Gènes et climat : Adaptations cachées d’un moucherolle en voie de disparition

Une nouvelle étude a fait des progrès significatifs dans le domaine de la biologie évolutive, dévoilant la preuve de l’adaptation climatique au niveau génomique au sein d’une espèce en voie de disparition – le Moucherolle des saules du sud-ouest. La recherche révolutionnaire, dirigée par la chercheuse postdoctorale Sheela Turbek de l’Université d’État du Colorado, est une démonstration exceptionnelle d’une espèce sauvage s’adaptant à ses conditions environnementales.

Partout dans le monde, les espèces réagissent aux changements climatiques par des changements géographiques ou des changements génétiques. Alors que les experts peuvent observer et documenter les cas où les espèces changent de lieu, les adaptations génétiques ne sont pas aussi faciles à retracer.

Comment l’étude a été menée

Pour enquêter, Turbek et son équipe se sont concentrés sur le Willow Flycatcher, un oiseau migrateur en voie de disparition originaire du sud-ouest des États-Unis. La recherche a duré plus d’un siècle, comparant les génomes de spécimens modernes à leurs homologues historiques, certains remontant à la fin des années 1800.

« Nous avons utilisé plus de 200 échantillons contemporains du Willow Flycatcher pour analyser le matériel génétique de régions spécifiques du génome associées à d’importantes variables environnementales », a déclaré Turbek. « Cela inclut des choses comme les précipitations mensuelles et la température maximale mensuelle. Une fois que nous avons identifié les régions de l’ADN que nous pensons être impliquées dans l’adaptation au climat, nous avons extrait les informations génétiques de ces régions dans nos échantillons historiques et modernes de San Diego.

Ce que les chercheurs ont appris

Les résultats, publiés dans la revue Changement climatique naturel, montrent une augmentation perceptible de la variation génétique de la population de moucherolles des saules à San Diego, en Californie, au cours du siècle dernier. Turbek a émis l’hypothèse que les changements climatiques dans la région, principalement l’augmentation de l’humidité et des précipitations, ont conduit à ces adaptations génomiques dans la population locale de Moucherolles des saules.

L’étude de Turbek s’appuie sur la recherche fondamentale menée par Kristen Ruegg et son équipe au CSU, qui exploraient des adaptations génétiques similaires depuis environ une décennie. Cependant, ce n’est qu’avec les récentes avancées technologiques dans le séquençage du génome dans les années 2010 qu’un projet de cette ampleur est devenu réalisable.

Les recherches préliminaires de Ruegg ont suggéré que le Moucherolle des saules, composé de quatre sous-espèces différentes, s’était localement adapté aux conditions climatiques variables selon les régions géographiques.

Turbek a souligné l’importance de cela, déclarant: « Le Willow Flycatcher est composé de quatre sous-espèces différentes, et la sous-espèce du sud-ouest a fait face à des déclins de population vraiment précipités et a été répertoriée comme en voie de disparition au niveau fédéral en 1995. » Elle a souligné l’urgence de comprendre ces mécanismes d’adaptation, en particulier face à l’extinction potentielle induite par le climat.

Cependant, les échantillons historiques contiennent souvent de l’ADN dégradé ou contaminé, ce qui rend difficile l’établissement d’une adaptation génétique avec un degré élevé de certitude. Ce défi a été aggravé par la quantité infime d’ADN disponible à partir d’échantillons de musée, souvent de minuscules coupures d’un coussinet d’orteil.

« Les musées nous enverront une petite coupure d’un orteil qui a souvent de très faibles concentrations d’ADN, il est donc difficile d’acquérir suffisamment de lectures de l’ADN pour avoir une bonne idée de ce à quoi ressemble le code génétique », a déclaré Turbek.

Adaptations génétiques confirmées

Néanmoins, après plusieurs années de séquençage génomique méticuleux et d’analyses comparatives entre des échantillons d’ADN historiques et contemporains, l’équipe a finalement réussi. Ils ont dévoilé des preuves convaincantes que le Moucherolle des saules du sud-ouest avait en effet augmenté sa variation génétique au fil du temps.

« Nous pensons que c’est en fait le mélange ou le flux génétique dans la population des populations voisines qui a aidé à récupérer le pool génétique des Willow Flycatchers dans la région de San Diego », a déclaré Ruegg.

« Le changement climatique induit par l’homme a vraiment un effet drastique sur les activités de reproduction de nombreuses espèces, et il va conduire de nombreux organismes au bord de l’extinction », a déclaré Turbek. « Ainsi, le fait que nous puissions documenter cette quantité d’adaptation sur une échelle de temps d’un siècle est quelque peu encourageant dans la mesure où ces oiseaux semblent réagir à la quantité de changement climatique qui s’est déjà produite. Cela peut nous aider à mieux prévoir ce qui va se passer dans le futur et comment les espèces pourraient réagir.

En savoir plus sur le Moucherolle des saules

Le Moucherolle des saules du sud-ouest est classé comme espèce en voie de disparition principalement en raison de la perte et de la fragmentation de son habitat. Ce petit oiseau, qui dépend fortement des écosystèmes riverains (près des rivières ou des ruisseaux) pour se reproduire, a vu une grande partie de son habitat détruit ou altéré en raison de diverses activités humaines.

Certains des facteurs clés menant à la perte d’habitat comprennent:

Développement urbain et agriculture

La croissance des villes, des routes et des terres agricoles empiète souvent sur les écosystèmes riverains habités par les moucherolles.

Gestion de l’eau

Les barrages, les détournements d’eau pour l’irrigation et d’autres altérations des systèmes fluviaux peuvent entraîner la perte de la végétation dont les gobe-mouches ont besoin pour nicher.

Les espèces envahissantes

Les plantes non indigènes, telles que le tamaris (cèdre salé), peuvent modifier la structure de la végétation dans les zones riveraines, les rendant impropres à la nidification des moucherolles.

Changement climatique

Les changements dans les conditions météorologiques peuvent dégrader davantage l’habitat du moucherolle et entraîner une réduction de la disponibilité de la nourriture.

Prédation et parasitisme du couvain

Les prédateurs des nids, tels que les serpents et les grands oiseaux, ainsi que les parasites des couvées comme le vacher à tête brune (qui pond ses œufs dans les nids d’autres oiseaux, ce qui amène les autres oiseaux à élever la progéniture du vacher), peuvent également menacer les populations de moucherolles des saules. .

Ces défis ont entraîné des déclins importants de la population, ce qui a conduit le Moucherolle des saules du sud-ouest à être inscrit sur la liste des espèces en voie de disparition en 1995.