Des chercheurs découvrent une évolution rapide et prévisible du génome dans trois populations de fourmis hybrides

Au cours des dix dernières années, la révolution du séquençage de l’ADN a révélé que l’accouplement entre deux espèces différentes, c’est-à-dire l’hybridation, autrefois considérée comme rare, est en fait répandu dans l’arbre de la vie. Cela a été une surprise – l’hybridation était considérée comme principalement préjudiciable car la progéniture n’est pas toujours viable et peut être stérile, comme les mulets. Cependant, de nombreuses études ont montré que l’hybridation pouvait avoir des conséquences bénéfiques et aider les populations à s’adapter à de nouveaux environnements.

Par exemple, chez l’homme, les populations tibétaines sont adaptées aux faibles concentrations d’oxygène trouvées sous les hautes altitudes grâce au matériel génétique acquis par hybridation, il y a 50 000 ans, entre des humains modernes et archaïques, des populations aujourd’hui disparues (comme les Néandertaliens). Cette année, le prix Nobel de physiologie ou médecine a été décerné à Svante Pääbo (Institut Max Planck) pour ses travaux sur Evolution humainey compris l’échange de gènes entre les humains modernes et archaïques.

Comprendre les conséquences de l’hybridation, c’est-à-dire l’accouplement entre deux espèces différentes, donnant progéniture hybride, est important car il s’agit d’un phénomène répandu dans la nature. En transférant matériel génétique entre les espèces, il peut également aider les populations à s’adapter à de nouveaux environnements difficiles, tels que le réchauffement climatique. Un aspect clé de l’hybridation est la prévisibilité, qui est également une question de recherche importante : si nous pouvions refaire le même événement d’hybridation plusieurs fois, à quelle fréquence obtiendrions-nous des résultats similaires ?

Les populations évoluent à la fois rapidement et de manière prévisible en raison de la sélection naturelle

Des chercheurs de l’Université d’Helsinki ont profité de populations hybrides distinctes de fourmis des bois identifiées dans le sud de la Finlande pour étudier si l’hybridation était prévisible. Ils ont découvert qu’après de multiples événements d’hybridation entre deux espèces de fourmis des bois, des populations hybrides distinctes évoluaient indépendamment dans la même direction. Ils sont aujourd’hui très similaires les uns aux autres en termes de composition génétique, ce qui suggère que le résultat de l’hybridation est prévisible. Les chercheurs ont également déterminé que l’hybridation s’est produite il y a moins de 50 générations de fourmis, il y a environ 125 ans, ce qui en fait un cas d’évolution assez rapide dans la nature.

« L’hybridation étant également fréquente chez de nombreuses autres espèces que les fourmis, nos résultats pourraient aider à comprendre ses conséquences de manière plus générale. des environnements changeants », déclare le Docent Jonna Kulmuni, de la Faculté des sciences biologiques et environnementales de l’Université d’Helsinki. Elle dirige la recherche sur les fourmis depuis 15 ans.

Un petit pas ou un pas de géant dans la connaissance ?

“Un peu des deux. Les fourmis des bois finlandaises donnent l’opportunité d’observer de multiples événements d’hybridation très récents, et le degré de prévisibilité que nous avons trouvé malgré cette récence est remarquablement élevé, ce qui est assez nouveau”, explique le chercheur Pierre Nouhaud, de la Faculté de Sciences biologiques et environnementales, Université d’Helsinki.

“En attendant, notre étude confirme également les résultats antérieurs obtenus chez une poignée d’espèces, y compris les humains, suggérant que les modèles que nous voyons chez les fourmis des bois sont assez généraux.”

L’ADN contient des informations sur l’histoire évolutive des populations

Pour cette étude, le groupe de recherche a collecté des individus hybrides dans les forêts finlandaises du sud de la Finlande, près de la station zoologique de Tvärminne. L’ADN accumule des mutations lors de sa transmission des parents à la progéniture, en tant que tel, il contient des informations sur l’histoire évolutive des populations.

Pour accéder à cet historique, les chercheurs ont dû reconstruire le premier génome de référence des fourmis rouges des bois. Les chercheurs ont ensuite séquencé et analysé des génomes hybrides à l’aide de superordinateurs du centre informatique finlandais pour la science (CSC). Certaines analyses ont été réalisées en collaboration avec des scientifiques écossais et portugais.

Reconstruire les histoires évolutives passées à l’aide de simulations informatiques

“Sur une échelle de temps évolutive, nous avons affaire à des événements récents, moins de 50 générations de fourmis, qui ont eu très peu de temps pour laisser des empreintes dans les séquences d’ADN. Cela signifie qu’il peut être difficile de faire la distinction entre des hypothèses concurrentes. Dans notre étude, nous avons effectué simulations informatiques envisager différents scénarios évolutifs pour tenir compte de cette incertitude et garantir la robustesse de nos résultats », déclare Nouhaud.

L’article est publié dans la revue PLOS Biologie.

Ensuite, le groupe de recherche sur les fourmis surveillera la composition génétique des populations hybrides sur plusieurs années pour trouver des preuves d’adaptation et tester si les hybrides peuvent combiner les plages de température des deux espèces, ce qui pourrait aider les fourmis des bois à faire face au réchauffement climatique. Selon Nouhaud, cela pourrait être assez important car les fourmis des bois sont des espèces clés des forêts boréales : elles fournissent de la nourriture à de nombreuses espèces, contribuent au cycle des nutriments, chassent de nombreux autres insectes, entre autres. Sans eux, les forêts finlandaises seraient certainement très différentes.