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Speciation in ants: Unraveling the genetic, epigenetic and molecular basis of speciation using wood ants

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Une recherche apporte des indices sur la façon dont l’hybridation entre les espèces pourrait stimuler la diversité

L’hybridation était autrefois considérée comme une menace absolue pour la biodiversité. Un nombre croissant de preuves suggère qu’elle ne produit pas toujours des résultats négatifs: elle contribue souvent à accroître la variation génétique et à créer de nouvelles variétés supérieures à leurs ancêtres, capables de mieux s’adapter aux conditions climatiques actuelles.

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La Terre abrite une variété étonnante de formes de vie, depuis les microscopiques bactéries frileuses qui vivent dans le permafrost de l’Antarctique jusqu’aux renards des sables que l’on trouve dans les déserts brûlants d’Asie. Toutes les espèces sont étroitement imbriquées dans un réseau fragile de vie appelé biodiversité. Comment ce nombre étonnant d’espèces est apparu constitue une énigme évolutive majeure.

Étudier les mécanismes génétiques qui facilitent la spéciation

Tout comme les mutations génétiques et le flux de gènes expliquent en grande partie la variation génétique au sein des espèces, la spéciation – qui survient lorsqu’un groupe au sein d’une espèce se sépare des autres membres et développe ses propres caractéristiques uniques – contribue à la formation de nouvelles espèces. Malgré les progrès réalisés dans ce domaine, les gènes qui sous-tendent le processus d’isolement reproductif et leurs modes d’action demeurent méconnus. Jonna Kulmuni, coordinatrice du projet SpecIAnt qui a bénéficié du financement du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a dévoilé des pistes relatives aux mécanismes génétiques mal connus qui favorisent la spéciation. «Une compréhension plus profonde de la manière dont de nouvelles espèces apparaissent pourrait nous éclairer sur ce qui entraîne l’extinction de certaines espèces et sur la manière de contrecarrer la perte de biodiversité», fait-elle remarquer.

Les obstacles au flux génétique ne sont pas tous stables dans le temps

Jonna Kulmuni et son équipe ont utilisé les fourmis rouges des bois, qui construisent des monticules, comme système modèle pour étudier la génomique de la spéciation et de l’hybridation. «Une décennie de données issues d’études de population d’espèces hybrides et parentales révèle que la sélection naturelle agit différemment sur les mâles et les femelles. Dans le cadre de notre étude, nous avons identifié plusieurs régions génomiques candidates – des loci barrières – qui empêchent le flux de gènes entre des espèces divergentes. Contrairement aux études précédentes, nous avons testé la stabilité de ces régions dans le temps. À notre grande surprise, nous avons constaté qu’une partie de ces loci barrières n’étaient plus stables après dix ans: la sélection naturelle semble passer d’une action contre l’introgression à une action en faveur de celle-ci, à savoir l’introduction de gènes d’une espèce dans le patrimoine génétique d’une autre espèce», explique Jonna Kulmuni.

Une découverte qui bouleverse notre compréhension actuelle de la diversité génétique

Poussant plus loin leurs recherches, Jonna Kulmuni et son équipe ont cherché à savoir quelles variables environnementales pouvaient expliquer cette variation temporelle. Ils ont notamment étudié la manière dont la température peut façonner la variation génétique dans une population hybride de deux espèces de fourmis des bois – Formica polyctena et Formica aquilonia – en utilisant des données de génétique des populations étalées sur 14 ans. «Nous avons constaté que les fréquences des deux allèles de type parental dans la population hybride variaient avec la température au fil du temps chez les mâles mais pas chez les femelles», souligne Jonna Kulmuni. La sélection naturelle favorise les variantes génétiques de l’espèce parentale la plus septentrionale pendant les années froides, tandis que les allèles de l’espèce parentale la plus méridionale présentent des fréquences plus élevées pendant les années chaudes. «Étonnamment, la sélection naturelle va à l’encontre de nos attentes, favorisant l’introgression chez les mâles. L’hybridation peut conduire à des résultats spécifiques au sexe qui dépendent de facteurs écologiques», remarque Jonna Kulmuni. Comme rapporté dans l’un des articles du projet, «l’hybridation a été précédemment considérée comme un processus qui contrecarre la spéciation. Cependant, nos résultats suggèrent que l’hybridation pourrait stimuler la biodiversité: elle favorise la variation génétique qui pourrait aider les fourmis à s’adapter aux températures fluctuantes et à faire face aux conditions météorologiques extrêmes.»

Mots‑clés

SpecIAnt, spéciation, hybridation, variation génétique, sélection naturelle, biodiversité, fourmi des bois, introgression

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