Coévolution
La coévolution est le fait que l'existence d'une espèce est étroitement liée à la vie d'une ou plusieurs autres espèces. Les espèces dont la vie est liée, évoluent ensemble. Ce qui se passe, c'est que le taux de survie de chaque espèce change en fonction de l'évolution des autres espèces.
Voici des exemples de coévolution :
- Des espèces qui s'enrichissent mutuellement
- Les fleurs et les animaux qui les pollinisent
- Les formes de vie en symbiose
- Les espèces antagonistes
- Les prédateurs et leurs proies
- Les parasites et leurs hôtes
La coévolution est extrêmement courante et peut concerner plus de deux espèces. On connaît des cercles de mimétisme, avec des dizaines d'espèces.
Les adaptations nouvelles ou "améliorées" qui se produisent chez une espèce sont souvent suivies par l'apparition et la propagation de caractéristiques connexes chez l'autre espèce.
Les bourdons et les fleurs qu'ils pollinisent ont co-évolué de sorte que chacun a besoin de l'autre pour vivre.
Histoire
"Il est intéressant de contempler une rive enchevêtrée, habillée de nombreuses plantes de différentes sortes, d'oiseaux qui chantent dans les buissons, d'insectes divers qui volent et de vers qui rampent dans la terre humide, et de se rendre compte que ces formes élaborées, si différentes les unes des autres et dépendantes les unes des autres de manière si complexe, ont toutes été produites par des lois qui agissent autour de nous" p489
L'étude de la coévolution remonte à l'ouvrage de Darwin sur l'origine des espèces. Il y discutait de la façon dont les chats augmentaient la quantité de bruyère en réduisant le nombre de souris. Le fait est que les souris dévalisent les nids de bourdons et que les bourdons pollinisent la bruyère rouge. Donc plus de chats causent plus de bruyère. p74 Dans le dernier paragraphe de l'Origine, Darwin fait des remarques :
Hermann Müller a été un acteur important de la co-évolution. Ses études sur les abeilles et l'évolution des fleurs ont été citées par Darwin dans The Descent of Man. Ses articles dans la revue Nature avaient pour titre La fécondation des fleurs par les insectes et les adaptations réciproques des deux. Cela montre que Müller comprenait parfaitement le concept de coévolution.
Pollinisation
La vie et la mort des êtres vivants sont intimement liées, non seulement à l'environnement physique, mais aussi à la vie d'autres espèces. Ces relations sont dynamiques et peuvent se poursuivre pendant des millions d'années, tout comme la relation entre les plantes à fleurs et les insectes (pollinisation).
Le contenu des intestins, la structure des ailes et les pièces buccales des coléoptères et des mouches fossilisés suggèrent qu'ils ont agi comme des pollinisateurs précoces. L'association entre les coléoptères et les angiospermes au cours du Crétacé inférieur a conduit à des radiations parallèles des angiospermes et des insectes vers la fin du Crétacé. L'évolution des nectars dans les fleurs du Crétacé supérieur signale le début du mutualisme entre les hyménoptères et les angiospermes.
Parasitisme
Un autre bon exemple est le paludisme, pour lequel il existe trois "partenaires" : le moustique, le parasite Plasmodium et un vertébré terrestre, comme un mammifère ou un oiseau. Les espèces de malaria diffèrent selon le vertébré, de sorte qu'il existe en fait des milliers de relations différentes qui suivent le même schéma.
Spéciation rapide
Les taux de radiation et de spéciation adaptative peuvent être élevés chez les parasites. Les espèces apparentées sont très courantes chez l'insecte Erythroneura, chez lequel environ 150 transferts d'un hôte à un autre ont donné naissance à environ 500 espèces dans le genre.
La preuve la plus évidente vient de la grande taille de nombreuses familles parasitaires.
"Même si certains taxons parasites ont évolué beaucoup plus tard que les taxons prédateurs, les familles de parasites sur les plantes sont en moyenne presque huit fois plus grandes que celles des prédateurs, et les familles de parasites sur les animaux sont plus de dix fois plus grandes". p26
Un grand nombre d'espèces sont parasitaires. Une étude sur les habitudes alimentaires des insectes britanniques a montré qu'environ 35% d'entre eux étaient des parasites des plantes, et un peu plus des parasites des animaux. Cela signifie que près de 71% des insectes en Grande-Bretagne sont parasites. Comme les insectes britanniques sont mieux connus que ceux d'ailleurs (en raison de la durée de leur étude), cela signifie que la grande majorité des espèces d'insectes dans le monde sont parasitaires. Une autre estimation a été faite:p3
- ¼ de toutes les espèces d'insectes sont parasites sur les plantes.
- ¼ de tous les insectes sont parasites sur les insectes ci-dessus.
- En outre, de nombreux insectes et autres invertébrés sont parasites d'autres animaux.
Il existe plusieurs autres embranchements d'invertébrés qui sont entièrement ou largement parasitaires. On trouve des vers plats et des vers ronds dans pratiquement toutes les espèces sauvages de vertébrés. Les parasites protozoaires sont également omniprésents. Par conséquent, le parasitisme est presque certainement le mode d'alimentation le plus courant sur Terre.
Nombre d'espèces
Des publications récentes ont donné un aperçu des 150 ans de recherche sur la co-évolution après l'Origine des espèces.
"La spécialisation dans les interactions avec d'autres espèces est la cause première de la présence de millions d'espèces dans le monde plutôt que de milliers". p8
De nombreuses espèces sont des parasites ou sont spécialisées pour vivre dans un ou quelques hôtes. Une seule espèce d'arbre tropical est, en moyenne, l'hôte de 162 espèces de coléoptères spécifiques à un hôte. Comme il existe 50 000 espèces d'arbres tropicaux et que les coléoptères représentent 40 % de l'ensemble des espèces d'insectes, et qu'il existe également des espèces spécifiques aux arbres sous la canopée, il est possible d'estimer le nombre total d'espèces d'arthropodes vivant dans les forêts tropicales. Ce nombre est de 30 millions. Cela contraste assez fortement avec le total de 1,4 à 1,8 millions d'espèces qui ont déjà été décrites. Il semble que les manuels scolaires aient sous-estimé le nombre d'espèces existantes par un facteur d'environ 20.
Le facteur unique qui est le plus à l'origine de ce nombre élevé d'espèces est la phytophagie : le nombre énorme d'espèces d'insectes, chacun mangeant une ou quelques espèces de plantes. Et ce que font les insectes, les champignons, les nématodes, les acariens et autres invertébrés le font aussi.
Mosaïque géographique
La théorie de la mosaïque géographique de la coévolution a été développée par John N Thompson comme cadre pour envisager le processus coévolutif dans des populations et des espèces réelles. Il s'agit d'une tentative d'intégrer les composantes minimales de la biologie des populations nécessaires à une théorie de la coévolution et des interactions évolutives en général qui soit réaliste sur le plan écologique et évolutif. Elle s'applique aux paires d'espèces en interaction, aux petits groupes d'espèces en interaction et aux grands réseaux d'interactions.
Hypothèses : La théorie de la mosaïque géographique est basée sur plusieurs observations connues depuis longtemps par les biologistes. Ces observations sont considérées comme des hypothèses dans le développement de la théorie de la mosaïque géographique :
1. Les espèces sont souvent des collections de populations génétiquement distinctes
2. Les espèces en interaction diffèrent souvent dans leur aire de répartition géographique
3. les interactions entre les espèces diffèrent d'un environnement à l'autre dans leurs résultats écologiques.
L'hypothèse : À partir de ces hypothèses, la théorie de la mosaïque géographique soutient que la coévolution se fait par sélection naturelle agissant sur trois sources de variation qui affectent les interactions entre les espèces. Ces trois sources de variation peuvent être formellement divisées en génotype par génotype par des interactions environnementales (GxGxE).
1. Mosaïques de sélection géographique : la structure de la sélection naturelle sur les interactions diffère selon les environnements (par exemple, températures élevées ou basses, conditions de nutriments élevées ou basses, réseau d'espèces environnant riche en espèces ou pauvre en espèces). Cette variation s'explique par le fait que les gènes sont exprimés de différentes manières dans différents environnements (interactions GxE) et que les espèces affectent l'aptitude des uns et des autres de différentes manières dans différents environnements.
Par exemple, une interaction peut être antagoniste dans un environnement et mutualiste dans un autre ; ou elle peut être antagoniste dans tous les environnements mais la sélection peut favoriser des traits différents dans des environnements différents).
2. Points chauds coévolutionnaires : L'intensité de la sélection réciproque diffère selon les environnements. Les interactions ne font l'objet d'une sélection réciproque qu'au sein de certaines communautés locales, appelées "points chauds coévolutifs". Ces points chauds coévolutifs sont intégrés dans une matrice plus large de points froids coévolutifs, où la sélection naturelle locale est non réciproque ou lorsqu'un seul des participants se produit.
Par exemple, une interaction peut être mutualiste ou antagoniste dans certains environnements (points chauds coévolutifs) mais commensurable dans d'autres environnements (points froids coévolutifs).
3. Remixage des traits : La structure génétique globale des espèces évolutives change continuellement en raison de nouvelles mutations, d'altérations génomiques, de flux de gènes entre les populations, de dérives génétiques aléatoires différentielles entre les populations et de l'extinction de populations locales qui diffèrent par les combinaisons de traits évolutifs qu'elles abritent. Le nouveau matériel génétique sur lequel la sélection naturelle peut agir peut résulter de simples mutations génétiques, de réarrangements chromosomiques, d'hybridations entre populations ou de duplications de génomes entiers (polypoloïdie). Ces processus contribuent à la mosaïque géographique changeante de la coévolution en modifiant continuellement la répartition spatiale des gènes et des traits potentiellement coévolutifs.
La combinaison de ces processus modifie continuellement la répartition des génotypes au sein de toute population locale et la répartition des génotypes entre les populations.
NOTE : Certaines descriptions de la théorie de la mosaïque géographique font s'effondrer cette partie de "remixage de traits" de la théorie de la mosaïque géographique au flux de gènes. C'est une caractérisation incorrecte. L'intérêt du remixage de traits est que, grâce à une combinaison de processus génétiques, génomiques et écologiques, la répartition disponible des traits coévolutifs sur lesquels la sélection naturelle peut agir continue de changer au fil du temps au sein des populations et entre elles.
Dans les études de coévolution, une interaction GxGxE peut être considérée soit de la manière la plus formelle au niveau du gène ou du génotype (c'est-à-dire comment la sélection agit sur le même gène ou génotype dans des environnements contrastés), soit de manière plus générale au niveau de la manière dont la sélection naturelle agit sur deux ou plusieurs espèces en interaction dans de nombreux environnements contrastés.
Voir les livres de John N Thompson (1982 Interaction and Coevolution ; 1994 The Coevolutionary Process ; 2005 The Geographic Mosaic of Coevolution ; 2013 Relentless Evolution)
Pages connexes
- La course à l'armement évolutive
- Triton à peau rude, couleuvre à collier et résistance aux toxines.
- Défense contre le broutage
- Figues
- La Reine Rouge
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la coévolution ?
R : La coévolution désigne le processus par lequel l'existence d'une espèce est étroitement liée à la vie d'une ou de plusieurs autres espèces, qui évoluent ensemble. Dans le cadre de la coévolution, l'évolution d'une espèce peut avoir une incidence sur le taux de survie des autres espèces.
Q : Quels sont les exemples de coévolution ?
R : Parmi les exemples de coévolution, on peut citer les espèces qui s'enrichissent mutuellement, comme les fleurs et les animaux qui les pollinisent ; les formes de vie qui existent en symbiose ; et les espèces antagonistes, comme les prédateurs et leurs proies ou les parasites et leurs hôtes.
Q : La coévolution est-elle courante ?
R : Oui, la coévolution est extrêmement courante et peut concerner plus de deux espèces. En fait, il existe des anneaux de mimétisme connus avec des dizaines d'espèces.
Q : Que se passe-t-il lorsqu'une espèce développe une adaptation nouvelle ou améliorée ?
R : Lorsqu'une espèce développe une adaptation nouvelle ou améliorée, des caractéristiques apparentées apparaissent souvent chez les autres espèces et se propagent également.
Q : Quel est le résultat de l'évolution d'une espèce dans le cadre de la coévolution ?
R : Dans la coévolution, les modifications d'une espèce peuvent affecter les taux de survie des autres espèces.
Q : Comment les vies des espèces sont-elles liées dans la coévolution ?
R : Dans la coévolution, les vies des espèces sont étroitement liées les unes aux autres.
Q : La coévolution peut-elle concerner plus de deux espèces ?
R : Oui, la coévolution peut concerner plus de deux espèces.
