Hybridation chez les papillons : Nouvelles découvertes

L'Hybridation entre différentes espèces a souvent été considérée comme un événement rare dans l'évolution animale. On pensait traditionnellement que ça n'avait pas beaucoup d'impact sur la façon dont les animaux évoluaient. Mais des recherches récentes ont montré que l'hybridation peut jouer un rôle significatif dans l'adaptation et le changement des espèces au fil du temps. Dans diverses études sur les animaux, les chercheurs ont découvert que l'hybridation peut faciliter le partage de gènes avantageux entre espèces. Néanmoins, la plupart des gènes transférés d'une espèce à une autre sont probablement nuisibles pour la nouvelle population hôte.

Un des résultats les plus intéressants de l'hybridation, c’est la création d'une espèce hybride. Pour qu'une espèce hybride survive, elle doit être quelque peu séparée de ses espèces parentes en termes de reproduction. Ça peut se produire lorsque l'hybridation entraîne des changements dans le nombre de chromosomes, ce qui peut rendre les descendants hybrides moins capables de se reproduire avec l'une ou l'autre des espèces parentes. Bien que ce type de changement chromosomique soit plus courant chez les plantes, un autre type d'hybridation, appelé spéciation hybride homoploïde, serait plus susceptible de se produire chez les animaux. Cependant, on ne sait pas vraiment à quelle fréquence cela se produit, car le flux génétique après l'hybridation peut obscurcir l'histoire génétique de l'une des espèces parentes.

Des études récentes sur les papillons ont identifié plusieurs cas de spéciation hybride homoploïde. Cet article se concentre sur l'hybridation entre deux espèces de papillons : l'argus brun du nord (Aricia artaxerxes) et l'argus brun (Aricia agestis). Ces deux papillons appartiennent à une famille connue sous le nom de Lycaenidae, appelés couramment "bleus". Ces deux espèces montrent de légères différences d'apparence, notamment dans leurs motifs d'ailes. A. agestis a souvent des taches orange plus définies sur ses ailes que A. artaxerxes. Cependant, il y a aussi une variation considérable au sein de chaque espèce, ce qui rend difficile de les distinguer uniquement sur leur apparence.

Une autre différence importante entre ces espèces est leur cycle de reproduction. A. artaxerxes n'a qu'une seule génération par an, tandis que A. agestis produit deux générations. Cette différence de temps de reproduction peut aider à expliquer certaines des lacunes géographiques dans lesquelles ces papillons se trouvent.

Au cours du XXe siècle, les populations de ces papillons en Europe du Nord ont été sujettes à diverses études. Les résultats ont généralement conclu que A. artaxerxes et A. agestis étaient des espèces distinctes, la première étant principalement trouvée dans les zones nordiques et la seconde limitée aux régions sud, comme certaines parties de la Suède et de la Grande-Bretagne. Ces dernières années, A. agestis a commencé à remonter vers le nord en Grande-Bretagne, ce qui indique un changement de son aire de répartition.

Des analyses génétiques de deux emplacements spécifiques de gènes ont montré que les populations de papillons dans le nord de l'Angleterre et au Pays de Galles partagent probablement une ascendance hybride, résultant d'une hybridation historique entre les deux espèces. En Suède, les deux espèces sont relativement communes mais occupent des zones géographiques différentes. A. agestis se trouve principalement dans les régions sud, tandis que A. artaxerxes est largement distribué dans le reste du pays. Sur l'île d'Öland, un type spécifique d'A. artaxerxes, appelé A. a. horkei, a perplexifié les chercheurs car il ressemble à A. agestis tout en conservant des caractéristiques d'A. artaxerxes, comme son cycle de reproduction d'une seule génération par an.

Des recherches ont montré que horkei et Blekingehorkei, une forme trouvée sur le continent, ont des liens génétiques avec A. agestis et A. artaxerxes, ce qui laisse à penser qu'ils pourraient être des hybrides. Pour mieux comprendre l'ascendance de horkei, les chercheurs ont recueilli des échantillons de A. artaxerxes et A. agestis en Suède et ont utilisé des techniques génomiques pour examiner leur histoire génétique.

Les échantillons ont été prélevés durant l'été 2022 dans des zones où les deux espèces de papillons se trouvent, notamment dans le sud de la Suède (y compris Öland). La collecte de données s'est concentrée sur la capture de divers individus pour garantir une analyse complète. Les chercheurs étaient soucieux d'explorer si le mouvement de A. agestis vers le sud-est de la Suède avait entraîné un flux de gènes entre les deux espèces.

Grâce à un échantillonnage minutieux, les chercheurs ont collecté des papillons de différents endroits. Une découverte significative était la présence de A. agestis à Nybro, marquant le repérage le plus au nord de cette espèce en Suède. Cependant, les chercheurs n'ont pas trouvé d'endroits où les deux espèces coexistaient étroitement. Au lieu de cela, ils ont observé une distribution dispersée avec des distances significatives entre les populations.

L'analyse génétique a impliqué le séquençage des génomes complets de 45 papillons, révélant des informations sur leur composition génétique. Les chercheurs ont analysé plus de trois millions de marqueurs génétiques de haute qualité, se concentrant sur la façon dont les différences génétiques varient entre les espèces. L'analyse en composantes principales a montré une séparation claire entre A. artaxerxes et A. agestis, tandis que horkei semblait se situer quelque part entre les deux.

Pour mieux comprendre l'Ascendance Génétique, les chercheurs ont utilisé une méthode appelée ADMIXTURE pour évaluer le mélange génétique entre les espèces. Les résultats ont indiqué que horkei portait environ 68-70 % de son ascendance d'A. artaxerxes. L'analyse a démontré que horkei représente une ascendance mixte, soutenant l'idée qu'il s'agit d'une lignée hybride entre les deux espèces parentes.

Les schémas de partage génétique au sein des populations ont été examinés pour identifier à quel point les différents papillons étaient étroitement liés. La recherche a révélé de forts schémas de regroupement génétique, horkei montrant plus de similitudes avec ses plus proches parents qu'avec l'une ou l'autre des espèces parentes. Cette découverte suggérait que horkei a une identité génétique distincte issue de ses origines hybrides.

En se tournant vers l'ADN mitochondrial, qui est hérité de la mère, les chercheurs ont constaté que horkei partageait une relation génétique étroite avec A. artaxerxes. L'analyse a montré que horkei forme une lignée distincte au sein d'A. artaxerxes, impliquant que son origine peut être retracée à l'une des espèces parentes. Il est à noter que horkei ne présente pas d'ascendance d'A. agestis sur son chromosome sexuel Z, ce qui suggère que ses processus d'hybridation étaient quelque peu sélectifs.

Après la collecte de données, les chercheurs ont effectué une modélisation de coalescence multispecies en utilisant 1 000 marqueurs génétiques pour approfondir l'histoire de horkei. Cette analyse avancée a confirmé les origines hybrides de horkei et estimé que l'hybridation a probablement eu lieu entre 37 000 et 54 000 générations. Les résultats ont montré que horkei a maintenu une identité génétique unique au fil du temps.

Comprendre la Diversité génétique au sein de horkei est essentiel car cela fournit des informations sur la façon dont l'hybridation affecte les populations. Les chercheurs ont trouvé que horkei a un niveau de diversité génétique plus élevé que ses espèces parentes, probablement en raison de son ascendance hybride. Cette richesse génétique pourrait permettre à horkei de s'adapter plus facilement aux environnements changeants.

L'enquête a également examiné l'ascendance locale au sein de horkei. Les résultats ont indiqué que les contributions génétiques d'A. artaxerxes étaient nettement plus élevées que celles d'A. agestis. Notamment, bien que horkei montre un mélange d'ascendances à travers son génome, son chromosome Z semble être principalement influencé par A. artaxerxes.

Ces résultats impliquent que horkei n'est pas simplement une sous-espèce d'A. artaxerxes mais devrait être reconnu comme une lignée hybride stable formée par le croisement d'A. artaxerxes et A. agestis. De plus, des comparaisons génétiques entre horkei et Blekingehorkei ont indiqué que ce dernier a probablement encore mélangé avec A. artaxerxes.

Il y a encore débat sur la question de savoir si horkei doit être classé comme une espèce distincte. Les vues traditionnelles affirmant que deux espèces doivent être complètement isolées reproductivement pourraient suggérer le contraire. Cependant, en considérant d'autres formes d'isolement, comme des différences géographiques et écologiques, il peut être raisonnable de classifier horkei comme sa propre espèce, compte tenu de ses traits uniques et de son histoire.

En résumé, cette recherche contribue à notre compréhension de l'hybridation et de son rôle dans l'évolution des papillons. En étudiant la composition génétique et l'ascendance de horkei, les scientifiques ont rassemblé des informations précieuses sur la façon dont l'hybridation peut conduire à la formation de nouvelles espèces. Au fur et à mesure que les chercheurs continuent d'explorer ces lignées hybrides, ils peuvent obtenir plus d'informations sur les complexités de l'évolution et la manière dont les espèces s'adaptent à leur environnement au fil du temps. La lignée distincte de horkei offre un exemple fascinant de la façon dont différentes espèces peuvent s'hybrider et donner naissance à de nouvelles formes de vie qui prospèrent dans des niches écologiques uniques.