Une étude génomique récente menée par Ying Zhen a réfuté la croyance traditionnelle selon laquelle les lucioles auraient développé leur luminescence comme mécanisme de défense pour signaler leur toxicité. Les recherches indiquent plutôt que la bioluminescence des lucioles est née en réponse au stress oxydatif, antérieure à l'évolution de leurs composés toxiques, les lucibufagines, que l'on ne trouve que dans un sous-ensemble d'espèces de lucioles.
Des recherches génomiques récentes montrent que la bioluminescence des lucioles est antérieure à leurs caractéristiques toxiques, évoluant peut-être en réponse au stress oxydatif.
L'analyse génomique a renversé l'hypothèse principale sur l'origine des lucioles. On pensait auparavant que les Lampyridés Cette famille de coléoptères, communément appelée lucioles, a initialement développé ses lumières vives comme un signal d'avertissement annonçant leur toxicité aux prédateurs, qui a ensuite été adopté comme signal d'accouplement. Cette explication expliquerait pourquoi les œufs, les larves et les pupes brillent également.
Abscondita anceyi de la réserve naturelle nationale de Wolong, Sichuan, Chine. Crédit : Chengqi Zhu
Informations génétiques sur la bioluminescence des lucioles
La chercheuse Ying Zhen et ses collègues ont mis à l'épreuve la sagesse conventionnelle en compilant un arbre généalogique des lucioles et en retraçant l'évolution des composés chimiques qui rendent les lucioles toxiques : les lucibufagines. L'équipe a collecté des échantillons frais pour 16 espèces de Lampyridés provenant de divers endroits en Chine, ainsi que de deux espèces apparentées, qu'ils ont analysées avec des collections préexistantes et des données génétiques. Au total, les auteurs ont compilé des données au niveau génomique de 41 espèces. Pour chaque espèce, les auteurs ont également recherché des lucibufagines à l'aide de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse.
Absondite sp. de la réserve naturelle nationale du mont Tianmu, Zhejiang, Chine. Crédit : Dongdong Xu
Bioluminescence et présence de toxines chez les lucioles
Leur étude a révélé que les lucibufagines ne se trouvent que dans une sous-famille de lucioles, alors que la bioluminescence est largement présente dans toute la famille, ce qui suggère fortement que la toxine a évolué après le développement de la bioluminescence.
Phylogénie de vraisemblance maximale calibrée dans le temps de 41 coléoptères basée sur 1 353 séquences nucléotidiques orthologues. Le nœud où les lucibufagines de lucioles ont évolué pour la première fois est marqué par une molécule et les ancêtres communs les plus récents des Lampyridae sont marqués par un dessin animé de luciole. Les nombres au-dessus des nœuds sont une estimation du temps de divergence médian en millions d'années. Les dessins animés des fossiles sur les nœuds représentent les trois étalonnages fossiles utilisés. La barre de couleur située en bas montre les niveaux historiques d'oxygène. Crédit : Zhu et al
Nouvelle hypothèse sur l'origine de la lumière des lucioles
Alors pourquoi les lucioles ont-elles commencé à briller ? Il a déjà été démontré que le substrat de la bioluminescence des lucioles, la luciférine, avait des propriétés antioxydantes. Ying Zhen et ses collègues ont découvert que les ancêtres des lucioles ont évolué et se sont diversifiés au cours d’une période historique où les niveaux d’oxygène atmosphérique ont continué à augmenter après un creux historique après l’événement anoxique océanique du Toarcien. Les auteurs notent également que les mille-pattes lumineux auraient initialement développé la bioluminescence pour faire face au stress oxydatif dans les environnements chauds et secs et suggèrent que les lucioles ont peut-être suivi une voie similaire.
Pyrocoelia analis de Tunchang, Hainan, Chine. Crédit : Chengqi Zhu
