Les survivants menacés
Les archives fossiles des amphibiens, qui comprennent les grenouilles, les salamandres et les caïmans, remontent à plus de 350 millions d'années. Pourtant, ces survivants de longue date sont désormais menacés d'extinction en raison des perturbations environnementales, de la perte d'habitat et du changement climatique.
Les amphibiens sont extrêmement sensibles à leurs conditions environnementales et c'est précisément cette sensibilité qui les rend si vulnérables. On estime que un tiers ou plus des amphibiens vivants sont menacés d'extinction.
Un avantage à la complexité ?
Dans leur lutte pour la survie, certains amphibiens peuvent être avantagés par la complexité de leur cycle de vie. Tous les amphibiens commencent leur cycle de vie sous la forme d'un œuf. Cependant, certains passent par un stade larvaire avant de se métamorphoser en adulte. Les amphibiens dont le cycle de vie est le plus complexe passent du stade de larve aquatique à celui d'adulte terrestre.
Les espèces ayant des cycles de vie complexes ont la capacité génétique et développementale de modifient radicalement leur anatomie et leur écologie au cours de leur vie. Cette capacité de changement pourrait-elle aider ces espèces à s'adapter à un environnement en mutation rapide ?
Le laboratoire de l'évolution
Le projet Meta-Morphosis, lancé en 2022, répond à cette question en s'appuyant sur une expérience qui s'est déroulée sur des centaines de millions d'années : l'évolution des salamandres. Les salamandres sont très diverses, tant par la complexité de leur cycle de vie que par le nombre de leurs espèces. En étudiant la façon dont les salamandres ont réagi aux changements environnementaux au cours de l'évolution, nous pouvons vérifier si les salamandres ayant des cycles de vie plus complexes ont un avantage.
Si un cycle de vie complexe confère un avantage, l'augmentation de la complexité du cycle de vie devrait être corrélée à une augmentation de la diversité. Inversement, une diminution de la complexité du cycle de vie devrait être corrélée à une diminution du nombre de nouvelles espèces au fil du temps.
Objectifs du projet
Pour tester ces hypothèses, le projet Meta-Morphosis a cinq objectifs principaux qui intègrent plusieurs domaines de la biologie.
Nous mettons en place un système complet et ensemble de données interconnectées sur les salamandres, y compris
- Constitution d'une collection de plus de 2000 phénotypes reflétant la diversité morphologique entre les espèces et le développement au sein d'un individu.
- Construction d'un ensemble de données fonctionnelles pour plus de 70 espèces reflétant la diversité des stratégies d'alimentation à différents stades de la vie.
- Construire un ensemble de données sur les caractéristiques, l'état de conservation et l'environnement.
Nous établissons les modèles de forme-fonction les relations entre les espèces tout au long du développement, ce qui inclut
- Vérifier si et comment les stades larvaires se superposent aux adultes en termes de morphologie et de fonction.
- Utilisation des corrélations entre les stades larvaires et adultes chez les différentes espèces pour interpréter la forme dans un contexte fonctionnel.
Nous évaluons si la complexité du cycle de vie permet aux salamandres de varier morphologiquement en réponse aux changements environnementaux au niveau de la population. Pour chaque population, nous utilisons des données fines et spatialement explicites pour évaluer :
- Variabilité dans différentes conditions environnementales et climatiques pour des salamandres ayant différents types de cycle de vie.
- Modularité et évolutivité (la mesure dans laquelle les différentes parties de l'organisme peuvent varier, et donc évoluer, indépendamment les unes des autres).
Nous évaluons si la variation du cycle de vie a favorisé la diversité morpho-fonctionnelle à travers les temps profonds, notamment :
- Déduire la fonction des fossiles, en utilisant les relations forme-fonction établies précédemment.
- Reconstruire l'évolution de la métamorphose et son impact sur la diversification.
Nous intégrons toutes les données obtenues dans les domaines précédents pour prédire la biodiversité future sur la base du cycle de vie. Cela inclut :
- Évaluer si les espèces de salamandres européennes ayant un cycle de vie complexe ont eu une plus grande capacité d'adaptation à des environnements changeants au cours des 50 dernières années.
- Générer des prévisions sur la capacité des espèces de salamandres à s'adapter à des environnements changeants.
Grâce à ces données et à ces prévisions, nous définissons des priorités en matière de conservation afin d'orienter les efforts vers les espèces les plus menacées d'extinction.
Pour en savoir plus sur le projet, regardez ce documentaire vidéo de Patricia Teixidor avec des interviews de l'équipe de Meta-morphosis et un aperçu des coulisses des collections et des laboratoires scientifiques du Muséum d'histoire naturelle de Berne.