Cet article a été initialement publié sur La Conversation.
Les impacts humains sur les écosystèmes mondiaux sont graves, étendus et souvent irrémédiables. Pourtant, la vie sur Terre s'adapte aux défis environnementaux depuis 3,5 milliards d'années. Ces forces évolutives pourraient-elles permettre à la biodiversité de persister dans un monde modifié par l'homme ?
Nos recherches récentes montrent que l'évolution s'emballe lors d'une invasion biologique, mais s'essouffle soudainement après un siècle d'adaptations rapides. Comprendre ce phénomène est essentiel pour gérer la biodiversité au XXIe siècle.
Face aux pressions environnementales, la sélection naturelle drive un changement évolutif rapide. Les pinsons des Galápagos ajustent la taille de leur bec aux graines disponibles, la morue surexploitée mûrit plus tôt, et la salicaire pourpre fleurit précocement en réponse aux saisons courtes du nord de l'Ontario. Mais l'évolution a ses limites.
Depuis près de 20 ans, j'étudie l'invasion et la prolifération d'espèces dans de nouveaux environnements. À l'Université Queen's, avec mes étudiants et collaborateurs, nous explorons l'évolution rapide en milieu naturel.
Un thème clé émerge : l'interaction entre sélection naturelle et contraintes évolutives.
S'adapter à un nouvel habitat requiert de nouvelles variantes génétiques. La sélection naturelle favorise les gènes améliorant la survie et la reproduction, mais sans variantes innovantes, l'évolution patine.
Les contraintes expliquent les similarités entre espèces proches et l'absence de créatures mythiques comme les centaures ou dragons : aucun gène humain ne code pour des sabots ou des ailes reptiliennes. En restreignant les options, ces contraintes mènent ultimement à l'extinction.
Surprenant contrepoids à la sélection naturelle, elles sont sous-étudiées. Heureusement, des outils expérimentaux existent.
Inventée il y a un siècle, l'expérience de jardin commun reste l'étalon-or pour analyser la base génétique de l'évolution rapide.
On y cultive des individus génétiquement proches dans un environnement uniforme pour isoler les effets génétiques sur la croissance. Dans notre labo, ces tests sur la salicaire pourpre révèlent un équilibre subtil entre sélection et contraintes.
Lythrum salicaria, la salicaire pourpre, orne de ses fleurs rose-violet les zones humides envahies du Canada et des États-Unis. En 150 ans, elle s'est étendue du Maryland au Labrador, à la Saskatchewan, au golfe du Mexique et au sud de la Californie.
Comme beaucoup de plantes, ses ressources sont limitées entre croissance et reproduction. Certains gènes favorisent la hauteur, d'autres la précocité de floraison, mais aucun ne concilie les deux : une contrainte génétique majeure.
Les plantes robustes dominent et fleurissent abondamment, mais tardivement, leurs fleurs risquent l'échec face au froid automnal. Cet équilibre optimal suit les variations de saison de croissance.
Comment la sélection et les contraintes ont-elles sculpté sa floraison lors de sa conquête nord-américaine ? Les herbiers fournissent la réponse.
Spécimens séchés à l'herbier Fowler de Queen's et ailleurs portent date et lieu de collecte.
Grâce à des données météo historiques, nous simulons un "jardin commun virtuel" pour standardiser les conditions et retracer 150 ans d'évolution.
Les résultats frappent : floraison précoce multiple face aux saisons courtes, mais stagnation après un siècle, limitée par le compromis taille-floraison. Ce palier évolutif évoque les archives fossiles sur des millénaires.
Les contraintes incitent à la prudence : l'évolution ne sauvera pas toutes les espèces du stress anthropique. Mais elles rendent l'évolution prévisible à court terme, pertinent pour l'humanité.
Et ce n'est qu'un début parmi des millions d'espèces. Comment s'équilibrent sélection et contraintes chez les invasives ou menacées ? Les collections naturelles, clés du passé et de l'avenir, méritent plus d'attention.
Robert I. Colautti est professeur adjoint de biologie et titulaire de la Chaire de recherche du Canada (niveau II) en évolution rapide à l'Université Queen's, Ontario. Déclaration : il reçoit des fonds de Queen's, du gouvernement ontarien et des CRSNG, CRSH, IRSC.
[]