La zostère s'avère évolutivement beaucoup plus jeune que nous le pensions

La zostère, l'une des plantes les plus abondantes dans l'océan, est originaire du Japon avant de se répandre dans le monde entier. Aujourd’hui, les scientifiques ont fait la lumière sur quand et comment la zostère s’est adaptée et a évolué au cours de son histoire.

Leurs recherches, publiées dans Plantes naturelles, a pu évaluer les estimations de temps absolu pour les événements majeurs de colonisation. On pensait auparavant, en raison de l'empreinte géographique vaste et variée de la plante, que la zostère avait commencé à coloniser les océans il y a environ 3 millions d'années. L’étude montre que ce chiffre est probablement plus proche de 250 000 ans seulement, avec de nombreux événements clés de colonisation dans l’océan Atlantique survenus au cours des 40 000 dernières années.

La zostère représente l’un des plus grands puits de carbone de l’océan : occupant seulement 0,2 % du fond océanique, ces prairies sont responsables de près d’un tiers du carbone séquestré dans l’océan.

En plus de fournir une chronologie plus détaillée de l'évolution de la zostère, l'étude montre également que les jeunes prairies de l'océan Atlantique sont beaucoup moins diversifiées que leurs ancêtres de l'océan Pacifique, ce qui signifie que ces habitats sont plus vulnérables aux effets du changement climatique. En savoir plus sur l’évolution de la zostère peut aider à éclairer les efforts de conservation pour les populations à risque.

La zostère est unique en ce sens qu'il n'existe pas beaucoup d'espèces capables d'occuper les régions où la zostère fleurit. La plante peut prospérer dans les climats glacials et tropicaux, poussant au large des côtes de l’Alaska et de la Norvège, ainsi qu’en Californie et au Mexique. D’après l’étude, il semblerait qu’une fois que les conditions sont devenues favorables à la zostère, celle-ci a pu se propager rapidement et s’établir dans une variété de nouveaux environnements.

Tout a commencé il y a environ 250 000 ans, lorsque la zostère a traversé le courant océanique depuis le Japon pour coloniser le sud de la Californie et les côtes mexicaines. Environ 100 000 ans plus tard, la zostère japonaise a de nouveau traversé le Pacifique, mais cette fois-ci, elle s'est dirigée vers le nord, jusqu'à l'État de Washington, la Colombie-Britannique et l'Alaska.

À son arrivée en Alaska, la zostère s'est rapidement déplacée vers l'océan Atlantique en passant par le détroit de Béring, auparavant inaccessible en raison des glaces arctiques. Cependant, une grande partie de la colonisation de la zostère dans l'océan Atlantique s'est produite au cours des 20 000 à 40 000 dernières années, s'établissant dans les zones côtières de l'Atlantique au large des côtes de la Caroline du Nord, de la Norvège et du Portugal.

Afin de développer une chronologie comme celle-ci, les chercheurs devraient normalement créer une horloge génétique basée sur sa divergence avec une espèce différente. Cependant, la zostère ne disposait pas d'un outil d'étalonnage fiable sous la forme d'une autre espèce, les scientifiques ont donc dû utiliser le génome lui-même.

Il y a environ 67 millions d’années, l’ancêtre de la zostère a subi un processus de duplication complète de son génome, doublant ainsi tous ses chromosomes. Au fil du temps, les nouvelles et les anciennes copies de chromosomes commencent à diverger et à muter les unes par rapport aux autres. Ce changement se produit à un rythme prévisible, permettant aux chercheurs d’utiliser l’assemblage du génome pour calibrer leur horloge génétique.

Divers chercheurs du monde entier travaillaient chacun sur leur propre horloge génétique pour découvrir quand la zostère s'est établie à divers endroits. Un groupe a étudié les changements dans les séquences protéiques, tandis que d'autres ont analysé les mutations ponctuelles du génome ou les changements dans le génome chloroplastique de la plante, chacun ayant son propre taux de changement. Une fois correctement calibrée, chaque horloge moléculaire a fourni indépendamment des points temporels des principaux événements de colonisation mondiale de la zostère.

Le Joint Genome Institute du Département de l'Énergie des États-Unis, une installation du Bureau des utilisateurs scientifiques du DOE au Lawrence Berkeley National Laboratory, a fourni des ressources de séquence, y compris l'assemblage du génome de la zostère qui a permis l'analyse de l'ensemble de l'événement de duplication du génome, une expertise en bioinformatique, ainsi que le séquençage pour tous. populations mondiales de zostère utilisées dans l’étude pour révéler les événements de colonisation.

À l’avenir, les scientifiques pourront utiliser ces informations pour évaluer les caractéristiques spécifiques qui rendent les espèces de zostère plus anciennes de l’océan Pacifique si résilientes. Cela peut à son tour contribuer à éclairer les efforts visant à préserver les espèces plus jeunes et les plus menacées qui vivent dans les environnements de l’océan Atlantique et les capacités de puits de carbone de la plante.