementaux ne pouvaient pas faire. Ils ont regardé comment les baleines se reproduisent. Lorsqu’ils ont examiné l’ensemble du génome mitochondrial de 139 baleines différentes à travers le monde, ils ont trouvé des différences dramatiques. Ces données suggèrent qu’il existe en effet au moins trois espèces différentes d’épaulards. L’analyse phylogénétique a indiqué que les différentes espèces d’orques ont été séparées pendant 150 000 à 700 000 ans.

Pourquoi les orques se sont-elles séparées ? La vérité, c’est que nous ne savons pas. C’était peut-être un effet secondaire des modifications apportées à la chasse à différentes sources de proies, ou peut-être qu’il y avait une sorte de barrière physique entre les populations qui a depuis disparu. Tout ce que nous savons, c’est que pendant que nous étions occupés à peindre les murs des grottes, quelque chose a provoqué la scission de groupes d’orques, créant de multiples espèces.

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les espèces divergent. Le plus simple et le plus évident est une sorte de barrière physique – un phénomène appelé Spéciation allopatrique. Si vous regardez les espèces de poissons dans le golfe du Mexique et au large des côtes de la Californie, vous constaterez qu’il y a beaucoup de similitudes entre elles. En effet, certaines espèces semblent presque identiques. Les scientifiques ont examiné leurs gènes, et les espèces de chaque côté de ce mince pont terrestre sont plus étroitement liées les unes aux autres qu’elles ne le sont pour d’autres espèces, même celles de leur région. Ce qui s’est passé, c’est qu’il y a longtemps, les continents de l’Amérique du Nord et de l’Amérique du Sud étaient séparés et les océans étaient connectés. Lorsque les deux masses terrestres ont fusionné, des populations d’espèces ont été isolées de part et d’autre. Au fil du temps, ces poissons ont suffisamment divergé pour être des espèces distinctes.

Les espèces peuvent également se diviser sans limites aussi claires. Lorsque les espèces divergent comme la mouche de la pomme – sans barrière physique complète – on parle de Spéciation sympatrique. La spéciation sympatrique peut se produire pour toutes sortes de raisons. Tout ce qu’il faut, c’est quelque chose qui fait qu’un groupe a moins de relations sexuelles avec un autre.

Pour une espèce de moucherolle monarque (Monarcha castaneiventris), tout était une question d’apparence. Ces petits insectivores vivent sur les îles Salomon, à l’est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée. À un moment donné, un petit groupe d’entre eux a développé une seule mutation d’acide aminé dans le gène d’une protéine appelée mélanine, qui dicte le motif de couleur de l’oiseau. Certains moucherolles sont tous noirs, tandis que d’autres ont le ventre de couleur marron. Même si les deux groupes sont parfaitement capables de produire une progéniture viable, ils ne se mélangent pas dans la nature. Les chercheurs ont constaté que les oiseaux voient déjà l’autre groupe comme une espèce différente. Les mâles, qui sont férocement territoriaux, ne réagissent pas lorsqu’un mâle de couleur différente entre dans leur territoire. Comme la mouche de la pomme, les moucherolles ne se croisent plus, et ont donc fait le premier pas vers deux espèces différentes.

Cela peut sembler peu de changements, mais rappelez-vous, comme nous l’avons appris avec les chiens, de petits changements peuvent s’additionner. Parce qu’ils ne sont pas métissés, ces différents groupes accumuleront encore plus de différences au fil du temps. Comme ils le font, ils commenceront à se ressembler de moins en moins. Les animaux qui en résulteront ressembleront aux espèces que nous voyons clairement aujourd’hui. Peut-être que certains s’adapteront à un mode de vie entièrement différent de leurs espèces sœurs – les orques, par exemple, peuvent diverger considérablement car de petits changements leur permettent d’être mieux adaptés à leurs types de proies uniques. D’autres peuvent rester assez similaires, même difficiles à distinguer, comme le sont aujourd’hui diverses espèces d’écureuils.

Le fait est que toutes sortes de créatures, des plus petits insectes aux plus grands mammifères, subissent actuellement une spéciation. Nous avons vu des espèces se diviser et nous continuons de les voir diverger. La spéciation se produit tout autour de nous. L’évolution ne s’est pas seulement produite dans le passé; elle se produit en ce moment et continuera longtemps après que nous aurons cessé de la chercher.

1. Soltis, D., &Soltis, P. (1989). La spéciation allopolyploïde dans le Tragopogon: Insights from Chloroplast DNA American Journal of Botany, 76 (8) DOI: 10.2307/2444824

2. McPheron, B., Smith, D., &Berlocher, S. (1988). Différences génétiques entre les races hôtes de Rhagoletis pomonella Nature, 336 (6194), 64-66 DOI: 10.1038/336064a0
3. Uy, J., Moyle, R., Filardi, C., &Cheviron, Z. (2009). La Différence de Couleur de Plumage Utilisée dans la Reconnaissance des Espèces entre les Espèces Naissantes Est Liée à une Seule Substitution d’acides Aminés dans la Mélanocortine?1 Récepteur Le naturaliste américain, 174 (2), 244-254 DOI:10.1086/600084
4. Phillip A Morin1, Frederick I Archer, Andrew D Foote, Julie Vilstrup, Eric E Allen, Paul Wade, John Durban, Kim Parsons, Robert Pitman, Lewyn Li, Pascal Bouffard, Sandra C Abel Nielsen, Morten Rasmussen, Eske Willerslev, M. Thomas P Gilbert, & Timothy Harkins (2010 ). L’analyse phylogéographique complète du génome mitochondrial des épaulards (Orcinus orca) indique une recherche sur le génome de plusieurs espèces