Une nouvelle étude a découvert que les fougères et les plantes à fleurs ont développé des nectaires simultanément il y a environ 135 millions d'années, suggérant une évolution parallèle dans leurs relations mutualistes avec les fourmis, ce qui a des implications significatives pour la compréhension de l'évolution des plantes et des interactions interspécifiques. Crédit : Université du Tennessee, Knoxville
Les chercheurs ont découvert que les fougères, comme les plantes à fleurs, produisaient des nectaires pour attirer les gardes du corps des fourmis il y a environ 135 millions d’années. Cette adaptation évolutive s'est produite lorsque les fougères se sont déplacées du sol forestier vers la canopée des arbres, démontrant des chemins évolutifs parallèles avec les plantes à fleurs.
Les collaborations entre différents domaines de recherche peuvent donner lieu à des percées et des découvertes surprenantes. De même, les collaborations entre espèces peuvent conduire à des développements évolutifs inattendus et mutuellement bénéfiques.
Par exemple, certaines usines ont réussi à recruter des gardes du corps de fourmis. Elles produisent sur leurs feuilles un nectar sucré qui attire les fourmis, puis ces fourmis mercenaires très territoriales et agressives patrouillent « leur » plante et piquent ou mordent les herbivores qui tentent de la manger.
Ces relations sont bien documentées chez les plantes à fleurs, mais elles se produisent également chez les fougères non fleuries. C’est une nouvelle étrange pour les chercheurs, car on a longtemps pensé que les fougères n’avaient pas les nectaires nécessaires à des interactions biotiques aussi complexes.
Résultats de la recherche sur les fougères
Jacob Suissa, professeur adjoint au département d'écologie et de biologie évolutive de l'UT, a travaillé avec des collègues de l'Université Cornell, dont l'expert en fougères Fay-Wei li et l'expert en fourmis Corrie Moreau, pour étudier comment ce phénomène s'est développé au cours des millénaires. Ils ont récemment publié leurs résultats dans Communications naturelles sur la chronologie de l'évolution et les facteurs sous-jacents de ce partenariat interspécifique.
« Les nouveaux éléments de ce travail sont doubles », a expliqué Suissa. « Tout d'abord, nous avons découvert que les nectaires – les structures qui produisent du nectar sucré pour attirer les gardes du corps des fourmis – ont évolué en fougères et en plantes à fleurs à peu près au même moment. »
Cela s'est produit il y a environ 135 millions d'années, coïncidant avec la montée des associations plantes-fourmis dans le monde. Crétacé période.
Implications évolutives
« Ce timing est assez spectaculaire étant donné qu'il se situe très tard dans l'histoire de l'évolution des fougères, près de 200 millions d'années après leur origine », a déclaré Suissa. « Mais c'est très tôt dans l'histoire évolutive des plantes à fleurs, presque au début de leur origine au Crétacé. »
Le deuxième élément nouveau concerne la façon dont tout cela s’est passé. À l’origine, les fougères prospéraient sous forme de plantes terrestres, poussant sur le sol forestier. Ils ont connu une transition majeure au Cénozoïque, il y a environ 60 millions d'années, devenant des plantes épiphytes ou arboricoles.
Ils ont appris de nouvelles habitudes au fur et à mesure de leur ascension.
« Nous avons découvert que lorsque les fougères quittaient le sol forestier et se déplaçaient dans la canopée, que ce soit en tant qu'épiphytes, grimpantes ou fougères arborescentes, elles exploitaient les interactions existantes entre les fourmis et les plantes à fleurs et développaient des nectaires », a déclaré Suissa.
Cela présente une curieuse dynamique dans l’histoire écologique et évolutive de ces deux lignées végétales. Les fougères et les plantes à fleurs ont divergé d'un ancêtre commun il y a plus de 400 millions d'années, mais ont ensuite atteint leur rythme parallèlement à leur évolution nectaire et au compromis mutuellement bénéfique entre les fourmis et les plantes.
« Cela suggère qu'il pourrait y avoir des 'règles de vie' régissant l'évolution des nectaires non floraux et le mutualisme fourmi-plante », a déclaré Suissa. « Ce travail peut faciliter les recherches futures en fournissant le cadre ou la toile de fond évolutive pour les analyses écologiques, développementales ou génomiques. »
L'étude a été financée par la National Science Foundation des États-Unis.
