Étude à long terme sur les lézards remettant en question les règles de la biologie évolutive.

9 octobre 2023

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par Catherine Barzler, Georgia Institute of Technology

Charles Darwin a déclaré que l'évolution se produisait constamment, ce qui amène les animaux à s'adapter pour survivre. Mais beaucoup de ses contemporains n'étaient pas d'accord. Si l'évolution provoque toujours des changements, demandaient-ils, alors comment se fait-il que deux fossiles de la même espèce, trouvés au même endroit, puissent être identiques malgré un écart de 50 millions d'années en termes d'âge ? Tout a changé au cours des 40 dernières années, lorsqu'une explosion d'études évolutionnaires a prouvé que l'évolution peut et se produit rapidement, même d'une génération à l'autre. Les biologistes évolutionnaires étaient ravis, mais les résultats ont renforcé la même paradoxale : si l'évolution peut se produire si rapidement, pourquoi la plupart des espèces sur Terre continuent-elles d'avoir l'air les mêmes pendant des millions d'années ? Ceci est connu sous le nom de paradoxe de la stabilité, et James Stroud, professeur adjoint à l'école des sciences biologiques du Georgia Institute of Technology, s'est donné pour mission de l'étudier. Il a réalisé une étude à long terme dans une communauté de lézards, mesurant comment l'évolution se déroule dans la nature à travers plusieurs espèces. Ce faisant, il a peut-être trouvé la réponse à l'un des plus grands défis de l'évolution. Ses recherches ont été publiées en couverture dans les Actes de l'Académie nationale des sciences.

« Nous appelons cela un paradoxe parce que cela n'a aucun sens », a déclaré Stroud. « L'explication la plus courante est que la sélection naturelle travaille pour stabiliser l'apparence d'une espèce, en supposant qu'une forme moyenne les aidera à mieux survivre. Le problème est que lorsque les chercheurs font des études sur le terrain, ils trouvent presque jamais que ce type de sélection « stabilisante » existe réellement. »

Stroud a mis en place une étude sur le terrain avec quatre espèces différentes de lézards Anolis sur une petite île aux Jardins tropicaux de Fairchild à Coral Gables, en Floride. Il a mesuré la sélection naturelle dans les quatre espèces de lézards sur cinq périodes consécutives en capturant et en surveillant la survie de chaque lézard sur l'île.

Stroud et ses collègues ont cherché jour et nuit des lézards. Utilisant de longues cannes à pêche avec de petits lacets à leurs extrémités, ils les ont capturés délicatement par leur cou fort, les ont placés dans des glacières, puis ont noté la branche exacte ou la souche où ils ont trouvé chaque lézard.

De retour au laboratoire, Stroud a mesuré les têtes, les jambes, les pieds, le poids et même la collant de leurs orteils. Après avoir attribué un numéro d'identification à chaque lézard et les avoir marqués d'une petite étiquette sous la peau, l'équipe a relâché les lézards sur les mêmes branches où ils les avaient trouvés. Ils sont sortis les jours et les semaines suivants pour attraper le reste.

Tous les six mois pendant trois ans, Stroud et son équipe ont recommencé le processus. Attraper les mêmes lézards, prendre des mesures, les relâcher et prendre note des lézards qui ont survécu et de ceux qui ne l'ont pas fait.

En intégrant les données pour chaque période, Stroud a capturé l'histoire de chaque lézard de la communauté. Il a ensuite relié les données de survie à la variation des traits corporels, ce qui lui a permis d'analyser quels traits corporels étaient des prédicteurs importants de la survie. Dans l'ensemble, cette analyse a dressé un tableau de la façon dont la sélection naturelle a opéré sur la communauté dans son ensemble.

À sa grande surprise, Stroud a découvert que la forme stabilisante de la sélection naturelle - celle qui maintient les mêmes caractéristiques moyennes d'une espèce - était extrêmement rare. En fait, la sélection naturelle variait énormément au fil du temps. Certains années, les lézards aux jambes plus longues survivaient mieux, et d'autres années, ce sont ceux aux jambes plus courtes qui s'en sortaient mieux. Pour d'autres moments, il n'y avait aucun modèle clair du tout.

« Le résultat le plus fascinant est que la sélection naturelle était extrêmement variable dans le temps », a déclaré Stroud. « Nous avons souvent constaté que la sélection s'inversait complètement d'une année à l'autre. Mais lorsque cette variation était prise en compte sur une longue période, elle s'annulait efficacement : les espèces sont restées remarquablement similaires tout au long de la période. »

Les résultats fournis par l'étude de Stroud n'avaient jamais été vus auparavant. On n'avait jamais eu une telle compréhension de la façon dont la sélection fonctionne au niveau de la communauté, et certainement pas à ce niveau de détail.

La raison pour laquelle les scientifiques n'ont jamais compris comment l'évolution fonctionne au niveau de la communauté est que les études à long terme comme celle de Stroud sont extrêmement rares. Les chercheurs sont peu susceptibles de se lancer dans de tels projets en raison de la grande quantité de travail et de temps requis.

'Evolution can and does happen—it's this ongoing process, but it doesn't necessarily mean things are constantly changing in the long run,' Stroud said. 'Now we know that even if animals appear to be staying the same, evolution is still happening.'

According to Stroud, understanding evolution is critical to everything that we want to understand about life on Earth.

'Understanding evolution doesn't only help us understand the plants and animals around us and how they're distributed across the world,' he said. 'It also shows us how life sustains itself in a world dominated by humans.'

There have been very few studies that monitor how evolution unfolds in the wild at long time scales. That, according to Stroud, is why we have a biased view of what evolution is.

'For a very long time, evolutionary biologists have tried to figure out what was behind this paradox of stasis idea,' Stroud said. 'What this study shows is that the answer may not be particularly complicated—we just had to conduct a study in the wild for a long enough time to figure it out.'

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences

Provided by Georgia Institute of Technology