Lorsqu'une chauve-souris se rapproche, certains papillons ripostent avec leurs organes génitaux. En râpant les écailles spécialisées de leurs organes sexuels contre les structures de leur abdomen, les papillons déclenchent des rafales d'ultrasons qui peuvent brouiller le sonar qu'une chauve-souris affamée utilise pour se verrouiller sur sa proie.
Mais cette contre-attaque acoustique n’est pas une évolution ponctuelle. La pression incessante des prédateurs a poussé ces insectes par ailleurs savoureux à réinventer cette tactique défensive jusqu'à sept fois au cours de leur évolution, des lignées distinctes arrivant à des solutions anatomiques distinctes à la même menace, rapportent des chercheurs le 4 novembre dans le Actes de la Royal Society B.
Les résultats suggèrent que les escarmouches acoustiques à haute fréquence qui se déroulent chaque nuit au-dessus de nos têtes, au-delà de la portée de l'audition humaine, pourraient être bien plus variées que ce que les scientifiques pensaient.
« De toute évidence, les sphinx dans leur ensemble ont encore plus de tours dans leur sac », déclare Marc Holderied, biologiste sensoriel et chercheur en bioacoustique à l'Université de Bristol en Angleterre, qui n'a pas participé à l'étude.
La découverte s'appuie sur plus d'une décennie de recherches menées par l'écologiste sensoriel Jesse Barber, aujourd'hui au Musée américain d'histoire naturelle de New York, et par l'entomologiste Akito Kawahara du Musée d'histoire naturelle de Floride à Gainesville. Les travaux antérieurs de ces scientifiques ont montré que les papillons de nuit de plusieurs familles, des papillons tigrés et des papillons perçant les fruits aux papillons géomètres et aux papillons chenilles bijou, produisent des ultrasons en réponse aux attaques de chauves-souris. D’autres insectes, notamment certains coléoptères et lucioles, le font également.
Mais parmi les défenseurs les plus frappants figurent les hawkmoths, une famille de quelque 1 600 speedsters pour la plupart nocturnes, en forme de torpille, également connus sous le nom de sphinx, qui planent sur les fleurs comme des colibris. Beaucoup repoussent les chauves-souris en grattant leurs organes génitaux comme un ongle traîné le long d'un peigne, produisant des clics ultrasoniques qui peuvent perturber le sonar des prédateurs.
La diversité anatomique de ces systèmes producteurs de sons et la façon dont ils ont évolué restent cependant mal comprises. Ainsi, Barber, Kawahara et leur équipe, dont Paul Masonick, collègue du musée de Floride et biologiste évolutionniste, ont combiné des enregistrements audio de sphinx mâles répondant aux cris des chauves-souris avec des images haute résolution de spécimens préservés d'espèces qui se chevauchent. Bien que certaines femelles produisent également des ultrasons, les chercheurs se sont concentrés sur les mâles car la création sonore féminine reste trop mal documentée pour une analyse systématique.
Parmi les 143 espèces testées, 77 produisent des ultrasons. Ils l’ont fait de trois manières distinctes. Tous trois s'appuient sur une zone d'écailles élargies en forme de ballon de football sur les valves génitales du mâle, qui sont des structures appariées utilisées pour serrer les femelles pendant l'accouplement. Mais ce contre quoi ces écailles se frottent varie.
Certains frottent les écailles contre une rangée d’écailles correspondantes près de l’arrière de l’abdomen. D'autres les traînent sur des épines raides dépassant du bord de l'abdomen. D'autres encore les râpent sur un champ de bosses microscopiques sur la face inférieure de l'insecte, une partie jusqu'alors non identifiée de l'appareil générateur de sons.
Paul Masonick/Musée d'histoire naturelle de Floride
Paul Masonick/Musée d'histoire naturelle de Floride
Ces différences mécaniques se reflètent dans les sons eux-mêmes. Les papillons qui grattent leurs écailles génitales contre les épines ou les petites bosses ont tendance à émettre un bruit plus continu, avec un plus grand risque de brouiller le sonar des chauves-souris. Ceux qui grattent leurs écailles contre d'autres écailles produisent des éclats irréguliers, qui peuvent surprendre les attaquants ou imiter les cris d'avertissement d'une proie au goût nauséabond.
Notamment, les papillons qui grattent la surface bosselée nouvellement identifiée ont le répertoire acoustique le plus large, même les plus proches parents ayant un son très différent. Cette flexibilité pourrait leur donner plus d'options pour développer de nouvelles défenses contre les chauves-souris, note Nick Dowdy, biologiste évolutionniste au Milwaukee Public Museum qui n'a pas participé à la recherche. En comparaison, d’autres groupes peuvent être plus contraints par leur anatomie, dit-il, les laissant « enfermés dans certaines stratégies ».
Les auteurs estiment que la production d’ultrasons activés par les organes génitaux a évolué indépendamment au moins quatre et jusqu’à sept fois entre environ 5 millions et 30 millions d’années. Selon Masonick, il s'agit d'un exemple frappant d'évolution convergente dans laquelle la même menace prédatrice a poussé à plusieurs reprises les papillons à adopter des comportements similaires par des voies anatomiques différentes.
Mais la course aux armements évolutive n’était pas une voie à sens unique, souligne-t-il. Plusieurs lignées de sphinx qui se sont tournées vers des activités crépusculaires ou diurnes ont par la suite perdu leur machinerie spécialisée de production de sons.
« Cela montre à quel point la prédation des chauves-souris sur les insectes est intense », explique Masonick. « Cela a été un moteur majeur de l'évolution des insectes. »