Les résultats
de travaux dans la génétique des écosystèmes
grâce au Populus deltoides
Par Charlene Porter
Rédactrice du Washington File
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Washington - Des équipes de chercheurs américains et australiens ont découvert des liaisons génétiques entre les plantes et les animaux qui font partie d'un même écosystème et estiment que leurs travaux vont ouvrir un nouveau chapitre de la biologie évolutive, domaine de la biologie relatif à l'origine des espèces et à leur évolution.
Ces équipes ont trouvé que l'héritage génétique d'une espèce particulière dans un ensemble biologique détermine les caractéristiques de cette espèce et a également une influence sur les caractéristiques génétiques dont hériteront les générations successives d'espèces environnantes.
« Nous savons tous que les fils et les filles ont des traits que leur ont transmis leur mère et leur père. Nous avons réussi à quantifier le même genre de transmissibilité héréditaire en ce qui concerne l'ensemble des plantes et des animaux d'un écosystème », a déclaré le professeur Tom Whitman, qui enseigne les sciences biologiques à l'université Northern Arizona, lors de l'entretien qu'il a accordé au « Washington File ».
Cette découverte donne une nouvelle ampleur à l'expression « réseau vital », a dit le professeur Whitman, qui est à la tête d'une équipe composée de spécialistes de l'écologie, de la foresterie, de la botanique et de l'entomologie.
Elle remonte au peuplier deltoïde, arbre courant dans le sud-ouest des États-Unis. Cet arbre constitue ce que les chercheurs appellent le fondement de base de l'habitat des rives de cours d'eau : des ensembles d'arbres, d'arbustes, de plantes, d'insectes et de microbes qui composent les écosystèmes des rives des cours d'eau dans une région aride.
Le peuplier deltoïde produit du tanin, substance que l'on trouve un peu partout dans le règne végétal. Le tanin est un astringent blanchâtre ou jaunâtre que la plante produit pour se protéger de diverses façons. Tout comme deux membres d'une famille qui ont des caractéristiques physiques différentes, les peupliers deltoïdes produisent divers degrés de tanin.
Le tanin a une influence sur le rythme de décomposition des feuilles du peuplier deltoïde, ce qui a un effet sur la fertilité des sols, sur les microbes dans le sol, sur les insectes qui vivent dans le sol, sur les oiseaux qui se nourrissent d'insectes, tout au long de la chaîne alimentaire.
C'est ainsi que l'héritage génétique de l'espèce de base (son génotype) peut influer sur la structure biologique (le phénotype) de toutes les autres espèces de l'écosystème, selon des articles parus récemment dans deux revues professionnelles.
Une cinquantaine de chercheurs des États-Unis, du Canada et de l'Australie participent à ces travaux de recherche que finance la Fondation nationale des sciences des États-Unis.
Le groupe australien, que dirige le professeur Brad Potts, de l'université de la Tasmanie, a établi les mêmes liaisons génétiques entre espèces en étudiant un écosystème où l'eucalyptus est l'espèce de base.
Le professeur a déclaré au « Washington File » par courriel : « Du fait que l'Australie a une histoire tout à fait différente de celle de l'Amérique du Nord en matière d'évolution, l'étude de l'eucalyptus australien est importante pour comprendre la plupart des phénotypes de l'espèce de base et a des implications importantes pour le maintien de la diversité biologique. »
L'eucalyptus est un arbre dominant dans de nombreuses forêts australiennes et une grande essence de feuillus dans certaines régions, ce qui fait que les résultats de cette étude sont d'intérêt mondial, selon le professeur Potts.
Les professeurs Potts et Whitham ont découvert leur intérêt commun pour le domaine de la génétique des écosystèmes en 1989 et collaborent depuis lors.
Les répercussions des travaux de recherche
Les chercheurs ont établi les principes de la génétique des écosystèmes en se fondant sur les observations des ensembles biologiques entourant le peuplier deltoïde et sur des expériences portant sur ces ensembles, a indiqué le professeur Whitham.
De nouveaux travaux de recherche sont nécessaires pour déterminer si ces liaisons étroites sont aussi courantes dans d'autres ensembles biologiques et si la génétique des écosystèmes est un phénomène fréquent dans la nature. Les résultats de ces travaux devraient apporter une nouvelle dimension à la science des écosystèmes, a-t-il dit.
« Voici un domaine pour lequel on n'a jamais eu de perspective génétique. Ces travaux de recherche devraient changer la façon dont nous considérons les choses parce que les liaisons génétiques existent d'une manière que nous n'avons jamais considérée auparavant. »
L'équipe de chercheurs de l'université Northern Arizona collabore aussi avec un organisme fédéral, le Bureau of Reclamation, dans le cadre de projets de sauvegarde de terrains et de protection d'espèces dans le sud-ouest des États-Unis. Des bosquets de peupliers deltoïdes divers sur le plan génétique sont cultivés de manière à créer un habitat propice à toute une variété d'oiseaux et d'insectes.
Il est probable, a indiqué le professeur Whitham, que les découvertes de la génétique des écosystèmes permettront de mieux comprendre comment des activités humaines, telles que l'agriculture et l'urbanisation, et des phénomènes causés par l'homme, tels que les incendies et les changements climatiques, influent tous largement sur des ensembles biologiques.
« Ils peuvent tous encourager le développement d'une espèce au détriment d'une autre ou celui de génotypes particuliers dans une espèce au détriment d'autres génotypes. Alors que ces génotypes se modifient à la suite de tous ces changements ou d'un ou plusieurs de ces changements, il peut y avoir un effet génétique en chaîne dans tout l'écosystème. »
La publication des résultats de ces travaux de recherche a eu son propre effet en chaîne, a fait remarquer le professeur Whitham. Des chercheurs de plusieurs autres disciplines désireux de poursuivre ces travaux sont entrés en relation avec des membres de son équipe. Ils sont originaires de pays aussi différents sur le plan biologique que l'Afrique du Sud, l'Indonésie et la Suède. En outre, des entretiens exploratoires portent sur la réalisation d'expériences dans d'autres pays.
Le professeur Whitham se réjouit d'avoir ainsi l'occasion de collaborer avec d'autres chercheurs travaillant dans un environnement différent pour obtenir de nouveaux résultats montrant que la génétique des écosystèmes est un phénomène général dans la nature.