L’évolution des animaux sauvages accélérée par les activités humaines

Des animaux sauvages évoluent actuellement plus vite qu’on ne le croyait possible. Les activités humaines en seraient les grandes responsables.

Sous la supervision du biologiste, Sarah Sanderson a refait un état de la situation 20 ans plus tard. « Depuis, il y a eu une explosion d’études sur le sujet », confirme-t-elle.

Dans ses résultats publiés en 2021 dans Molecular Ecology, « on trouve toujours la même tendance ». Le taux de changements demeure plus élevé dans les endroits perturbés par l’humain.

La doctorante avait cette fois accès aux données de 214 études sur 329 espèces animales et végétales regroupées dans une nouvelle base de données baptisée PROCEED, pour Phenotypic Rates of Change Evolutionary and Ecological Database.

« Ce n’est que le début », lance Kiyoko Gotanda, professeure associée à l’Université Brock, à Saint Catharines, en Ontario, et responsable de PROCEED. Elle souhaite que les scientifiques continuent de garnir et d’utiliser cette base de données pour répondre à de nouvelles questions de recherche.

PROCEED rassemble des données concernant les modifications observées dans le phénotype, soit dans les caractères visibles, comme la morphologie, la couleur ou certains comportements. Bien souvent, elles sont le signe d’un changement dans le génotype, donc inscrit dans l’ADN. Quand un trait permet de survivre à la chasse ou à la pêche, par exemple, l’animal qui le possède a plus de chance de se reproduire et de transmettre à une descendance les gènes à l’origine de ce caractère. Il se répand alors dans la population.

Mais ce mécanisme n’est pas toujours celui qui est à l’œuvre lors de ces transformations. En réponse à des environ­nements différents, un même génotype peut parfois exprimer des traits distincts, un phénomène appelé « plasticité phénotypique ».

Il reste donc difficile d’acquérir la certitude que ces changements sont d’ordre génétique. Mais avec l’amélioration des technologies pour réaliser des analyses moléculaires et des calculs statistiques poussés, de plus en plus d’études y arrivent.

Sans défenses

L’une d’elles a dévoilé une évolution génétique rapide causée par l’humain au sein d’une espèce, et pas la moindre : l’éléphant d’Afrique.

Joyce Poole, coautrice de l’article qui a fait cette démonstration dans Science en 2021, a vu un problème dès la fin des années 1980 dans ses inventaires en Afrique de l’Est.

Au Mozambique, les éléphants avaient fait les frais de la guerre civile entre 1977 et 1992. Les groupes armés se finançant par le commerce illégal de l’ivoire, ils abattaient les éléphants pour récupérer leurs défenses.

Au parc national de Gorongosa, « on a immédiatement remarqué qu’il y avait un haut pourcentage de femelles nées sans défenses », se souvient la directrice scientifique de l’organisme ElephantVoices.

Alors qu’elles constituaient une minorité avant la guerre, elles représentaient désormais plus de la moitié de celles qui avaient survécu au conflit. Mais, surtout, le tiers des femelles nées dans ce parc après la fin des hostilités ne possédaient pas de défenses non plus. De quoi transformer de manière radicale la composition de cette population.

« Par mes travaux antérieurs, je savais que les femelles sans défenses donnaient beaucoup plus naissance à des femelles sans défenses que celles qui en avaient. Il était évident que c’était héréditaire. » Mais, étonnamment, peu de mâles sans défenses avaient été repérés dans les environs.

Pour éclaircir le mystère, Shane Campbell-Staton, professeur à l’Université Princeton, a séquencé le génome de plusieurs individus et a repéré deux gènes en cause sur le chromosome X. L’un d’eux s’est révélé voisin de gènes létaux pour les mâles, ce qui expliquerait pourquoi les embryons héritant de leur mère du gène en question ne voyaient pas le jour.

« Le mécanisme était assez surprenant », admet Joyce Poole, qui croit tout de même que « nous ne connaissons pas encore toute l’histoire ». Selon les données qu’elle a publiées en 2022 dans la revue Pachyderm, 42 % des femelles nées d’une mère sans défenses en possèdent deux. De quoi s’attendre à un rétablissement de la situation au fil des générations. « Cela prendra du temps », prévient-elle toutefois.

Il faudra aussi prendre son mal en patience avant que les cornes courbées du mouflon d’Amérique ne retrouvent leur grandeur d’antan. Convoitées pour être exhibées en trophées, elles ont été au cœur de 23 ans de chasse intensive en Alberta.

Durant la même période, la longueur moyenne des cornes s’est mise à rétrécir dans cette population. Des biologistes de l’Université de Sherbrooke ont montré qu’il s’agissait d’un changement génétique : les individus aux cornes moins impressionnantes ont été épargnés par la chasse et ont davantage légué leurs gènes à une progéniture.

En 1996, un règlement a fortement restreint cette chasse. Selon les résultats publiés en 2016 dans Evolutionary Applications, la tendance des cornes à se raccourcir s’est arrêtée, sans pour autant s’inverser. Si la chasse a entraîné une évolution rapide, « il faut beaucoup plus de temps pour revenir à la valeur initiale », juge Fanie Pelletier.

S’adapter au climat

Voilà qui soulève des questions sur les effets potentiels de la plus grande perturbation d’origine humaine : le réchauffement de la planète.

En explorant les études à ce sujet, Sarah Sanderson a eu une surprise : les changements dans les traits s’avéraient en général plus lents que ceux associés à d’autres pressions humaines. L’effet demeure néanmoins plus difficile à cerner, tant le problème est vaste.

Virginie Millien, professeure associée au musée Redpath et au Départe­ment de biologie de l’Université McGill, attribue sans hésiter aux changements climatiques les rapides transformations morphologiques qu’elle a observées chez des rongeurs.

Il y a quelques années, la chercheuse a capturé des souris dans la Réserve naturelle Gault, à Mont-Saint-Hilaire. Elle a ensuite comparé leur taille et leur morphologie aux spécimens de la collection du musée Redpath, prélevés au même endroit dans les années 1950 et 1960. Premier constat : l’échantillon du milieu du 20^e siècle était composé à 90 % de souris sylvestres et à 10 % de souris à pattes blanches. Cinquante ans plus tard, les proportions s’étaient complètement inversées. Les souris à pattes blanches, abondantes aux États-Unis, avaient migré vers le nord et créé une compétition, selon l’étude publiée en 2017 dans Evolutionary Ecology.

Les silhouettes des deux espèces, à l’origine très similaires, se sont différenciées au fil des années. Mais dans les deux cas, le crâne s’est modifié et les molaires se sont déplacées vers l’arrière. De plus, le museau s’est allongé, ce qui « permet une ventilation et une régulation de la température. Mon interpré­tation est que c’est lié au réchauffement climatique », dit-elle.

La chercheuse s’apprête à publier un article sur une autre espèce migrant vers le nord pour les mêmes raisons : le castor d’Amérique. Le contraste entre les spécimens conservés dans des musées et ceux trappés dans les régions subarctiques semble on ne peut plus clair : la température, les précipitations et la dureté des arbres d’une région favorisent certains traits morphologiques liés à la mastication.

La hausse de température n’est pas le seul facteur qui accélère l’évolution. « Il y a aussi des pressions sélectives très fortes dans le cas d’événements météorologiques extrêmes liés aux changements climatiques », signale Kiyoko Gotanda.

L’un des exemples les plus décoiffants a été découvert dans les Caraïbes. Après le passage coup sur coup des ouragans Irma et Maria en 2017, des biologistes des États-Unis et d’Europe ont remarqué un détail chez les lézards survivants aux îles Turques-et-Caïques : ils possédaient en majorité des pattes arrière courtes et de longs orteils. En pointant des souffleuses à feuilles vers différents individus accrochés à une branche, l’équipe a constaté que les lézards avec ces traits étaient plus aptes à s’agripper lors de vents violents ! Les données historiques ont validé l’observation : la distribution de lézards dotés de longs orteils était corrélée aux zones les plus fréquemment touchées par des ouragans.

Course contre la montre

Ces évolutions rapides sont-elles un gage que les animaux sauvages survivront aux bouleversements générés par l’espèce humaine ? « Il y a beaucoup de populations qui disparaissent, et on ne les voit pas dans nos bases de données, souligne Sarah Sanderson. Elles ne s’adaptent pas toutes. »

Et une adaptation n’est pas nécessairement une bonne nouvelle ! C’est du moins l’avis de Timothée Bonnet, chargé de recherche au Centre d’études bio­logiques de Chizé du Centre national de la recherche scientifique de France.

En 2022, dans Science, il a rapporté des cadences d’évolution de deux à quatre fois plus rapides que celles d’abord estimées pour 19 populations d’animaux sauvages. « L’évolution en réponse à la sélection naturelle ne va jamais compenser complètement un environnement qui se dégrade. Il faut que cet environnement se stabilise à un moment pour qu’elle le rattrape, explique-t-il. Il n’y a aucune garantie que ces populations s’en sortiront dans le futur. »

Au début de sa carrière, Virginie Millien croyait que les règles déduites par l’étude des fossiles permettraient de prédire l’effet des changements climatiques sur la morphologie des animaux. Aujourd’hui, elle en est beaucoup moins certaine.

En 2022, elle relevait, avec des collègues de l’Université Yale, qu’un rongeur de l’Asie du Sud-Est, le toupaye de Belanger, dérogeait à des lois classiques de l’évolution. Parmi elles, celle voulant qu’au sein d’une même espèce, les populations des régions froides acquièrent une plus grande taille que celles des climats chauds. La conclusion de l’article qu’elle a cosigné dans Scientific Reports en vient même à demander si les changements climatiques réécrivent les règles.

« On est vraiment dans l’inconnu. Un tel cocktail ne s’est jamais produit. On ne peut pas se référer à la librairie de fossiles » pour envisager l’avenir.