Les scientifiques ont fourni un aperçu sans précédent de l’histoire évolutive des papillons et des mites. Ayant vécu sur Terre depuis plus de 250 millions d’années, le génome des espèces de papillons et de papillons nocturnes reste relativement inchangé.
Des chercheurs du Wellcome Sanger Institute, en collaboration avec l’Université d’Édimbourg, analysent plus de 200 génomes de haute qualité au niveau des chromosomes. Ils ont découvert que la composition chromosomique de ces insectes a peu changé au cours de leur séjour sur notre planète.
250 millions d’années d’évolution des lépidoptères
Malgré la diversité remarquable observée chez plus de 160 000 espèces dans le monde – depuis la myriade de motifs d’ailes jusqu’aux diverses formes de chenilles – les structures génétiques fondamentales de ces créatures sont restées en grande partie les mêmes depuis leur dernier ancêtre commun.
Connues collectivement sous le nom de Lépidoptères, qui représentent 10 % de toutes les espèces animales décrites, les espèces de papillons et de papillons nocturnes ont conservé 32 blocs chromosomiques ancestraux dans leur génome.
Ceux-ci sont appelés dans les cercles scientifiques « éléments mériens », nommés en l’honneur de Maria Sibylla Merian, une entomologiste pionnière du XVIIe siècle.
Les éléments mériens sont restés intacts dans la grande majorité des espèces, la plupart des espèces présentant aujourd’hui des chromosomes directement corrélés à ces structures anciennes, à l’exception d’un événement de fusion ancien singulier.
Exceptions génomiques dans l’évolution des papillons
L’étude identifie également de rares cas de réarrangement génétique au sein de certaines espèces, tels que des fusions et des fissions chromosomiques.
Ces événements mettent en évidence la remarquable stabilité des génomes des lépidoptères ainsi que des déviations occasionnelles qui ont conduit à une diversité génétique significative.
Plus précisément, des espèces comme les papillons bleus (Lysandra) et celles du groupe contenant les papillons blancs du chou (Pieris) ont montré un vaste remaniement chromosomique, défiant la norme et offrant un aperçu de la flexibilité et de la diversité génétiques au sein de ce groupe.
Des éléments ancestraux à la diversité moderne
Charlotte Wright, première auteure de l’étude du Wellcome Sanger Institute, a souligné l’importance de ces résultats.
« Les chromosomes de la plupart des papillons et des mites vivant aujourd’hui remontent directement aux 32 éléments mériens ancestraux qui étaient présents il y a 250 millions d’années. Il est frappant de constater que malgré une large diversification des espèces, leurs chromosomes sont restés remarquablement intacts », a expliqué Wright.
« Cela remet en question l’idée selon laquelle des chromosomes stables pourraient limiter la diversification des espèces. En effet, cette caractéristique pourrait constituer une base pour construire la diversité. Nous espérons trouver des indices auprès de rares groupes qui ont contourné ces règles.
Projet Psyché : l’avenir de la recherche sur le génome des papillons
Le professeur Mark Blaxter, auteur principal et responsable du programme Tree of Life au Wellcome Sanger Institute, a souligné l’importance de telles études pour comprendre les processus évolutifs et leurs implications pour la conservation.
«Des études comme celle-ci, qui nous permettent d’approfondir ces processus évolutifs, ne sont possibles qu’avec des initiatives telles que le projet Darwin Tree of Life générant des assemblages génomiques de haute qualité et accessibles au public. Nous amplifions ces efforts dans le cadre du projet Psyché, visant à séquencer les 11 000 espèces de papillons et de mites en Europe avec des collaborateurs à travers le continent », a ajouté Blaxter.
« En tant que pollinisateurs, herbivores et sources de nourriture vitaux de divers écosystèmes, ainsi que puissants indicateurs de la santé des écosystèmes, une compréhension plus approfondie de la biologie des papillons et des papillons nocturnes grâce au projet Psyché éclairera les futures études sur l’adaptation et la spéciation pour la conservation de la biodiversité. »
Cette recherche fait partie du projet Darwin Tree of Life, qui vise à séquencer les 70 000 espèces de Grande-Bretagne et d’Irlande, et contribue à l’effort mondial du projet Earth BioGenome visant à séquencer les 1,6 millions d’espèces nommées sur Terre.
Au-delà du cocon : ce que les papillons nous apprennent
En résumé, cette étude intrigante réaffirme l’incroyable stabilité génétique des papillons et des mites sur des centaines de millions d’années, tout en soulignant les exceptions qui ont alimenté leur étonnante diversité.
En remontant les chromosomes de ces espèces jusqu’à leurs anciens éléments mériens, les chercheurs ont remis en question les notions antérieures selon lesquelles la stabilité génétique limitait la diversification.
Au lieu de cela, ils ont dévoilé un tableau complexe dans lequel la stabilité sert de fondement sur lequel de rares réarrangements génétiques contribuent à la nouveauté évolutive. Cette recherche souligne l’importance cruciale des études génétiques pour éclairer les stratégies de conservation.
Différences entre les génomes des papillons et des papillons de nuit
Comme indiqué ci-dessus, les papillons et les mites, tous deux appartenant à l’ordre des lépidoptères, partagent de nombreuses similitudes dans leur génome, mais il existe plusieurs différences clés qui les distinguent.
Comprendre ces différences aide à identifier et à apprécier la diversité au sein de ce groupe fascinant d’insectes.
Temps d’activité et antennes
Les papillons sont principalement diurnes, ce qui signifie qu’ils sont actifs pendant la journée. Les papillons nocturnes, en revanche, sont pour la plupart nocturnes ou crépusculaires, étant actifs la nuit ou au crépuscule, bien qu’il existe des exceptions.
L’une des différences les plus notables réside dans leurs antennes. Les papillons ont des antennes minces avec des extrémités en forme de massue, tandis que les papillons nocturnes ont une variété de formes d’antennes, mais elles sont souvent plumeuses ou filamenteuses sans l’extrémité en massue.
Posture de repos, cocon et chrysalide
Au repos, les papillons replient généralement leurs ailes verticalement au-dessus de leur corps. Les papillons se reposent généralement avec leurs ailes déployées à plat ou légèrement tendues sur leur corps, bien qu’il existe des variations.
Les papillons créent souvent des cocons à partir de la soie qu’ils produisent, qui les enveloppe pendant leur stade nymphal. Les papillons, en revanche, se métamorphosent au sein d’une chrysalide, qui est un étui rigide formé sans soie.
Forme, taille et coloration
Les papillons de nuit ont tendance à avoir un corps plus épais et plus poilu que les papillons, qui sont généralement plus minces et plus lisses. Il ne s’agit pas d’une règle universelle mais d’une observation générale pour de nombreuses espèces.
Les papillons ont généralement des couleurs vives et éclatantes qui sont visibles lorsque leurs ailes sont ouvertes. Les papillons de nuit sont généralement de couleur plus sourde, les bruns, les gris et les blancs étant courants, ce qui facilite le camouflage pendant leurs activités nocturnes, bien qu’il existe des exceptions colorées.
Stade nymphal et modèles de vol
De nombreux papillons se nymphosent dans le sol ou dans des endroits cachés, comme sous les feuilles ou dans les crevasses. Les papillons forment souvent leurs chrysalides dans des endroits plus exposés, comme sur les branches des arbres ou sous les feuilles, suspendues dans les airs.
Le vol des papillons a tendance à être plus gracieux et apparaît souvent comme flottant. Le vol des papillons peut sembler plus irrégulier ou direct, selon les espèces.
Ces différences, bien qu’utiles pour distinguer les papillons des papillons de nuit, comportent de nombreuses exceptions en raison de la grande diversité au sein de l’ordre des Lépidoptères.
Certaines espèces de papillons présentent des caractéristiques plus typiques des papillons, et vice versa, démontrant la complexité et la variété évolutives au sein de ce groupe d’insectes.
À mesure que nous avançons, l’exploitation des connaissances sur le génome des papillons et des papillons nocturnes sera essentielle pour préserver la riche biodiversité de notre planète, démontrant comment la compréhension du passé peut éclairer la voie vers la protection de l’avenir.
L’étude complète a été publiée dans la revue Écologie et évolution de la nature.
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