On pense généralement que la collision dévastatrice, aussi massive qu’une cité, entre l’astéroïde Chicxulub et l’Amérique du Nord il y a 66 millions d’années n’a été qu’un simple épisode d’extinction massive — et ce fut effectivement le cas pour les dinosaures. Mais un corpus croissant de recherches affirme que le voile de mort et d’obscurité qui a traversé le monde dans l’après-Chicxulub s’est révélé bénéfique non seulement pour les petits mammifères qui se faufilent, mais aussi pour les champignons géants, des formes de vie des abysses, et désormais pour l’expansion tentaculaire des fourmis sur Terre.
Aujourd’hui, plus de 15 000 espèces de fourmis sillonnent la planète, leurs reines gouvernant un vaste empire caché sous terre (et aussi à l’intérieur de troncs morts ou d’autres emplacements propices). Des biologistes évolutionnaires et des chercheurs en génomique, travaillant en collaboration entre l’Allemagne, la Chine et le Danemark, ont identifié plusieurs poussées indépendantes de diversification des espèces de fourmis, remontant au début du Paléogène juste après l’impact de Chicxulub. Leur nouvelle étude attribue l’essor de la biodiversité des fourmis à des éléments transposables de l’ADN, ressemblant à des rétrovirus, que l’on appelle parfois « gènes sauteurs ».
« L’impact de l’astéroïde a eu des conséquences dramatiques pour l’environnement », a déclaré dans un communiqué le principal auteur de l’étude, Lukas Schrader, professeur de biologie évolutionnaire moléculaire à l’Université de Münster, en Allemagne. « Nous avons désormais trouvé le mécanisme génomique qui relie ces bouleversements écologiques à la diversification rapide des fourmis : les éléments transposables. »
Going viral
Les scientifiques avaient autrefois tendance à considérer les éléments transposables (ET) comme de véritables « parasites génomiques », ces fragments d’ADN qui se propagent d’un hôte à l’autre et qui semblent persister sans offrir d’avantages évolutifs nets. Certaines ET sont même soupçonnées de contribuer à des maladies elles-mêmes, notamment certains cancers et troubles neurologiques.
Mais des biologistes ont récemment détecté des pics similaires de diversification dans diverses lignées, parfois accompagnés par l’émergence de nouvelles niches écologiques ou une meilleure résilience, chez des animaux tels que les primates et les chauves-souris. Ainsi, une étude de 2021 sur les moustiques urbains d’Afrique subsaharienne, Anopheles coluzzii, a montré que les ET avaient aidé ces petits hôtes sanguinaires à se protéger contre les insecticides.
« Je pense que nous allons voir de plus en plus de cas où les ET expliquent des changements adaptatifs rapides », expliquait Schrader à The Scientist en 2022, durant une phase antérieure de ses recherches sur la façon dont ces gènes viraux bénéficient aux fourmis, c’est-à-dire à l’ensemble des insectes de la famille Formicidae.
Schrader et ses coauteurs ont comparé les génomes de 163 espèces de fourmis prélevées dans douze des seize sous-familles connues aujourd’hui de Formicidae. Cette reconstruction de l’histoire évolutive de ces espèces a permis de générer quelque chose comme une frise temporelle de l’activité majeure des gènes sauteurs au cours des 100 derniers millions d’années. Elle a révélé que, entre autres traits, les ET ont stimulé la mise au point de nouveaux récepteurs olfactifs (OR) et récepteurs gustatifs (GR), essentiels pour que les fourmis utilisent les signaux chimiques afin de communiquer et de percevoir leur environnement.
« Ainsi, les ET ont probablement fourni la matière génétique brute facilitant la diversification, tandis que les opportunités écologiques engendrées par l’événement d’extinction ont déterminé la façon dont cette variation pouvait devenir significative », expliquait l’équipe de Schrader le mois dernier dans Science Advances.
Ant history
Au-delà du coup de pouce apporté par les ET à certaines lignées de fourmis durant le Paléogène, ces gènes semblables à des virus ont aussi continué à accroître la résilience évolutive des fourmis à l’époque moderne. Les travaux de Schrader et de ses collègues de l’Institut pour l’évolution et la biodiversité de Münster, ainsi que leurs partenaires à l’étranger, ont montré que les lignées présentant le plus grand nombre d’éléments sauteurs ont aussi tendance à faire émerger aujourd’hui une plus grande diversité d’espèces descendants.
L’équipe de Schrader reconnaît toutefois qu’il subsiste des facteurs inconnus, notamment la possibilité que certaines espèces de fourmis éteintes aient « affiché des schémas d’activité des ET différents », ce qui pourrait avoir modifié l’évaluation de la manière dont les gènes sauteurs ont aidé les fourmis à s’adapter.
Il y a aussi le mystère des origines des fourmis avant le cadre de 100 millions d’années utilisé dans l’étude : « [Nous] ne pouvons pas exclure la possibilité que des poussées de TE encore inconnues aient affecté les premiers épisodes de la diversification des fourmis », indiquent les chercheurs.
