La mousse à évolution la plus rapide au monde pourrait ne pas s'adapter au changement climatique.

La mousse la plus ancienne du monde a connu trois extinctions de masse, mais elle ne survivra peut-être pas aux changements climatiques.

Le genre Takakia possède le plus grand nombre de gènes à évolution rapide de toutes les mousses, selon une étude publiée le 9 août dans la revue Cell. Une étude décennale de Takakia dans l'Himalaya montre que la mousse est bien adaptée à son habitat en haute altitude, avec une résistance au froid extrême et à la lumière ultraviolette intense. Cependant, les températures en augmentation rapide dans la région sont associées à une diminution de l'étendue de la mousse, une diminution plus rapide que celle de toutes les autres mousses environnantes, ont découvert les scientifiques.

Takakia se compose seulement de deux espèces de mousse. Bien qu'on les trouve individuellement aux États-Unis et au Japon, les deux espèces se trouvent ensemble uniquement sur le plateau tibétain dans l'Himalaya. Les deux sont différentes de toutes les autres plantes du monde. La branche évolutive contenant Takakia s'est détachée des autres bryophytes - mousses, hépatiques et anthocérotes - il y a environ 390 millions d'années.

"La position évolutive de Takakia parmi les plantes est semblable à celle du ornithorynque parmi les mammifères", déclare Yikun He, généticien des plantes à l'Université normale de la capitale à Beijing. Tout comme l'ornithorynque possède des caractéristiques étranges, pas tout à fait mammifères - telles que la ponte d'œufs et un bec - Takakia possède plusieurs caractéristiques qui la différencient des autres plantes, comme des feuilles en forme de plume et une absence de pores pour contrôler le flux d'oxygène et de dioxyde de carbone.

"Elle ressemble beaucoup à d'autres mousses", déclare Ralf Reski, biotechnologiste végétal à l'Université de Fribourg en Allemagne. "Pendant longtemps, on ne savait pas si c'était une mousse."

Pour en savoir plus sur la mystérieuse Takakia, Reski, He et leurs collègues ont mis en place une étude à long terme sur le plateau tibétain, à plus de 4 000 mètres d'altitude.

Pendant 11 ans, les chercheurs ont collecté des échantillons, analysé des génomes, recueilli des données sur l'écosystème environnant et comparé des spécimens modernes à des fossiles datant de 165 millions d'années. L'équipe a également dû évacuer plusieurs étudiants en raison du mal des montagnes. Les sites d'étude n'étaient accessibles qu'en août et septembre, et même alors, "le climat est imprévisible et une journée peut connaître le printemps, l'été, l'automne et l'hiver", explique He.

Les humains ont peut-être eu du mal, mais la mousse était à l'aise dans son habitat en haute altitude. Cela est dû en partie à ses gènes. Bien que Takakia possède un génome dont la longueur est moyenne pour une bryophyte - un peu plus de 27 400 gènes - elle possède le plus grand nombre connu de gènes à évolution rapide de toutes les mousses, hépatiques ou anthocérotes, ont découvert les chercheurs.

Takakia avait besoin de cette rapidité lorsque l'Himalaya a commencé à se former il y a 65 millions d'années. À mesure que les montagnes s'élevaient vers le ciel, les mousses qui s'y trouvaient étaient exposées à des températures plus basses et à une plus grande quantité de lumière ultraviolette. Elles ont dû s'adapter. Et c'est ce qu'a fait Takakia.

La nouvelle étude a montré la capacité de la mousse à résister aux radiations solaires. Lorsque les chercheurs ont exposé Takakia à une grande quantité de lumière UV, elle n'a pas été affectée, tandis que les autres mousses comparatives ont commencé à mourir dans les 72 heures. La mousse robuste produit "de grandes quantités de métabolites comme les flavonoïdes et les acides gras polyinsaturés pour se protéger contre les radiations", explique Reski. Elle possède également des gènes qui lui permettent une réparation plus efficace de l'ADN, une protection essentielle contre les rayons nocifs.

Takakia s'est également adaptée au froid extrême. Elle peut entrer en dormance pendant huit mois de l'année sous la neige, et accomplit toute sa croissance et sa reproduction, explique He, "pendant la précieuse période de trois à quatre mois d'ensoleillement".

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Toutes ces caractéristiques se sont développées d'il y a environ 50 millions d'années à nos jours, a montré l'étude, sans jamais changer l'apparence physique de la mousse par rapport aux fossiles de Takakia datant d'il y a environ 165 millions d'années.

Mais cette évolution relativement rapide ne semble pas suffisamment rapide pour aider la mousse à s'adapter au changement climatique (SN : 10/03/22).

Pendant les 11 ans de l'étude, Reski, He et leurs collègues ont constaté une augmentation moyenne de la température d'environ quatre dixièmes de degré Celsius dans la région. Pendant ce temps, la présence de Takakia dans leur population d'échantillons a diminué d'environ 1,6 % par an - plus rapidement que pour quatre autres mousses locales.

Les chercheurs prévoient qu'à la fin du XXIe siècle, les conditions propices à Takakia se limiteront à seulement 1 000 à 1 500 kilomètres carrés dans le monde. Selon les chercheurs, d'ici là, la plus ancienne mousse du monde pourrait être éteinte.

D'autres sont plus optimistes quant au sort de cette petite mousse résistante. Il y a des populations ailleurs, explique le biologiste évolutionniste S. Blair Hedges. Alors que le plateau tibétain pourrait finir par ne plus abriter Takakia, il espère que la mousse pourra survivre ailleurs.

What’s more, “it’s fantastic to see all these different things known about a single [genus], from the fossil record all the way up to the complete genome,” says Hedges, of Temple University in Philadelphia.

In the meantime, He, Reski and their colleagues are cultivating Takakia populations and transplanting them to other regions in Tibet in the hopes of giving old moss a new lease on life. “Takakia saw the dinosaurs come and go. It saw us humans coming,” Reski says. “Now we can learn something about resilience and extinction from this tiny moss.”

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