Étude génétique des hameaux des Caraïbes questions définitions traditionnelles des espèces

Les tout-petits peuvent nommer quelques animaux. Les enfants plus âgés regroupent les animaux en catégories (oiseaux, poissons). Et les adolescents peuvent esquisser un arbre de vie accidenté. Mais lorsque 16 biologistes adultes – dont cinq affiliés au Smithsonian Tropical Research Institute – essayez pourquoi les poissons de récif colorés appelés hameaux sont des espèces différentes, cela se complique.

Leurs résultats dans le journal Avancées scientifiques Déterminez les explications courantes sur l’utilisation des différences génétiques pour distinguer les espèces.

“La plupart des études expliquant comment les différentes espèces dans un groupe évoluent commencent par montrer un arbre généalogique basé sur les différences génétiques entre les espèces”, a déclaré Oscar Puebla, auteur principal, associé de recherche STRI et professeur au Leibniz Center for Tropical Marine Research (ZMT) en Allemagne. “Mais dans ce cas, il n’y a qu’une seule division génétique entre les 19 espèces de hameaux.”

Les espèces se forment lorsque les animaux s’adaptent à de nouvelles conditions. Les animaux qui ne peuvent pas s’adapter s’éteignent et ceux qui peuvent s’adapter se reproduisent, devenant si génétiquement différents qu’ils ne peuvent plus se lancer avec d’autres animaux du groupe d’origine. Peut-être que les animaux étaient isolés dans l’espace, comme sur les côtés opposés d’une chaîne de montagnes; ou leurs chemins ne se sont jamais croisés parce qu’ils étaient actifs à différents moments de la journée. Cependant, dans l’ensemble, quelle que soit la cause, ils sont devenus génétiquement différents.

Dans les premiers stades de la différenciation des espèces, les animaux peuvent encore se croiser et ne diffèrent que dans les gènes qui sont directement pertinents pour l’adaptation – la vue génique de la spéciation. En principe, ces gènes devraient permettre aux chercheurs de reconstruire un arbre généalogique.

“À notre grande surprise, lorsque nous avons examiné les données génétiques, nous avons réalisé qu’aucun gène unique ne nous permet de reconstruire un arbre généalogique pour le groupe”, a déclaré Martin Helmkampf, chercheur principal chez ZMT. “Et nous en sommes sûrs parce que nous avons dépisté tous les génomes de 335 poissons.

Co-authors Floriane Coulmance, the first winner of the D. Ross Robertson Postdoctoral Fellowship for Field Studies on Neotropical Reef Fishes, now at the University of Lausanne in Switzerland, and Melanie Heckwolf, former post-doctoral fellow at STRI, developed an innovative underwater camera with a color chart, making it possible to describe the colors of living fish, pixel by pixel, and to Comparez les couleurs même lorsque les poissons ont été photographiés dans des conditions de lumière très différentes.

Plus tard, des chercheurs du groupe ont séquencé l’ensemble des génomes de 335 poissons. Sur la base des données de couleur et des données génétiques, ils ont identifié un seul gène qui semble être impliqué dans les différences d’espèces. Ce gène, appelé Casz1, est exprimé dans la peau, les yeux et le cerveau des hameaux et il est probablement responsable de la détermination des modèles de couleurs et du choix du compagnon. Cependant, même ce gène ne permet pas aux chercheurs de reconstruire un arbre généalogique pour le groupe. C’est probablement parce que les différences d’espèces sont codées par de nombreux gènes qui agissent de concert.

“Ainsi, en fin de compte, nous devons vivre avec le fait que, dans certains cas, il est impossible de reconstruire un arbre généalogique qui différencie l’espèce”, a déclaré Helmkampf.

Il existe une explication très similaire de la spéciation dans les papillons Heliconius, étudiés aux laboratoires de Smithsonian à Gamboa, Panama.

Comme Owen McMillan, scientifique du personnel de Stri et co-auteur de l’étude, dit: “S’il y a une chose que nous avons apprise de notre capacité à séquencer les génomes de nombreuses personnes, c’est à quel point les limites sont fluide entre ce que nous appelons les espèces. poissons de récif corallien.

“C’est aussi un moyen d’évoluer rapidement de nouvelles espèces, quelque chose que nous voyons chez les papillons, et se produit probablement dans les hameaux. Bien sûr, cela rend les choses en groupes définis, mais c’est un témoignage remarquable de la façon dont l’évolution fonctionne pour créer la biodiversité de la Terre.”