Les chercheurs ont démontré que la capacité d’adaptation rapide en quelques générations, appelée évolutivité, peut également expliquer la divergence des espèces sur des millions d’années. En analysant de nombreux ensembles de données sur les espèces et les fossiles actuels, ils ont découvert que les traits à forte évolutivité présentaient davantage de divergences au fil du temps, influencés par les fluctuations environnementales, ce qui joue un rôle crucial dans l'élaboration des résultats de l'évolution.
Depuis que Darwin a présenté sa théorie révolutionnaire de l'évolution, les biologistes ont été captivés par les processus complexes qui permettent espèces évoluer.
Les mécanismes responsables de l’évolution d’une espèce sur quelques générations, appelés microévolution, peuvent-ils également expliquer comment les espèces évoluent sur des périodes de temps s’étendant sur des milliers ou des millions de générations, également appelés macroévolution ?
Un nouvel article, qui vient d'être publié dans Sciencemontre que la capacité des populations à évoluer et à s'adapter sur quelques générations, appelée évolutivité, nous aide effectivement à comprendre comment l'évolution fonctionne sur des échelles de temps beaucoup plus longues.
En compilant et en analysant d’énormes ensembles de données provenant d’espèces existantes ainsi que de fossiles, les chercheurs ont pu montrer que l’évolutivité responsable de la microévolution de nombreux traits différents prédit l’ampleur des changements observés entre les populations et les espèces séparées jusqu’à un million d’années.
« Darwin a suggéré que les espèces évoluent progressivement, mais nous avons découvert que même si les populations évoluent rapidement à court terme, cette évolution (à court terme) ne s'accumule pas avec le temps. Cependant, le degré de divergence des populations et des espèces, en moyenne, sur de longues périodes dépend toujours de leur capacité à évoluer à court terme », a déclaré Christophe Pélabon, professeur au département de biologie de NTNU et auteur principal de l'article.
Big datasets de créatures vivantes et de fossiles
La capacité de répondre à la sélection et de s'adapter, l'évolutivité, dépend de la quantité de variation héréditaire (génétique). Les chercheurs ont mené leur analyse en compilant d’abord un ensemble de données massif avec des mesures d’évolutivité des populations et des espèces vivantes à partir d’informations accessibles au public. Ils ont ensuite comparé l’évolutivité à la divergence des populations et des espèces pour différents traits tels que la taille du bec, le nombre de descendants, la taille des fleurs, etc.
Ils ont également examiné les informations de 150 lignées différentes de fossiles, où d'autres chercheurs avaient mesuré les différences dans les traits morphologiques des fossiles sur des périodes aussi courtes que 10 ans et aussi longues que 7,6 millions d'années.
Darwin a noté comment différents pinsons des îles Galapagos développaient différents types de becs, en fonction de la nourriture qu'ils se spécialisaient dans leur consommation. Des études ultérieures ont montré comment les fluctuations rapides de la taille des graines au fil du temps entraînaient des fluctuations rapides de la taille du bec, tout comme le suggère la nouvelle étude publiée dans Science. Cette illustration est tirée de Darwin, 1845. Journal de recherches sur l'histoire naturelle et la géologie des pays visités lors du voyage du HMS Beagle autour du monde, sous le commandement du capitaine Fitz Roy, RN 2e édition. Crédit : John Gould
Ce qu’ils ont constaté, c’est que les traits ayant une évolutivité plus élevée étaient plus divergents entre les populations et les espèces existantes, et que les traits ayant une évolutivité plus élevée étaient plus susceptibles d’être différents les uns des autres entre deux échantillons de fossiles consécutifs.
À l’inverse, les traits peu évolutifs ou peu variables ne changent pas beaucoup entre les populations ou entre les échantillons de fossiles successifs.
La fluctuation environnementale est la clé
Les traits ayant une plus grande évolutivité changent rapidement car ils sont capables de répondre plus rapidement aux changements environnementaux, a déclaré Pélabon.
L’environnement – des éléments tels que la température, le type de nourriture disponible ou toute autre caractéristique importante pour la survie et la reproduction de l’individu – est le moteur des changements évolutifs car les populations tentent de s’adapter à leur propre environnement. En règle générale, les environnements changent d’année en année ou de décennies en décennies, fluctuant autour de moyennes stables. Cela génère des fluctuations dans le sens de la sélection.
Les caractères hautement évolutifs peuvent réagir rapidement à ces fluctuations de sélection et fluctueront avec le temps avec une grande amplitude. Les traits peu évolutifs fluctueront également mais plus lentement et donc avec une amplitude plus faible.
« Les populations, ou espèces, géographiquement éloignées les unes des autres sont exposées à des environnements dont les fluctuations ne sont pas synchronisées. Par conséquent, ces populations auront des valeurs de trait différentes, et l'ampleur de cette différence dépendra de l'amplitude de la fluctuation du caractère, et donc de l'évolutivité du caractère », a déclaré Pélabon.
Conséquences pour la biodiversité
Les résultats des chercheurs suggèrent que la sélection et donc l'environnement ont été relativement stables dans le passé. Avec le changement climatique, les choses évoluent rapidement, et principalement dans une seule direction. Cela peut fortement affecter les modèles de sélection et la manière dont les espèces peuvent s'adapter à des environnements encore fluctuants mais autour d'optimums qui ne sont plus stables, même sur des périodes de quelques décennies.
« Le nombre d'espèces qui seront capables de suivre ces optima et de s'adapter est incertain, mais cela aura très probablement des conséquences sur la biodiversité, même à court terme », a-t-il déclaré.
