La vie peut-elle s’adapter au changement climatique?
La nature trouve des solutions ingénieuses grâce à un processus itératif d’essais et d’erreurs, c’est-à-dire grâce à la sélection naturelle. Ces processus biologiques ont été étudiés par les généticiens évolutionnistes au cours du siècle dernier. Aujourd’hui, le changement climatique oblige les plantes et les animaux à s’adapter à de nouvelles conditions, mais il nous reste encore beaucoup à apprendre sur leurs capacités à le faire.
Un effort interdisciplinaire
En s’inspirant de l’évolution biologique, des informaticiens ont utilisé la sélection artificielle pour améliorer les programmes informatiques. C’est ainsi qu’a émergé le domaine du calcul évolutif, plus ou moins indépendamment de la modélisation en biologie. L’objectif du projet RACE, financé par l’UE et hébergé à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche, était de rassembler ces différentes disciplines. Pour commencer, Barbora Trubenová, chercheuse du projet RACE, a dû traduire les méthodes couramment utilisées par les informaticiens en terminologie biologique. «Il existe de nombreux équivalents entre les deux, et une traduction appropriée permet d’utiliser des méthodes développées et largement utilisées dans le calcul évolutif pour analyser des questions en biologie évolutive», explique-t-elle. «À l’inverse, des méthodes issues de la génétique des populations peuvent être utilisées pour renseigner le calcul évolutif.» Suite à ces travaux préparatoires, Barbora Trubenová et ses collègues de l’Université de Birmingham au Royaume-Uni et de l’Institut Hasso Plattner de Potsdam, en Allemagne, ont créé un modèle complexe pour mieux comprendre comment les organismes réagissent aux évolutions de l’environnement.
Spécialisation contre survie
Le problème est complexe: les créatures virtuelles de Barbora Trubenová possédaient plusieurs gènes susceptibles de contribuer ou de nuire à leurs aptitudes, et ainsi d’avoir une influence sur la survie de l’organisme dans différentes conditions environnementales. Le résultat dépend de l’interaction entre la taille de la population, la force de la pression de sélection et la fréquence des changements environnementaux. «Nous avons montré que si le changement fréquent entre les conditions environnementales entrave l’adaptation, il peut, dans certaines conditions, protéger la population de l’extinction», remarque Barbora Trubenová. «Cela se produit lorsque des changements environnementaux fréquents empêchent une population de se surspécialiser, ce qui se traduit par des populations de généralistes qui peuvent survivre, mais pas prospérer, dans des conditions très différentes.» Les recherches de Barbora Trubenová ont été entreprises avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Elle explique que ce programme lui a permis de participer à des conférences et de diffuser ses conclusions. «J’ai apprécié cette liberté d’être mon propre patron, de concevoir mon propre projet et de faire ce que je voulais faire», ajoute-t-elle.
L’évolution pour les écoles
Pendant ce temps, Barbora Trubenová a également travaillé à des activités de sensibilisation, notamment en lançant un concours de biologie évolutive pour les élèves du secondaire de son pays d’origine, la Slovaquie. «On n’enseigne pas beaucoup l’évolution dans les lycées là-bas, alors nous avons essayé de compléter cet enseignement», dit-elle. Cette compétition en est actuellement à sa quatrième année. Barbora Trubenová travaille actuellement à l’ETH en Suisse où elle étudie l’évolution de la résistance aux antibiotiques dans les biofilms. Elle dit que, lorsqu’elle a commencé ses travaux sur le calcul évolutif en biologie en 2017, la communication entre les domaines était rare, ce qui a changé aujourd’hui. «Il n’y avait pas de modèles polygéniques d’adaptation dans un environnement en mutation. Nous avons dû mettre en place des modèles nous-mêmes en collaboration avec des informaticiens», ajoute-t-elle. «Quand j’ai commencé, il n’existait aucune étude comme celle-ci, désormais il en existe plusieurs. C’est devenu un sujet brûlant.»
Mots‑clés
RACE, évolution, naturel, sélection, calcul, modèle, génétique, mathématique, collaboration
