Une équipe internationale de chercheurs a utilisé l’un des plus grands ensembles de données génomiques, composé de près de 4 000 pinsons de Darwin, pour étudier les changements évolutifs dans ce groupe d’oiseaux emblématique. Publiée dans Science, l’étude, s’appuyant sur des décennies de recherche, révèle la base génétique de l’adaptation chez les pinsons, soulignant l’importance de l’observation à long terme pour comprendre les mécanismes évolutifs.
Une équipe internationale de chercheurs a récemment publié une étude historique sur le changement évolutif contemporain des populations naturelles. En utilisant l’un des ensembles de données génomiques les plus complets sur les animaux dans leurs habitats naturels, comprenant près de 4 000 pinsons de Darwin, la recherche a révélé la base génétique de l’adaptation dans ce groupe emblématique. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Science.
Depuis que Darwin a écrit sur les pinsons des îles Galápagos, les biologistes étudient ces petits oiseaux chanteurs pour comprendre les mécanismes de leur évolution. Un ancestral espèces a évolué en 18 espèces différentes au cours du dernier million d’années. La force des pinsons de Darwin en tant qu’organisme d’étude réside dans ce qu’ils peuvent montrer sur les premiers stades de la spéciation.
Bourse Peter et Rosemary (université de Princeton) a suivi presque tous les individus de Daphné Major à partir des années 1970. Leurs travaux démontrent que les pinsons de Daphné Major ont évolué en réponse aux changements de l’environnement et aux interactions entre les espèces. Une équipe internationale a séquencé les génomes de presque tous les pinsons étudiés sur Daphné et révélé l’architecture génétique du changement adaptatif.
Le cratère de Daphné Major vu d’en haut, îles Galápagos, Équateur. Crédit : Erik Enbody
« Je pense que c’est une opportunité vraiment passionnante de lier notre compréhension des changements évolutifs dans un passé profond aux observations de l’époque actuelle », déclare Erik Enbody, auteur principal de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à l’Université d’Uppsala. « Les données génomiques sont un outil puissant pour prendre nos observations d’oiseaux sur le terrain et en apprendre davantage sur les facteurs qui ont façonné leur évolution », ajoutant que ce type d’étude à cette échelle ne serait pas possible sans des décennies de recherche sur les Galápagos.
« L’une des choses remarquables que nous avons découvertes est que seuls quelques locus génétiques expliquent une grande partie de la variation du bec du pinson », explique Leif Andersson (Université d’Uppsala et Texas A&M University), auteur principal de l’étude. « Il semble que l’une des façons dont ces changements génétiques évoluent consiste à regrouper plusieurs gènes, qui sont ensuite soumis à la sélection naturelle à mesure que l’environnement change. »
Un grand pinson terrestre (Geospiza magnirostris) sur Daphne Major, îles Galápagos, Équateur. Crédit : Erik Enbody.
Ces résultats pourraient surprendre les généticiens humains, où de nombreuses variantes génétiques ne sont responsables que d’une petite quantité de variation de la taille humaine, par exemple.
Au cours des trois décennies étudiées, le bec du pinson moyen est devenu plus petit. En utilisant les génomes de tous les pinsons de Daphné, les chercheurs montrent que cela résulte du transfert de gènes du petit pinson terrestre par hybridation et périodes de sécheresse où les individus au bec plus petit ont mieux survécu.
« Cette étude met en évidence la valeur des études à long terme pour comprendre le mécanisme du changement évolutif », explique Peter Grant.
Daphné Major vue de la mer, îles Galápagos, Équateur. Crédit : Erik Enbody
Les chercheurs ont collecté une goutte de sang dans la veine de l’aile et ont bagué chaque oiseau. Cela leur a permis de les suivre et de déterminer combien de temps ils ont survécu, avec qui ils se sont accouplés et leur progéniture.
« En collectant des échantillons de sang tout au long de l’étude, nous disposions des échantillons disponibles pour l’étude génomique lorsque la technologie est devenue disponible », ajoute Rosemary Grant.
Les chercheurs ont étudié non seulement le pinson moyen, mais également l’ensemble de la communauté de quatre espèces de pinsons présentes sur l’île. Le pinson cactus commun a connu une évolution progressive vers un bec plus arrondi à mesure que les conditions sur l’île changeaient et que l’hybridation avec le pinson terrestre moyen augmentait. Cette étude dresse un tableau dynamique de la façon dont les espèces s’adaptent à des environnements changeants grâce à une combinaison de changements génétiques aux effets phénotypiques importants qui sont parfois transférés entre les espèces. Alors que l’environnement mondial continue de changer, les pinsons de l’île des Galápagos offriront une fenêtre précieuse pour comprendre comment les oiseaux, leur constitution génétique et leur environnement interagissent pour façonner l’avenir des populations sauvages.
