L’analyse de l’ADN peut prédire quels animaux sont menacés d’extinction

Dans une nouvelle découverte fascinante, une équipe de scientifiques de la San Diego Zoo Wildlife Alliance et de l’Université de Californie à Santa Cruz a découvert que les informations génomiques des animaux peuvent aider à prédire quelles espèces de mammifères sont les plus susceptibles d’être menacées d’extinction.

Les chercheurs ont découvert que les espèces avec des populations historiques plus petites ont tendance à porter des fardeaux plus élevés de mutations dommageables et ont un risque d’extinction élevé. Cela indique que les statistiques démographiques à long terme jouent un rôle crucial dans la compréhension de l’état de conservation et de la résilience actuels d’une espèce.

Alors que notre planète subit une perte rapide de biodiversité, des dizaines de milliers d’espèces risquent de disparaître. L’identification des espèces dont la conservation est la plus urgente est un processus difficile et coûteux, en particulier compte tenu des informations limitées disponibles pour nombre d’entre elles. Il est donc difficile d’allouer des ressources de conservation rares pour cibler les espèces les plus proches du bord de l’extinction.

Pour remédier à ces limitations, les scientifiques ont examiné les génomes de 240 espèces de mammifères, allant des minuscules musaraignes arborescentes aux girafes imposantes, aux épaulards et même aux humains.

Ce que les chercheurs ont découvert

Les experts ont découvert que l’ADN codé dans un génome unique – reflétant l’histoire d’une espèce sur des millions d’années – peut fournir une évaluation rapide et rentable des risques de conservation. Ces informations sont utiles même lorsque nous savons peu de choses sur les caractéristiques physiologiques, comportementales et biologiques des animaux, ou sur le nombre d’individus restant dans la population.

« Ces résultats montrent que les informations génétiques, même si elles ne proviennent que d’un seul individu pour une espèce donnée, offrent des conseils immédiats et exploitables aux scientifiques qui conçoivent des stratégies de conservation ainsi qu’à ceux qui ont des bottes sur le terrain », a déclaré le co-auteur principal, le Dr Aryn P. Wilder, scientifique en conservation à la San Diego Zoo Wildlife Alliance.

« Les ressources limitées disponibles pour la conservation des espèces sauvages nécessitent un triage. Notre évaluation génomique fournit une méthode relativement peu coûteuse pour identifier rapidement les espèces à risque de devenir en voie de disparition à l’avenir, même lorsque l’on sait peu de choses sur cette espèce. Ce triage génomique permet aux gestionnaires de cibler des ressources limitées vers les espèces qui en ont le plus besoin », a expliqué Megan Supple, chercheur au UCSC Paleogenomics Lab.

Comment l’étude a été réalisée

Les chercheurs ont utilisé les informations génomiques pour former des modèles qui distinguent rapidement les espèces menacées et non menacées, sur la base de la démographie, de la diversité et des mutations qui ont un impact sur la forme physique.

Cela aidera à évaluer le risque d’extinction et à identifier les milliers d’espèces menacées qui bénéficieront le plus du soutien à la conservation. À mesure que le nombre de génomes séquencés augmente et que les modèles continuent de s’améliorer, cette approche deviendra de plus en plus précieuse.

Pour démontrer le potentiel de cette évaluation des risques génomiques, les scientifiques ont appliqué leurs modèles à trois espèces « déficientes en données » : le rat-taupe aveugle des montagnes de la Haute Galilée, le petit chevrotain et l’orque.

Ce ne sont là que quelques exemples des milliers d’espèces qui manquent d’informations pour savoir si elles sont menacées ou non.

Pourquoi cette étude est révolutionnaire

Les chercheurs ont examiné les génomes de 240 espèces, révélant le potentiel des informations génomiques à jouer un rôle vital dans les efforts de conservation.

En analysant un si grand nombre d’espèces, les scientifiques ont pu estimer les caractéristiques génomiques qui prédisent le mieux le risque d’extinction et construire des modèles d’évaluation du risque génomique qui peuvent être utilisés lorsque d’autres informations font défaut.

Les auteurs de l’article préconisent l’inclusion d’informations génomiques dans les évaluations de l’état de conservation des espèces. Cela comblerait le fossé entre les généticiens et les gestionnaires de la conservation, en fournissant un cadre pour déployer de l’argent et des ressources vers les espèces les plus à risque.

« De nombreuses espèces potentiellement menacées sont classées comme ‘données insuffisantes’, ce qui signifie que nous avons tout simplement trop peu d’informations pour déterminer si une action de conservation immédiate est nécessaire », a déclaré le Dr Beth Shapiro. « Nos résultats montrent qu’un génome d’un seul individu peut être suffisant pour identifier les espèces les plus menacées de ces » données déficientes « , nous permettant de concentrer nos ressources limitées là où elles peuvent avoir le plus d’impact. »

Le co-auteur principal de l’étude, le Dr Oliver Ryder, a souligné l’importance de la génomique dans les efforts de conservation : « Notre monde en évolution rapide menace les espèces animales et végétales dans le monde entier – mais l’utilisation de la génomique dans la conservation est une opportunité massive et sous-estimée de les protéger. »

« Nous sommes dans une ère de découverte sans précédent – une toute nouvelle façon de voir le monde. Nous avons longtemps pensé que ce potentiel existait, mais il est profond de le voir se cristalliser en un catalyseur qui aidera les défenseurs de l’environnement à prendre des décisions cruciales susceptibles de sauver le monde tel que nous le connaissons », a déclaré le Dr Ryder.

En savoir plus sur l’étude

L’étude fait partie des travaux du Zoonomia Consortium, la plus grande ressource de génomique comparative des mammifères au monde, impliquant plus de 150 personnes dans le monde.

Une série d’articles récemment publiés dans la revue Science démontrent également comment la génomique comparative peut faire la lumière sur la façon dont certaines espèces réalisent des exploits extraordinaires et aider les scientifiques à mieux comprendre les parties fonctionnelles de notre génome et comment elles peuvent influencer la santé et la maladie.

De plus, les chercheurs ont identifié une partie de la base génétique des traits de mammifères rares, tels que la capacité de sentir de faibles odeurs à des kilomètres de distance.

De nombreux échantillons génétiques pour les analyses d’ADN ont été fournis par le « Frozen Zoo » de la San Diego Zoo Wildlife Alliance, le plus grand référentiel de matériel génétique de ce type. Le Frozen Zoo, ou Wildlife Biodiversity Bank, contient des cultures de cellules viables et du matériel reproducteur d’environ 10 000 animaux représentant plus de 1 100 espèces et sous-espèces.

En savoir plus sur l’extinction des espèces

De nombreux scientifiques pensent que nous sommes actuellement au milieu d’un événement d’extinction de masse, souvent appelé la sixième extinction de masse ou l’extinction de l’Holocène. Cet événement d’extinction en cours est principalement motivé par les activités humaines, telles que la destruction de l’habitat, la pollution, le changement climatique et l’introduction d’espèces envahissantes.

Dans l’histoire de la Terre, il y a eu cinq événements majeurs d’extinction de masse :

Extinction Ordovicien-Silurien (il y a environ 443 millions d’années)

Cet événement a entraîné la perte d’environ 85% des espèces marines, probablement en raison de la glaciation et des changements ultérieurs du niveau de la mer et de la chimie des océans.

Extinction du Dévonien tardif (il y a environ 359 millions d’années)

Cet événement d’extinction a éliminé environ 75% de toutes les espèces, affectant principalement la vie marine. Les causes possibles incluent le refroidissement global, les changements dans la chimie des océans et les impacts d’astéroïdes.

Extinction du Permien-Trias (il y a environ 252 millions d’années)

Également connu sous le nom de « Great Dying », il s’agissait de l’événement d’extinction le plus grave de l’histoire de la Terre, entraînant la perte d’environ 90 à 96 % de toutes les espèces. La cause de cet événement est encore débattue, mais les facteurs probables incluent l’activité volcanique, le changement climatique et l’anoxie océanique (un manque d’oxygène).

Extinction du Trias-Jurassique (il y a environ 201 millions d’années)

Cet événement a entraîné l’extinction d’environ 75 à 80 % de toutes les espèces, y compris de nombreux reptiles marins et terrestres. La cause exacte est incertaine, mais elle peut avoir été liée à une activité volcanique ou à des impacts d’astéroïdes.

Extinction Crétacé-Paléogène (il y a environ 66 millions d’années)

Cet événement d’extinction bien connu a entraîné la perte d’environ 75 % de toutes les espèces, y compris les dinosaures non aviaires. On pense que la cause principale est un impact d’astéroïde, bien que l’activité volcanique ait également pu jouer un rôle.

L’événement d’extinction de masse actuel, s’il se poursuit à son rythme actuel, pourrait avoir des conséquences dévastatrices pour la biodiversité sur Terre, affectant à terme les sociétés humaines qui dépendent d’écosystèmes sains pour leur survie.