La formation des espèces biologiques ou spéciation


Mardi 5 Juin 2018


Je délaisserai les possibilités qui n’interviennent que rarement dans la formation des espèces pour ne présenter que celle qui est considérée comme la plus fréquente : la spéciation géographique.

Si l’on considère deux espèces qui vivent côte à côte, elles sont bien individualisées (on ne peut les confondre) et cette identité est maintenue d’une génération à l’autre par des mécanismes d’isolation. Comment apparaissent ces mécanismes d’isolation, ils ne peuvent être que génétiques et ils s’expliquent si l’on considère qu’une espèce est vue comme « multidimensionnelle et poly typique »* c’est-à-dire qu’elle peut occuper un espace fragmenté et présenter des variations d’une zone à l’autre de cet espace. La spéciation géographique établit qu’il se crée une nouvelle espèce  lorsqu’une population, géographiquement isolée des autres populations de l’espèce parentale, acquiert, durant la période d’isolation, des caractères qui sont à l’origine de l’isolation reproductive.

Intéressons-nous par exemple au chêne pédonculé Quercus pedonculata ;  c’est une population d’arbres dispersée en sous populations dans tous les pays d’Europe tempérée entre 0 et 1300 d’altitude. On peut imaginer que dans la diversité des zones où l’espèce est présente, des barrières géographiques  délimitent des isolats de celle-ci chez lesquels les échanges génétiques avec l’espèce parentale sont rares ou inexistant. Ces isolats vont présenter des mutations nouvelles qui apportent la diversité génétique ; ces mutations soumises à la pression sélective du milieu local qui ne garde que celles qui sont favorables à la population isolée, vont peu à peu l’éloigner  de la population source et lorsqu’apparaîtra une barrière génétique de stérilité dans les croisements avec la population mère, l’isolat deviendra une nouvelle espèce. Ainsi si l’on examine la population des chênes pédonculés dans toute sa diversité, on peut y trouver tous les stades conduisant à une nouvelle espèce. L’isolation reconstruit une nouvelle espèce par mutations et sélection naturelle !

Les différents stades de la spéciation géographique allant jusqu’à l’isolation reproductive ont été observés chez différentes espèces et notamment chez l’espèce de laboratoire qu’est la drosophile. Plus des obstacles s’opposent aux échanges génétiques, plus l’écart environnemental est grand, plus sera grande la possibilité que s’établissent des barrières génétiques entre sous populations de la même espèce.

*E. Mayr « Populations, species, and evolution » 453 p. 1970. Belknap Press.   



La notion d'espèce en biologie


Samedi 5 Mai 2018


La science a été d’abord descriptive ; les premiers botanistes et les premiers zoologistes, se trouvaient devant une multitude d’êtres vivants qui apparemment différaient tous plus ou moins les uns des autres ; était-il possible de les inclure dans un système de classification ? Ce système pouvant-être basé sur le nombre de caractères communs qu’ils partageaient.

L’espèce dans ce concept systématique était au sommet de l’échelle, les individus qui la composait ne différaient que par un tout petit nombre de caractères, le sens commun d’ailleurs avait déjà désigné ces groupes universels par un nom : les chênes, les oliviers, les merles, les couleuvres etc.

Ces dénominations étaient imprécises pour le scientifique, elles pouvaient désigner d’une région à l’autre des types différents et d’un pays à l’autre les traductions pouvaient entraîner des erreurs ou des ambiguïtés ; elles manquaient aussi précision. C’est Linné (1707-1778), botaniste suédois, qui a mis fin à ces incertitudes. La désignation d’une espèce se fera en latin (langue universelle de l’époque),  elle commencera par le nom du genre dont la première lettre est majuscule, elle sera suivie de la description de l’espèce en latin et se terminera par le nom de l’espèce (première lettre minuscule sauf s’il s’agit d’un nom propre).

On ne conserve de nos jours que les deux termes placés en tête et en fin de sa description latine pour désigner une espèce animale ou végétale, c’est la nomenclature binaire de Linné ; ainsi le chêne pédonculé est dénommé : Quercus pedunculata (genre quercus, espèce pedunculata); la souris : Mus musculus etc. Cependant cette différenciation de l’espèce sur des caractères morphologiques pose problème, car il va suffire que quelques individus d’une espèce déjà répertoriée possèdent des caractères morphologiques remarquables pour que l’on en fasse une nouvelle espèce. Ainsi dans l’espèce pêcher, certain botanistes ont décrit les brugnoniers comme une nouvelle espèce !

Le concept biologique actuel fait de l’espèce une population d’individus qui s’inter hybrident et constituent ainsi une communauté de reproduction.  Elle est en outre isolée des autres espèces par incapacité reproductive. Une espèce ne peut échanger ses gènes avec une autre espèce, elle est isolée génétiquement et constitue de ce fait une unité génétique. Une espèce est enfin un groupe écologique qui réagit de manière unitaire avec les autres espèces qui partagent son environnement.

Une espèce peut présenter des « variants » issus de mutations on les appelle  variétés ou formes ; les sélectionneurs ont créé aussi par hybridation intra spécifique ou autofécondation des variants utilisés en agriculture on les appelle cultivars (variétés cultivées).       

L'abeille domestique et les pollinisateurs sauvages


Jeudi 5 Avril 2018


L’abeille (Apis mellifera) ou abeille à miel, ou abeille occidentale, est un insecte précieux car elle nous donne son miel et assure la pollinisation de plusieurs de nos plantes cultivées. Ces bienfaits ont fait de cette espèce l’équivalent d’un animal domestique et ainsi, sa multiplication a été amplifiée.

L’homme la multiplie comme agent pollinisateur (en Californie par exemple des apiculteurs élèvent des petites ruches qui seront louées pour la pollinisation des vergers d’amandiers) ; il la multiplie comme agent producteur de miel, déplaçant les ruches en fonction des dates de floraisons des plantes entomophiles. Cette multiplication entraîne les phénomènes que l’on rencontre pour toute production intensive : développement parasitaire associé à une monoculture, intoxication par des pesticides utilisés pour la défense d’autres espèces. On craint maintenant que la régression de l’abeille consécutive aux mortalités parasitaires (varoa, virus), à la présence d’un nouveau prédateur (frelon asiatique) et aux intoxications par les pesticides (néonicotinides) ne soit fatale à l’espèce et à la production agricole.
  
Or Il existe plus de 20 000 pollinisateurs naturels : autres espèces d’abeilles, hyménoptères divers, papillons, et même vertébrés qui interviennent aussi dans la pollinisation et que l’on oublie un peu car notre pensée est égoïste ou inculte. La sauvegarde de notre abeille domestique se fait au détriment de ces pollinisateurs naturels dont la présence est, elle aussi, en constante régression. Notre crainte de perdre l’abeille nous conduit à des actions aberrantes  comme l’installation de ruches dans les villes, où dans des espaces naturels pour les écarter de toute atteinte par les pesticides. Ceci n’est pas une action environnementale* car, notamment dans le second cas, l’abeille domestique concurrence les pollinisateurs naturels pour la nourriture. Ainsi, alors que la mortalité de l’abeille est liée à son état d’espèce utile, la réduction concomitante des pollinisateurs naturels est entraînée par sa présence excessive !

Que faudrait–il faire pour empêcher la régression des pollinisateurs naturels :

-         il faudrait d’abord éviter de cultiver une espèce agricole à pollinisation entomophile d’un seul bloc sur d’énormes surfaces (par exemple la culture de l’amandier en Californie) car elle va nécessiter une pollinisation compensatoire par l’abeille domestique alors que les pollinisateurs naturels, à besoins spécifiques, ne pourront s’y nourrir.

-         Sur toute culture à pollinisation entomophile agricole il faut évidemment ne pas faire de traitements insecticides à la floraison.

-         La transhumance des ruches d’abeilles domestiques vers des zones naturelles protégées doit être réduite sinon interdite car l’abeille va concurrencer pour sa nourriture les pollinisateurs naturels présents sur place.

-         Des études devraient être engagées concernant l’effet de la présence de l’abeille domestique sur le comportement des autres pollinisateurs.

J. Goldmann et J.P. Gonzalez-Varo, Science, 26 janvier 2018, N° 6374, pp.392-393        

Les plantes invasives

Lundi 5 Mars 2018


Une plante ne peut devenir invasive que si elle est transplantée dans un milieu analogue à celui dont elle vient car l’adaptation est contraignante : une plante adaptée à un climat tropical ne deviendra pas invasive en milieu tempéré et réciproquement ; ainsi les tomates ne sont jamais devenues invasives sous nos climats, elles ne survivent que pendant une courte période estivale pendant laquelle elles seront soumises à des conditions climatiques proches du milieu tropical d’où elles sont issues.

Ceci étant, pourquoi une plante devient-elle invasive dans le milieu où elle a été transplantée ? Elle doit avoir des caractères qui lui donnent un avantage par rapport aux plantes qui vivent dans ce milieu. Le premier de ces caractères est une capacité de multiplication élevée et des moyens de propagation plus efficaces que ceux des plantes qu’elle va concurrencer (un rhizome, par exemple, sera plus efficace qu’une racine car il accumule les réserves). La plante invasive peut ne pas avoir emmené ses principaux parasites, elle se trouve ainsi comme en milieu stérile et va pouvoir se développer sans ennemis. Enfin la plante invasive peut être insensible aux moyens de défenses que possèdent  les autres plantes.

Le rôle des humains est fondamental dans l’introduction de plantes invasives*. Volontairement ou involontairement ils transportent l’espèce du milieu dont elle est originaire à son nouveau milieu, de là elle va s’intégrer puis se disperser activement. L’espèce peut être introduite parce qu’elle a un intérêt économique ; c’est fréquemment le cas des espèces forestières ainsi les forêts de feuillus ont été remplacées par des forêts de conifères dont le bois est plus recherché, on a introduit de nombreuses plantes ornementales qui au départ devaient être affectées à un espace limité dont elles se sont échappées pour se disperser dans le milieu naturel. Les échanges entre jardins  botaniques, autrefois très fréquents, ont certainement favorisé la dispersion des espèces ; les prospections dans les zones mal connues étaient l’occasion d’introduire du nouveau matériel, elles sont maintenant très règlementées pour éviter les pillages génétiques.

Les êtres humains peuvent favoriser l’installation de la nouvelle espèce en la multipliant, en l’hybridant, en la cultivant sur de larges espaces. Les plantes invasives se développent d’abord dans les zones où l’homme est présent car ce sont aussi des zones riches non seulement par leur sol mais aussi par les conditions climatiques qui y sévissent. Les zones arides marginales, où la présence humaine est faible, restent le refuge de la biodiversité et sont peu colonisées par les plantes invasives.

Les échanges intercontinentaux sont maintenant si développés qu’il est impossible de contrôler la venue d’une plante invasive ; il est en même temps très difficile de l’éradiquer. Nous ne sommes plus en mesure de contrôler l’expansion d’une espèce indésirable qui, par ses capacités concurrentielles, va contribuer à l’appauvrissement de la biodiversité.

*Christoph Kueffer, Science, 10 nov. 2017, N° 6364, pp. 724-725. 

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