Reconsidérer les règles de l'extinction et de la survie : les scientifiques auraient peut-être percé le "processus de vieillissement" des espèces

Une étude de l'Université du Kansas propose que la théorie neutre de la biodiversité, qui suggère que l'extinction des espèces est largement aléatoire, offre une explication plus précise que la théorie traditionnelle de la Reine Rouge. Cette découverte a des implications profondes pour la conservation de la biodiversité, mettant en lumière l'imprévisibilité de l'extinction des espèces et le potentiel de compréhension des schémas au niveau des communautés. Crédit : SciTechDaily.com

Une nouvelle étude menée par l'Université du Kansas pourrait résoudre un mystère dans le "processus de vieillissement" des espèces - ou comment le risque d'extinction d'une espèce change après l'apparition de cette espèce.

Pendant des années, les biologistes évolutifs ont cru que les espèces plus anciennes ne présentaient aucun avantage réel par rapport aux plus jeunes quant à éviter l'extinction - une idée connue sous le nom de "théorie de la Reine Rouge" parmi les chercheurs.

"La théorie de la Reine Rouge est que les espèces doivent continuer à courir juste pour rester immobiles, comme le personnage du livre de Lewis Carroll 'De l'autre côté du miroir'", a déclaré l'auteur principal James Saulsbury, chercheur postdoctoral au Département d'écologie et de biologie évolutive à l'Université du Kansas. "Cette idée a été transformée en une sorte de théorie écologique dans les années 1970 dans le but d'expliquer une observation selon laquelle le risque d'extinction ne semblait pas changer au cours de la vie des espèces."

Pourtant, les années n'ont pas été clémentes envers cette théorie.

"Dans les premières investigations de ce phénomène, les espèces de tous âges semblaient s'éteindre à peu près au même rythme, peut-être simplement en raison de la relative rudesse des preuves disponibles à l'époque", a déclaré Saulsbury. "Cela avait du sens dans ce modèle de la Reine Rouge, où les espèces sont constamment en concurrence avec d'autres espèces qui s'adaptent également à côté d'elles."

Mais à mesure que plus de données étaient collectées et analysées de manière plus sophistiquée, les scientifiques trouvaient de plus en plus de réfutations de la théorie de la Reine Rouge.

Les espèces plus jeunes présentent généralement un risque d'extinction plus élevé. Un nouveau modèle de l'Université du Kansas montre cette découverte plus récente de l'extinction dépendante de l'âge tout en soulignant l'importance de la compétition à somme nulle pour expliquer l'extinction, comme dans la théorie plus ancienne de la Reine Rouge. Crédit : Saulsbury et al

"Les scientifiques continuaient de trouver des cas où les espèces plus jeunes étaient particulièrement exposées à l'extinction", a déclaré Saulsbury. "Nous avions donc un vide théorique - un tas d'observations anormales et aucune façon unifiée de les comprendre."

Mais maintenant, Saulsbury a mené des recherches publiées dans les Comptes rendus de l'Académie nationale des sciences qui pourraient résoudre ce mystère. Saulsbury et ses co-auteurs ont montré que la relation entre l'âge d'une espèce et son risque d'extinction pourrait être prédite avec précision par un modèle écologique appelé la "théorie neutre de la biodiversité".

La théorie neutre est un modèle simple d'espèces écologiquement similaires en compétition pour des ressources limitées, où le résultat pour chaque espèce est plus ou moins aléatoire.

Dans la théorie, "Les espèces s'éteignent ou se développent à partir d'une petite taille de population initiale pour devenir moins vulnérables à l'extinction, mais elles restent toujours susceptibles d'être remplacées par leurs concurrents", selon un résumé vulgarisé de l'article de la PNAS. En étendant cette théorie pour faire des prédictions sur le registre fossile, Saulsbury et ses collègues ont constaté que la théorie neutre "prédit la survie des zooplanctons fossiles avec une précision surprenante et explique les écarts empiriques par rapport aux prédictions de la Reine Rouge de manière plus générale".

Les co-auteurs de Saulsbury étaient C. Tomomi Parins-Fukuchi de l'Université de Toronto, Connor Wilson des Universités d'Oxford et d'Arizona, et Trond Reitan et Lee Hsiang Liow de l'Université d'Oslo.

Alors que la théorie neutre pourrait sembler annoncer la fin de la théorie de la Reine Rouge, le chercheur de l'Université du Kansas a déclaré que la Reine Rouge avait toujours de la valeur. Principalement, elle propose l'idée encore valable selon laquelle les espèces se battent dans un jeu à somme nulle les unes contre les autres pour des ressources finies, luttant toujours pour une plus grande part du gâteau de la nature.

"La théorie de la Reine Rouge a été une idée captivante et importante dans la communauté de la biologie évolutive, mais les données du registre fossile ne semblent plus soutenir cette théorie", a déclaré Saulsbury. "Mais je ne pense pas que notre article réfute réellement cette idée car, en fait, la théorie de la Reine Rouge et la théorie neutre sont, d'une certaine manière profonde, assez similaires. Elles présentent toutes les deux une image de l'extinction se produisant comme résultat d'une compétition entre les espèces pour les ressources et d'un renouvellement constant des communautés résultant des interactions biologiques."

En fin de compte, les découvertes non seulement aident à comprendre les forces qui façonnent le monde naturel, mais pourraient être pertinentes pour les efforts de conservation alors que les espèces font face à des menaces croissantes dues au changement climatique et à la perte d'habitat à travers le monde.

“What makes a species vulnerable to extinction?” Saulsbury asked. “People are interested in learning from the fossil record whether it can tell us anything to help conserve species. The pessimistic side of our study is that there are ecological situations where there isn’t a whole lot of predictability in the fates of species; there’s some limit to how much we can predict extinction. To some extent, extinction will be decided by seemingly random forces — accidents of history. There’s some support for this in paleobiological studies.”

He said there has been effort to understand predictors of extinction in the fossil record, but not many generalities have emerged so far.

“There’s no trait that makes you immortal or not susceptible to extinction,” Saulsbury said. “But the optimistic side of our study is that entire communities can have patterns of extinction that are quite predictable and understandable. We can get a pretty good grasp on features of the biota, like how the extinction risk of species changes as they age. Even if the fate of a single species can be hard to predict, the fate of a whole community can be quite understandable.”

Saulsbury added a caveat: It remains to be seen how broadly the neutral explanation for extinction succeeds across different parts of the tree of life.

“Our study is also working on the geological timescale in millions of years,” he said. “Things may look very different on the timescale of our own lifetimes.”

Reference: “Age-dependent extinction and the neutral theory of biodiversity” by James G. Saulsbury, C. Tomomi Parins-Fukuchi, Connor J. Wilson, Trond Reitan and Lee Hsiang Liow, 27 December 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2307629121