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Lorsque le climat se refroidit l’évolution des espèces s’accélère

par Frédéric Magné - publié le

 

La manière dont les bouleversements climatiques influencent la morphologie des espèces demeure encore largement méconnue. Dans une étude publiée début avril dans le journal PNAS, deux chercheurs de l’Institut de Biologie de l’École Normale Supérieure de Paris (IBENS, CNRS / ENS Paris / Inserm) se sont intéressés au rôle du climat sur la vitesse d’évolution de la masse corporelle des oiseaux et des mammifères au cours des 80 derniers millions d’années. A l’aide d’un nouveau modèle d’évolution phénotypique les scientifiques ont pu évaluer, tout au long de cette période, l’évolution de la taille des espèces de ces deux classes d’animaux en fonction de la température. Ils ont alors constaté, contre toute attente, que le taux d’évolution de la masse corporelle des mammifères et des oiseaux avait été plus élevé lors des périodes climatiques froides. Ces travaux démontrent la pertinence de ce type de méthodologie pour tester l’effet des variations environnementales passées sur les vitesses d’évolution des espèces.

La taille des oiseaux, représentée sur l’arbre phylogénétique par des couleurs plus chaudes pour
des vitesses d’évolution plus élevées, a varié au cours des temps géologiques en réponse aux
changements climatiques, matérialisés ici par la courbe grise. Pendant les périodes géologiques
froides, leurs tailles ont évolué plus rapidement.

 
La théorie de la radiation adaptative place les facteurs biotiques, au premier rang desquels figure la compétition pour l’accès aux ressources alimentaires, comme principaux critères d’évolution phénotypique des espèces. Cette théorie qui a joué un rôle important dans le développement des modèles d’évolution phénotypique a toutefois largement ignoré l’importance des facteurs abiotiques (concentration en CO2 de l’atmosphère, température, …). Dans une étude publiée récemment, deux chercheurs de l’Institut de Biologie de l’École Normale Supérieure (IBENS) proposent un nouvel outil d’analyse capable de mieux évaluer l’influence des variables environnementales sur l’évolution des espèces. Afin d’illustrer leur méthodologie, les scientifiques se sont focalisés sur les variations de masse corporelle des mammifères et des oiseaux de -80 millions d’années à nos jours.

Pour cela, ils ont utilisé des reconstructions des températures moyennes globales au cours des temps géologiques ainsi que des phylogénies moléculaires presque complètes des mammifères et des oiseaux actuels. Les chercheurs ont ensuite comparé divers scenarios d’évolution des masses corporelles le long des branches de ces phylogénies. Au cours des quatre-vingt derniers millions d’années, ils ont ainsi constaté que la masse corporelle des mammifères et des oiseaux évoluait plus rapidement à chaque fois que le climat se refroidissait. « Les périodes géologiques froides pourraient être liées à des changements environnementaux rapides et brutaux à l’inverse des périodes plus chaudes qui seraient associées à davantage de stabilité sur le plan écologique », estime Hélène Morlon, chercheuse en écologie évolutive à l’IBENS et cosignataire de l’article.

Au delà de conclusions pour le moins inattendues, le taux d’évolution moléculaire étant en règle générale plus élevé lorsque les températures augmentent, cette étude démontre la pertinence d’une méthodologie reposant sur la phylogénie moléculaire pour étudier l’évolution des traits (taille, poids, métabolisme, ...) de grands groupes d’espèces. D’un point de vue fondamental, cette méthodologie pourrait en effet aider la communauté scientifique à déterminer parmi un large éventail de facteurs biotiques et abiotiques ceux qui influencent le plus les variations phénotypiques des espèces. « Des outils analytiques tels que celui-ci devraient notamment permettre de mesurer au cours des temps géologiques le rôle respectif d’un ensemble de paramètres environnementaux sur l’évolution des espèces », illustre Julien Clavel, post-doctorant à l’IBENS dans l’équipe d’Hélène Morlon et premier auteur de l’article.
 
 
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"Accelerated phenotypic evolution during Cenozoic cooling across birds and mammals", Julien Clavel et Hélène Morlon, PNAS, le 3 avril 2017.
 
Contacts chercheurs

Hélène Morlon, Institut de biologie de l’Ecole Normale Supérieure (IBENS)
Email : helene.morlon@ens.fr

Julien Clavel, Institut de biologie de l’Ecole Normale Supérieure (IBENS)
Email : clavel@biologie.ens.fr
 
 
Source : CNRS INEE http://www.cnrs.fr/inee