L'évolution de la teigne poivrée
L'évolution de la teigne poivrée a été étudiée en détail au cours des 150 dernières années. Au début, presque tous les papillons de nuit étaient de couleur claire. Cela leur permettait de se camoufler contre les arbres et les lichens clairs où ils se reposaient pendant la journée. Avec l'augmentation de la pollution pendant la révolution industrielle en Angleterre, de nombreux lichens se sont éteints. Les arbres ont été noircis par la suie, et la plupart des papillons de nuit de couleur claire, ou typica, sont devenus rares. En même temps, les papillons de nuit de couleur sombre, ou mélaniques, les carbonaria, ont prospéré. Ce changement a eu lieu parce que les papillons de nuit les mieux camouflés survivaient mieux. Le terme mélanisme industriel désigne l'assombrissement génétique des espèces en réponse aux polluants.
Depuis lors, grâce à l'amélioration de l'environnement, les papillons de nuit poivrés de couleur claire sont redevenus courants. En raison des circonstances relativement simples et faciles à comprendre de l'adaptation, le papillon de nuit poivré est devenu un exemple courant utilisé pour expliquer ou démontrer la sélection naturelle.
Biston betularia f. typica , la mite poivrée de couleur claire.
La morphologie de la carbonaire mélanique
La montée et la chute du mélanisme
Le mélanisme est apparu dans les populations de teignes poivrées d'Europe et d'Amérique du Nord. Les informations sur l'augmentation initiale de la fréquence mélanique sont rares. On en sait beaucoup plus sur la baisse ultérieure de la fréquence phénotypique, car elle a été mesurée à l'aide de pièges à mites.
Un papillon de nuit au poivre noir a été trouvé en 1811, une rareté, sans doute due à une mutation génétique. En 1864, la forme la plus sombre, la "carbonaria", était la plus courante à Manchester. En 1895, elle atteignait une fréquence de 98 % à Manchester.
Depuis 1962 environ jusqu'à aujourd'hui, la fréquence phénotypique des carbonaires n'a cessé de diminuer. Son déclin a été mesuré avec plus de précision que sa hausse, grâce à de meilleures études scientifiques. Bernard Kettlewell a mené une enquête nationale en 1956, Bruce Grant a réalisé une enquête similaire au début de 1996, et L.M. Cook en 2003.
Des résultats similaires ont été trouvés en Amérique. Les formes mélaniques n'ont pas été trouvées au Japon. Cela peut s'expliquer par le fait que les papillons de nuit poivrés au Japon ne vivent pas dans les régions industrialisées.
Expériences de prédation
En 1896, J.W. Tutt a suggéré que la proportion accrue de carbonaria était due à la prédation différentielle des oiseaux. Cela signifiait que les oiseaux prenaient plus de papillons de nuit de couleur claire dans les zones sombres, et plus de papillons de nuit de couleur sombre dans les zones claires. Diverses expériences ont été réalisées sur la prédation de la teigne poivrée, et chacune d'entre elles a étayé cette hypothèse.
Les expériences les plus célèbres sur la mite poivrée ont été réalisées par Bernard Kettlewell sous la supervision de E.B. Ford. Dans l'une des expériences de Kettlewell, les papillons de nuit ont été relâchés dans une grande volière (18 m sur 6 m), où ils ont été nourris par des mésanges (Parus major). En 1953, Kettlewell a fait une expérience dans la réserve naturelle de Cadbury à Birmingham. Il a marqué, relâché et recapturé les mites marquées. Il a trouvé, dans des bois pollués, d'autres morphes de typica ont été prises. Cela a montré que le phénotype mélanique était important pour la survie des papillons de nuit poivrés dans un tel habitat. Kettlewell a répété l'expérience en 1955 dans une forêt non polluée du Dorset, et à nouveau dans une forêt polluée de Birmingham. Il était accompagné de Niko Tinbergen, et ils en ont fait un film. D'autres études menées par d'autres personnes ont abouti à des résultats similaires. Enfin, en 1996, des travaux menés des deux côtés de l'Atlantique ont permis de constater une corrélation entre les changements de fréquences mélaniques et les niveaux de pollution.
Une expérience de terrain en biologie aura toujours un caractère artificiel, mais il faut trouver un équilibre entre le côté pratique et les coûts. L'aspect le plus important est qu'une expérience donne des informations utiles. Les seules expériences précédentes de ce type ont été celles de R.A. Fisher et E.B. Ford avec la teigne écarlate.
Expériences ultérieures
En 2000, Majerus a élaboré des plans pour de nouvelles expériences. Lors de l'expérience principale menée à Cambridge entre 2001 et 2007, Majerus a ajouté une expérience visant à déterminer si la prédation des chauves-souris n'avait pas faussé les résultats - elle a permis de constater que les chauves-souris s'attaquaient de la même façon aux deux formes de papillons de nuit. Il a observé un certain nombre d'espèces d'oiseaux qui s'attaquaient aux papillons de nuit. Les données globales l'ont amené à conclure que la prédation différentielle des oiseaux était un facteur majeur responsable de la diminution de la fréquence des carbonaires par rapport au typica à Cambridge pendant la période d'étude. Il a décrit ses résultats comme une justification complète de l'histoire des papillons de nuit, et a déclaré : "Si la montée et la chute des papillons de nuit est l'un des exemples les plus visuellement impactants et les plus faciles à comprendre de l'évolution darwinienne en action, il devrait être enseigné. Elle fournit après tout la preuve de l'évolution".
Majerus est mort avant d'avoir pu terminer la rédaction de ses expériences, mais le travail a été poursuivi par d'autres. Le document indique que "ces données fournissent la preuve la plus directe à ce jour pour impliquer le camouflage et la prédation des oiseaux comme explication principale de la montée et de la chute du mélanisme chez les papillons de nuit". Les nouvelles données, associées au poids des données précédentes, montrent que "le mélanisme industriel chez la mite poivrée est toujours l'un des exemples les plus clairs et les plus facilement compréhensibles de l'évolution darwinienne en action".
La Grande Mésange, un oiseau insectivore.
Camouflage des chenilles
Les chenilles de Biston betularia se présentent également sous deux formes, chacune adaptée à une situation différente. Elles développent des couleurs de corps qui correspondent aux brindilles brunes ou vertes de leur plante hôte. Cela se fait par un mécanisme appelé polyphénisme. Le polyphénisme est une sorte de polymorphisme où différentes formes d'un animal sont causées par le même génome. L'animal hérite de la capacité, mais l'environnement détermine quelle forme se développe. Cela contraste avec le polymorphisme génétique des adultes, où chaque forme hérite d'un génome légèrement différent.
Le polyphénisme se produit lorsque l'animal hérite d'un interrupteur de développement. Ce commutateur est sensible à un indice ou à un déclencheur environnemental. Dans ce cas, les chercheurs ont découvert que l'expérience visuelle déclenchait une correspondance précise des couleurs.
"Leur couleur corporelle induite... correspondait à la longueur d'onde de la lumière à laquelle ils étaient exposés... le potentiel de changement de couleur est conservé jusqu'au dernier (sixième) stade larvaire. Compte tenu de leur large gamme d'hôtes, ce polyphénisme coloré directement induit fournit probablement aux chenilles une forte protection contre la prédation des oiseaux".
Chenilles de Biston betularia sur le bouleau (à gauche) et le saule (à droite), démontrant un polyphénisme de couleur
Pages connexes
- Génétique écologique
- Polymorphisme
- Polyphénisme
Questions et réponses
Q : Quelle est l'évolution du papillon de nuit ?
R : L'évolution de la mite poivrée fait référence à la façon dont l'apparence de la mite a changé en réponse à la pollution pendant la révolution industrielle en Angleterre.
Q : Pourquoi presque tous les papillons de nuit étaient-ils de couleur claire ?
R : Presque tous les papillons de nuit étaient d'abord de couleur claire parce que cela leur permettait de se camoufler contre les arbres et les lichens de couleur claire où ils se reposaient pendant la journée.
Q : Qu'est-il arrivé aux arbres pendant la révolution industrielle en Angleterre ?
R : Pendant la révolution industrielle en Angleterre, les arbres ont été noircis par la suie.
Q : Qu'est-il arrivé aux papillons de nuit clairs, ou typica, pendant la révolution industrielle ?
R : Pendant la révolution industrielle, la plupart des papillons de nuit clairs sont devenus rares parce que les lichens ont disparu et que les arbres ont été noircis par la suie.
Q : Qu'est-il arrivé aux papillons de nuit sombres, ou carbonaria, pendant la révolution industrielle ?
R : Pendant la révolution industrielle, les papillons de nuit de couleur foncée ont prospéré parce qu'ils étaient mieux camouflés et ont donc mieux survécu.
Q : Qu'est-ce que le mélanisme industriel ?
R : Le mélanisme industriel désigne l'assombrissement génétique des espèces en réponse aux polluants.
Q : Qu'est-il arrivé aux papillons de nuit de couleur claire depuis la révolution industrielle ?
R : Depuis la révolution industrielle, les papillons de nuit de couleur claire sont redevenus courants grâce à l'amélioration de l'environnement.
