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Nouvelles spéciations parmi les pinsons de Darwin


Dans cette vidéo, il est affirmé que les pinsons de Darwin sont arrivés aux îles Galápagos il y a quelques centaines d'années à peine. Y a-t-il eu de nouvelles spéciations au cours des 200 dernières années ?


Selon oneZoom.org (voir le nœud d'intérêt ici), le grand pinson terrestre et le grand pinson cactus partagent un ancêtre commun il y a environ 170 000 ans. En regardant parmi les pinsons de Darwin sur oneZoom.org, je n'ai pas pu trouver d'événement de spéciation plus récent. Je n'ai pas pu trouver leurs références pour leurs estimations cependant.

Cependant, une partie de la difficulté réside ici dans la définition exacte des espèces que l'on est prêt à utiliser (voir cet article). Bien que cela ne soit pas signalé dans oneZoom.org, Grant and Grant (2009) a signalé une preuve d'isolement reproductif au sein de l'espèce G. fortis.

La spéciation, le processus par lequel deux espèces se forment à partir d'une seule, implique le développement de l'isolement reproductif de deux lignées divergentes. Ici, nous rapportons l'établissement et la persistance d'une population reproductrice isolée de pinsons de Darwin sur la petite île Gala'pagos de Daphne Major dans la phase de contact secondaire de la spéciation. En 1981, un pinson de taille moyenne (Geospiza fortis) est arrivé sur l'île. Il était exceptionnellement grand, surtout en largeur de bec, chantait une chanson inhabituelle et portait des allèles de Geospiza scandens. Nous avons suivi le destin de cet individu et de ses descendants pendant sept générations sur une période de 28 ans. À la quatrième génération, après une grave sécheresse, la lignée a été réduite à un seul frère et sœur, qui se sont reproduits. À partir de ce moment-là, cette lignée, héritant d'un chant, d'une morphologie et d'un allèle marqueur uniquement homozygote, a été isolée sur le plan de la reproduction, car leurs propres descendants se sont reproduits entre eux et avec aucun autre membre de la population résidente de G. fortis. Ces observations sont en accord avec certaines attentes d'une théorie écologique de la spéciation en ce sens qu'un obstacle au métissage apparaît comme un effet corrélé de la divergence adaptative de la morphologie. Cependant, l'importante composante chanson de la barrière, transmise culturellement, semble avoir surgi par hasard à travers une copie initiale imparfaite de la chanson locale par l'immigrant. L'étude révèle des éléments stochastiques supplémentaires de spéciation, dans lesquels la divergence est initiée en allopatrie ; immigration vers une nouvelle zone d'un hybride mâle unique et reproduction initiale avec une femelle hybride rare.


Nouvelles spéciations chez les pinsons de Darwin - Biologie

Spéciation en temps réel
Février 2010, mise à jour juillet 2018

La calotte noire d'Europe centrale (à gauche) et le pinson des Galapagos (à droite) sont deux espèces d'oiseaux qui ont récemment subi une spéciation, tandis que les scientifiques l'observaient.
Nous pensons souvent à la spéciation comme un processus lent. Toutes les preuves disponibles soutiennent l'idée que différentes espèces ont évolué à partir d'ancêtres communs, et pourtant, de nouvelles espèces n'apparaissent pas quotidiennement autour de nous. Pour de nombreux biologistes, cela implique que la spéciation se produit si lentement qu'il est difficile de l'observer à l'échelle humaine - qu'il nous faudrait suivre une population pendant des millénaires ou plus pour la voir se diviser en deux espèces distinctes. Cependant, de nouvelles recherches suggèrent que la spéciation peut être plus facile à observer que nous ne le pensions. Nous avons juste besoin de savoir où chercher.

Cette carte montre les deux différentes routes de migration des blackcaps.
La casquette noire d'Europe centrale
La calotte noire d'Europe centrale passe ses étés en Allemagne et en Autriche et, jusqu'aux années 1960, avait passé ses hivers dans la douce Espagne. Il y a environ 50 ans, cependant, l'alimentation des oiseaux de basse-cour est devenue populaire en Grande-Bretagne. Avec un approvisionnement en nourriture qui les attendait en Grande-Bretagne, les calottes noires qui portaient des gènes qui les ont amenés à migrer vers le nord-ouest, au lieu du sud-ouest de l'Espagne, ont pu survivre et retourner dans leurs aires de reproduction estivales en Europe centrale. Au fil du temps, la proportion de la population porteuse de gènes migrant vers le nord-ouest a augmenté. Aujourd'hui, environ 10% de la population hiverne en Grande-Bretagne au lieu de l'Espagne.

Ce changement dans le modèle de migration a conduit à un changement dans la disponibilité des partenaires. La route nord-ouest est plus courte que la route sud-ouest, de sorte que les oiseaux migrateurs du nord-ouest retournent en Allemagne plus tôt chaque été. Étant donné que les calottes noires choisissent un partenaire pour la saison lorsqu'elles arrivent sur les aires de reproduction, les oiseaux ont tendance à s'accoupler avec d'autres qui suivent la même route de migration.

Pinsons des Galapagos
Les pinsons des Galapagos ont été intensément étudiés par les biologistes Peter et Rosemary Grant depuis 1973. À cette époque, l'île des Galapagos Daphne Major était occupée par deux espèces de pinsons : le pinson de taille moyenne et le pinson de cactus. Puis, en 1981, un pinson hybride est arrivé sur Daphne Major en provenance d'une île voisine. C'était en partie un pinson terrestre, en partie un pinson cactus et assez grand par rapport aux habitants. Il s'est également avéré qu'il avait un bec extra-large et une chanson inhabituelle - un mélange des chansons chantées par les pinsons terrestres dans son lieu de naissance et sur Daphne Major. L'immigrant s'est associé à une femelle locale de pinson terrestre (qui portait également des gènes de pinson de cactus), et les Grant ont suivi les descendants de ces oiseaux pendant les 28 années suivantes.

Le nouveau pinson immigrant (à gauche), un pinson cactus (au milieu) et un pinson terrestre (à droite)

Après quatre générations, l'île a connu une grave sécheresse, qui a tué de nombreux pinsons. Les deux descendants survivants du pinson immigré se sont accouplés, ce qui semble avoir ouvert la voie à la spéciation. En décembre 2009, les Grants ont annoncé que, depuis la sécheresse, la nouvelle lignée a été isolée des pinsons locaux : les enfants et petits-enfants des survivants n'ont produit qu'une progéniture entre eux.

Plusieurs facteurs ont probablement contribué à l'isolement de la nouvelle lignée. Étant donné que les mâles apprennent principalement leurs chants lorsqu'ils sont juvéniles dans le nid, les descendants mâles de l'immigrant ont également chanté son étrange chant mixte. Cela a probablement affecté les femelles disposées à s'accoupler avec elles. De plus, les pinsons femelles ont tendance à choisir des partenaires avec des tailles de bec similaires au leur, de sorte que les becs extra-larges de la nouvelle lignée l'ont probablement également biaisé vers l'accouplement au sein du groupe.

Ces deux exemples montrent clairement que la division entre les espèces n'est pas une question en noir et blanc. Au contraire, la spéciation se produit lorsque de nombreux types de traits (physiques, comportementaux et génétiques) divergent les uns des autres le long d'un continuum. Pour cette raison, les biologistes sont parfois en désaccord sur l'endroit où tracer la ligne entre les espèces naissantes et le moment où une division est devenue suffisamment profonde pour justifier un nouveau nom d'espèce. Quoi que nous choisissions de les appeler, ces deux cas illustrent clairement comment une lignée peut se diviser et commencer à suivre deux chemins évolutifs distincts.

Bien sûr, il n'y a aucun moyen de savoir si ces chemins convergeront à un moment donné dans le futur ou sont même complètement distincts maintenant. Un autre événement fortuit sur Daphne Major pourrait amener la nouvelle lignée de pinsons à recommencer à se reproduire avec la population locale. Et les calottes noires peuvent ne jamais évoluer au-delà d'un léger changement dans la forme des ailes et du bec. Si nous ne pouvons pas connaître le destin de ces lignées, l'observation directe de telles divergences en temps réel met en évidence le fait que nous n'avons pas toujours besoin de regarder dans un passé lointain ou un avenir lointain pour trouver des exemples de spéciation en action. L'évolution se produit tout autour de nous. Nous avons juste besoin d'apprendre où et comment le chercher.

Mise à jour des nouvelles, juillet 2018

En 2010, nous avons signalé un événement de spéciation observé en temps réel sur les îles Galapagos : en 1981, un pinson immigré est arrivé sur l'île de Daphne Major et a commencé à s'y reproduire avec une femelle locale (un pinson de taille moyenne, Géospiza fortis) sous le regard attentif des biologistes. Ce couple a fini par établir une nouvelle lignée de pinsons qui ne se reproduisaient qu'à l'intérieur de lui-même et ne se mélangeaient pas avec les espèces indigènes. Depuis 2010, les scientifiques continuent de suivre cette lignée d'oiseaux, qui répond à tous les principaux critères pour être sa propre espèce, et lui appliquent de nouveaux outils de recherche. L'année dernière, les chercheurs ont annoncé les résultats du séquençage complet du génome des principaux acteurs de cet événement de spéciation &mdash et la découverte que le mystérieux mâle n'était pas celui qu'ils pensaient à l'origine qu'il était. Sur la base de son apparence, les biologistes ont d'abord pensé qu'il était un hybride du pinson de taille moyenne et du petit pinson de cactus d'une île voisine. Mais son génome a révélé qu'il était un grand pinson des cactus (G. conirostris) d'une île à plus de 100 km. Malgré sa relation assez distante avec sa compagne sur Daphne Major, leur progéniture a réussi. En trois générations, ils ont été complètement isolés sur le plan de la reproduction des oiseaux locaux. Au fil du temps, la lignée a perdu sa variation génétique par dérive génétique (qui a un impact particulièrement important sur les petites populations), mais a continué à prospérer. Cette tendance va-t-elle se poursuivre et les oiseaux resteront-ils leur propre espèce ? Les biologistes seront là pour le découvrir !

    Grant, P.R., et Grant, B.R. (2009). La phase de contact secondaire de la spéciation allopatrique chez les pinsons de Darwin. Actes de l'Académie nationale des sciences. 106(48): 20141-20148.

Comprendre les ressources d'Evolution :

Discussion et questions d'extension

    Quelles preuves suggèrent que la lignée des blackcaps d'Europe centrale commence à se diviser ?

. Utilisez les quatre étapes décrites sur cette page pour expliquer comment les calottes noires migrant vers la Grande-Bretagne ont pu développer des ailes plus rondes.

et trois autres concepts d'espèces. Pour chaque concept, expliquez si vous pensez que les deux parties de la population de chapeaux noirs constituent des espèces distinctes selon cette définition. Expliquez votre raisonnement et/ou de quelles autres informations vous auriez besoin pour prendre cette décision.

Leçons et ressources pédagogiques associées

    : Dans cette version de l'activité du bec d'oiseau pour la 6e à la 12e année, les élèves apprennent comment la variation, les différences d'habitat et la sélection naturelle peuvent conduire à l'adaptation et à la divergence.

: Dans cette activité pour la 6e à la 12e année, les élèves « font un voyage » dans les Grandes Antilles pour comprendre comment les lézards Anolis des îles ont pu évoluer.

    Grant, P.R., et Grant, B.R. (2009). La phase de contact secondaire de la spéciation allopatrique chez les pinsons de Darwin. Actes de l'Académie nationale des sciences. 106(48): 20141-20148.

Lamichhaney, S., Han, F., Webster, M.T., Andersson, L., Grant, B.R. et Grant, P.R. (2017). Spéciation hybride rapide chez les pinsons de Darwin. Science. DOI : 10.1126/science.aao4593

Wagner, C.E. (2018). Gros oiseaux improbables. Science. 359: 157-159.

Carte des routes de migration Blackcap d'après Rolshausen, G., Segelbacher, G., Hobson, K. A. et Schaefer, H. M. (2009). Evolution contemporaine de la divergence reproductive en sympatrie le long d'une ligne de partage migratoire. Biologie actuelle. 19:2097-2101.

Photos de pinsons immigrants et Daphne Major de Grant, P. R. et Grant, B. R. (2009). La phase de contact secondaire de la spéciation allopatrique chez les pinsons de Darwin. Actes de l'Académie nationale des sciences. 106(48): 20141-20148.


Exemples de spéciation allopatrique

Pinsons de Darwin

Un exemple majeur de spéciation allopatrique s'est produit chez les pinsons des Galapagos que Charles Darwin a étudiés. Il existe environ 15 espèces différentes de pinsons sur les îles Galapagos, et elles ont chacune une apparence différente et ont des becs spécialisés pour manger différents types d'aliments, tels que des insectes, des graines et des fleurs. Tous ces pinsons provenaient d'une espèce ancêtre commune qui a dû émigrer vers les différentes îles. Une fois les populations établies sur les îles, elles se sont isolées les unes des autres et différentes mutations sont apparues. Les mutations qui ont permis aux oiseaux de réussir le mieux dans leurs environnements respectifs sont devenues de plus en plus répandues et de nombreuses espèces différentes se sont formées au fil du temps. Lorsque de nombreuses nouvelles espèces émergent d'un ancêtre commun dans un laps de temps géologique relativement rapide, cela s'appelle le rayonnement adaptatif.

Écureuils du Grand Canyon

Lorsque le Grand Canyon s'est formé, il a créé une barrière naturelle entre les écureuils vivant dans la région. Il y a environ 10 000 ans, la population d'écureuils était séparée les unes des autres par ce changement géographique et ne pouvait plus vivre dans la même zone. Au cours de milliers d'années, les populations d'écureuils divisées sont devenues deux espèces différentes. Les écureuils Kaibab vivent sur le bord nord du canyon et ont une petite aire de répartition, tandis que les écureuils Abert vivent sur le bord sud et vivent dans une aire de répartition beaucoup plus grande. Les membres de ces deux espèces ont une taille, une forme et un régime similaires, et de légères différences de couleur, mais ils ne sont plus en contact les uns avec les autres et sont devenus si différents lors de leur séparation qu'ils sont maintenant des espèces distinctes.


17.3 Le processus de spéciation

Ces pinsons étaient géographiquement isolés de la population sud-américaine d'origine.

Ils ont survécu et se sont reproduits.

Au fil du temps, certains pinsons de la première île peuvent avoir migré vers une nouvelle île, devenant une nouvelle population isolée géographiquement.

Des conditions différentes sur les deux îles, telles que des sources de nourriture variées, peuvent avoir fait évoluer les populations de manière distincte.

Ainsi, les fréquences alléliques dans le pool génétique de chaque population auraient également changé de différentes manières.

Au fil du temps, la migration, l'isolement géographique et la sélection naturelle peuvent avoir eu lieu plusieurs fois sur
différentes îles Galápagos.

De plus, les populations de différentes îles peuvent avoir
évolué des comportements de reproduction distincts les obligeant à devenir isolés sur le plan comportemental.

La compétition entre les individus et les réponses à un environnement changeant pourraient avoir créé d'autres pressions sélectives sur ces populations isolées.


Darwin a-t-il bien compris ?

Darwin était certainement beaucoup moins clair sur son point de vue sur la façon dont les espèces se multiplient que sur ses autres théories telles que la descendance commune et la sélection naturelle. Cependant, l'idée initiale de voir que les espèces doivent se multiplier est remarquable en soi et Darwin discute des principaux facteurs dont nous savons maintenant qu'ils affectent l'isolement de la spéciation et l'adaptation locale à différents environnements dans l'aire de répartition d'une espèce. Ce faisant, il a jeté les bases pour que d'autres s'appuient sur ses idées initiales.

Nous reconnaissons maintenant quatre mécanismes de spéciation qui reposent sur ces deux facteurs :

1) Spéciation allopatrique – il s'agit de la spéciation insulaire classique proposée par Darwin et étendue plus tard, notamment par Ernst Mayr. Les individus d'une espèce migrent vers une île et s'isolent de leur population parentale, la sélection naturelle agit alors pour modifier la population fondatrice.

2) Spéciation péripatrique - cela ressemble beaucoup à la spéciation allopatrique, mais dans ce cas, "l'île" ne doit pas nécessairement être une île océanique, il peut s'agir d'un sommet de montagne isolé ou d'une forêt par exemple.

3) Spéciation parapatrique – cela ressemble au genre de chose que Darwin imaginait se produire si une espèce étend son aire de répartition et pénètre dans un nouvel habitat ou une nouvelle niche. La sélection naturelle favorisera l'adaptation locale pour répondre aux exigences de ce nouveau milieu.

4) Spéciation sympatrique – c'est peut-être ce que Darwin voulait dire en discutant de l'adaptation locale à différents environnements au sein de l'aire de répartition d'une espèce. Si de nouvelles variantes apparaissent, mieux adaptées à une niche particulière, elles seront favorisées par la sélection naturelle.


Darwin 2.0 : Nouvelle théorie sur la spéciation, la diversité

Les oiseaux qui sont apparentés, tels que les pinsons de Darwin, mais dont la taille du bec et le comportement varient spécialement en fonction de leur habitat sont des exemples d'un processus appelé spéciation. On a longtemps pensé que des changements spectaculaires dans un paysage comme la formation de la cordillère des Andes ou du fleuve Amazone sont le principal facteur qui incite les espèces à diverger. Cependant, une étude récente montre que la spéciation s'est produite bien plus tard que ces changements géographiques spectaculaires. Des chercheurs du Musée des sciences naturelles de LSU ont découvert que le temps et la capacité d'une espèce à se déplacer jouent un rôle plus important dans le processus de spéciation. Cette recherche a récemment été publiée dans l'édition imprimée de La nature.

"L'extraordinaire diversité des oiseaux en Amérique du Sud est généralement attribuée à de grands changements dans le paysage au cours du temps géologique, mais notre étude suggère que les périodes prolongées de stabilité du paysage sont plus importantes", a déclaré Robb Brumfield, directeur du LSU Museum of Natural Science et Roy Paul. Daniels professeur au Département des sciences biologiques, l'un des auteurs principaux.

Brumfield et ses collègues ont examiné la généalogie de 27 espèces d'oiseaux dans la région la plus riche en biodiversité du monde, les Néotropiques, qui s'étend du sud du Mexique à l'Amérique centrale jusqu'au sud du Brésil et comprend la forêt amazonienne.

"En utilisant un échantillonnage détaillé de nombreuses lignées d'oiseaux, nous avons pu obtenir une image plus claire et plus large de quand et comment les espèces se sont formées au sein de ces lignées", a déclaré Brumfield.

Les données génétiques ont montré plusieurs comptes de divergence des espèces, de neuf à 29 instances différentes à travers les montagnes des Andes qui ont varié au fil du temps. Cela montre qu'au lieu d'être la cause principale de la spéciation, la formation de la cordillère des Andes a eu un effet indirect sur la diversification en tant que barrière semi-perméable.

Les chercheurs ont ensuite étudié comment l'histoire et l'écologie affectaient la spéciation parmi les 27 lignées d'oiseaux. Ils ont découvert que plus une espèce peut habiter une zone pendant longtemps, plus elle est susceptible de se disperser et de diverger. De plus, moins une espèce a de mobilité, plus elle est susceptible de diverger également. Par exemple, les oiseaux confinés au sol forestier présentaient une diversité d'espèces significativement plus élevée que les oiseaux qui habitaient la canopée ouverte de la forêt. Ces découvertes ont des ramifications de conservation. Si une espèce ne peut pas habiter la même zone pendant une période prolongée, elle n'aura pas la possibilité d'évoluer et de continuer.

"Nos résultats suggèrent que les altérations humaines du paysage peuvent effectivement tuer le processus de spéciation", a déclaré Brumfield.


Spéciation

La spéciation sympatrique est le processus par lequel de nouvelles espèces évoluent à partir d'une seule espèce ancestrale tout en habitant la même région géographique.

Explication:

Cela implique la division d'une espèce ancestrale en deux ou plusieurs groupes isolés sur le plan de la reproduction sans isolement géographique de ces groupes. L'aspect clé de la spéciation sympatrique est qu'elle se produit lorsque les espèces naissantes sont en contact physique les unes avec les autres, potentiellement capables de se croiser et d'échanger des gènes.

C'est l'un des trois modes géographiques traditionnels de spéciation. Ici, il n'y a pas de contrainte géographique au métissage. La spéciation sympatrique est unique car le processus commence par un mélange génétique complet entre les groupes divergents.

Les événements de spéciation sympatrique sont assez fréquents chez les plantes, qui sont sujettes à l'acquisition de plusieurs ensembles homologues de chromosomes entraînant une polyploïdie.

Spéciation
La spéciation est le fait que deux populations différentes d'une même espèce conduisent à 2 nouvelles espèces.

Spéciation allopatrique
La spéciation allopatrique peut se produire lorsque les populations d'une même espèce sont géographiquement séparées, de sorte que les échanges génétiques ne sont plus possibles. En vivant dans des lieux différents, elles doivent faire face à des conditions environnementales différentes (chaleur, salinité, pH...) et donc s'adapter différemment. Devenant légèrement différents de génération en génération, ils deviendront si différents qu'ils ne pourront pas se reproduire s'ils étaient à nouveau au même endroit.

Les pinsons de Darwin sont un bon exemple de spéciation allopatrique !

(Biologie 2108 Cours Évolution : Processus macro-évolutifs)


Une étude de Princeton révèle que de nouvelles espèces peuvent se développer en aussi peu que 2 générations

L'élevage de deux espèces parentales distinctes a donné naissance à une nouvelle lignée (appelée “Big Bird” par les chercheurs). Cette lignée a été déterminée comme étant une nouvelle espèce. Cette image est celle d'un membre de la lignée Big Bird. Droits d'auteur P. R. Grant

L'arrivée il y a 36 ans d'un oiseau étrange sur une île isolée de l'archipel des Galapagos a fourni la preuve génétique directe d'une nouvelle manière dont de nouvelles espèces apparaissent.

Dans le numéro de cette semaine de la revue Science, des chercheurs de l'Université de Princeton et de l'Université d'Uppsala en Suède rapportent que le nouveau venu appartenant à une espèce s'est accouplé avec un membre d'une autre espèce résidant sur l'île, donnant naissance à une nouvelle espèce qui se compose aujourd'hui de une trentaine d'individus.

L'étude est issue de travaux menés sur des pinsons de Darwin, qui vivent sur les îles Galapagos dans l'océan Pacifique. L'éloignement a permis aux chercheurs d'étudier l'évolution de la biodiversité due à la sélection naturelle.

L'observation directe de l'origine de cette nouvelle espèce a eu lieu lors de travaux de terrain menés au cours des quatre dernières décennies par B. Rosemary et Peter Grant, deux scientifiques de Princeton, sur la petite île de Daphne Major.

"La nouveauté de cette étude est que nous pouvons suivre l'émergence de nouvelles espèces dans la nature", a déclaré B. Rosemary Grant, biologiste de recherche senior, émérite et biologiste senior au Département d'écologie et de biologie évolutive. "Grâce à notre travail sur Daphne Major, nous avons pu observer l'appariement de deux oiseaux d'espèces différentes, puis suivre ce qui s'est passé pour voir comment la spéciation s'est produite."

En 1981, un étudiant diplômé travaillant avec les Grants on Daphne Major a remarqué le nouveau venu, un mâle qui chantait une chanson inhabituelle et qui était beaucoup plus gros en corps et en bec que les trois espèces d'oiseaux résidant sur l'île.

« Nous ne l'avons pas vu voler depuis la mer, mais nous l'avons remarqué peu de temps après son arrivée. Il était si différent des autres oiseaux que nous savions qu'il n'était pas né d'un œuf sur Daphne Major », a déclaré Peter Grant, professeur émérite de zoologie de la classe de 1877 et professeur d'écologie et de biologie évolutive, émérite.

Les chercheurs ont prélevé un échantillon de sang et libéré l'oiseau, qui s'est ensuite reproduit avec un pinson terrestre moyen résident de l'espèce Geospiz fortis, initiant une nouvelle lignée. Les subventions et leur équipe de recherche ont suivi la nouvelle «lignée Big Bird» pendant six générations, en prélevant des échantillons de sang à utiliser dans l'analyse génétique.

Dans la présente étude, des chercheurs de l'Université d'Uppsala ont analysé l'ADN collecté auprès des oiseaux parents et de leur progéniture au fil des ans. Les enquêteurs ont découvert que le parent mâle d'origine était un grand pinson de cactus de l'espèce Geospiza conirostris de l'île Española, qui se trouve à plus de 100 kilomètres (environ 62 miles) au sud-est de l'archipel.

La distance remarquable signifiait que le pinson mâle n'était pas en mesure de rentrer chez lui pour s'accoupler avec un membre de sa propre espèce et a donc choisi un partenaire parmi les trois espèces déjà présentes sur Daphne Major. Cet isolement reproductif est considéré comme une étape critique dans le développement d'une nouvelle espèce lorsque deux espèces distinctes se croisent.

La progéniture était également isolée sur le plan de la reproduction car son chant, utilisé pour attirer les partenaires, était inhabituel et n'attirait pas les femelles des espèces résidentes. La progéniture différait également des espèces résidentes par la taille et la forme du bec, ce qui est un indice majeur pour le choix du partenaire. En conséquence, la progéniture s'est accouplée avec des membres de leur propre lignée, renforçant le développement de la nouvelle espèce.

Les chercheurs supposaient auparavant que la formation d'une nouvelle espèce prend beaucoup de temps, mais dans la lignée Big Bird, cela s'est produit en seulement deux générations, selon les observations faites par les subventions sur le terrain en combinaison avec les études génétiques.

Les 18 espèces de pinsons de Darwin proviennent d'une seule espèce ancestrale qui a colonisé les Galápagos il y a environ un à deux millions d'années. Les pinsons se sont depuis diversifiés en différentes espèces, et les changements dans la forme et la taille du bec ont permis à différentes espèces d'utiliser différentes sources de nourriture aux Galápagos. Une exigence critique pour que la spéciation se produise par l'hybridation de deux espèces distinctes est que la nouvelle lignée doit être écologiquement compétitive, c'est-à-dire bonne pour rivaliser pour la nourriture et d'autres ressources avec les autres espèces et cela a été le cas pour la lignée Big Bird.

« Il est très frappant de constater que lorsque nous comparons la taille et la forme des becs de Big Bird avec les morphologies du bec des trois autres espèces habitant Daphne Major, les Big Birds occupent leur propre niche dans l'espace de la morphologie du bec », a déclaré Sangeet Lamichhaney, boursier postdoctoral à l'Université Harvard et premier auteur de l'étude. "Ainsi, la combinaison de variantes génétiques provenant des deux espèces de croisement en combinaison avec la sélection naturelle a conduit à l'évolution d'une morphologie du bec compétitive et unique."

La définition d'une espèce a traditionnellement inclus l'incapacité de produire une descendance pleinement fertile à partir d'espèces croisées, comme c'est le cas pour le cheval et l'âne, par exemple. Cependant, ces dernières années, il est devenu clair que certaines espèces étroitement apparentées, qui évitent normalement de se reproduire entre elles, produisent effectivement une progéniture qui peut transmettre des gènes aux générations suivantes. Les auteurs de l'étude ont déjà signalé qu'il y a eu une quantité considérable de flux de gènes parmi les espèces de pinsons de Darwin au cours des derniers milliers d'années.

L'un des aspects les plus frappants de cette étude est que l'hybridation entre deux espèces distinctes a conduit au développement d'une nouvelle lignée qui, après seulement deux générations, se comportait comme n'importe quelle autre espèce de pinsons de Darwin, a expliqué Leif Andersson, professeur à l'Université d'Uppsala qui est également affilié à l'Université suédoise des sciences agricoles et à l'Université A&M du Texas. Un naturaliste venu à Daphné Major sans savoir que cette lignée est apparue très récemment aurait reconnu cette lignée comme l'une des quatre espèces de l'île. Cela démontre clairement la valeur des études de terrain de longue durée », a-t-il déclaré.

Il est probable que de nouvelles lignées comme les Big Birds soient apparues à plusieurs reprises au cours de l'évolution des pinsons de Darwin, selon les auteurs. La majorité de ces lignées ont disparu mais certaines peuvent avoir conduit à l'évolution des espèces contemporaines. "Nous n'avons aucune indication sur la survie à long terme de la lignée Big Bird, mais elle a le potentiel de devenir un succès, et elle fournit un bel exemple d'une manière dont la spéciation se produit", a déclaré Andersson. “Charles Darwin aurait été ravi de lire cet article.”


L'Institut de recherche sur la création

La spéciation authentique est un processus par lequel les organismes se diversifient dans les limites de leurs pools génétiques, ce qui peut entraîner des variantes avec une adaptabilité écologique spécifique. Alors que l'on pensait autrefois que ce processus était strictement facilité par la variabilité des séquences d'ADN, l'exemple classique de spéciation chez les pinsons de Darwin comprend désormais également une composante épigénétique étonnamment forte. 1

Les changements épigénétiques impliquent l'ajout d'étiquettes chimiques dans le génome d'un organisme sans réellement changer le code génétique. Les nucléotides de l'ADN et les protéines autour desquelles l'ADN est enroulé (appelées histones) peuvent être marqués chimiquement par différents types de molécules de contrôle qui déterminent comment les gènes sont activés et désactivés. Ainsi, la régulation épigénétique du génome peut produire des différences de traits sans être réellement liée à des changements dans la séquence d'ADN elle-même. Ce qui est encore plus étonnant, c'est que ces changements peuvent être hérités sur plusieurs générations. Ainsi, les changements épigénétiques facilitent de manière inattendue la variabilité et la spéciation au sein des espèces créées.

Juste un an avant cette étude de 2014, 1 la base épigénétique de la spéciation a été démontrée chez des oiseaux chez lesquels la propagation géographique progressive et les modèles écologiques d'adaptation d'une espèce d'oiseau chanteur nouvellement introduite étaient caractérisés par des différences dans les modèles de méthylation de l'ADN, et non par une variation dans le séquence d'ADN. 2 En revanche, l'évolution darwinienne traditionnelle prétend que des changements aléatoires dans l'ADN lui-même génèrent de nouvelles variantes utiles qui sont ensuite sélectionnées par l'environnement. En réalité, les chercheurs découvrent maintenant que les organismes peuvent s'adapter de manière robuste à différentes niches écologiques sans pour autant changements majeurs dans leur séquence d'ADN.

Alors que Charles Darwin a été le premier à caractériser ce groupe d'espèces d'oiseaux, l'expression souvent entendue "Darwin & pinsons" a été inventée pour la première fois par Percy Lowe en 1936 et plus tard popularisée par David Lack en 1947 avec son traité intitulé Pinsons de Darwin. 3 L'une des principales différences entre les différentes espèces de pinsons de Darwin est la taille et la forme de leur bec qui sont adaptés aux différentes sources de nourriture. Il est intéressant de noter qu'un certain nombre de ces espèces sont connues pour se reproduire naturellement, bien que des tests approfondis d'inter-fertilité n'aient pas été effectués. 4

Qu'est-ce qui sous-tend cette variation du bec des pinsons ? Dans des études visant à déterminer la base moléculaire de la variabilité du bec chez les pinsons, les chercheurs ont découvert que des voies génétiques de développement très similaires entre les espèces peuvent produire des formes de bec très différentes. 5 Donc, si les gènes sont essentiellement les mêmes, alors quelle semble être la principale source de variation ? Dans cet effort actuel, les chercheurs ont étudié deux facteurs différents dans le génome. Les premiers étaient de courtes sections de séquences d'ADN non codantes qui variaient en nombre de copies&mdashunités répétées&mdashappelées variantes de numéro de copie ou CNV. Chez l'homme, les différences de CNV constituent la base de l'étude de la médecine légale et des tests de paternité. Le deuxième facteur étudié était basé sur l'épigénétique, en utilisant une analyse des modèles de méthylation de l'ADN autour du génome.

À partir de ces analyses, les chercheurs ont découvert que l'épigénétique était bien corrélée avec une diversité accrue parmi les espèces, contrairement aux CNV, basées sur des séquences d'ADN réelles. En outre, ils ont également entrepris une étude plus ciblée des profils épigénétiques de gènes spécifiques impliqués dans la morphogenèse de la forme du bec, les réponses du système immunitaire et la coloration des oiseaux. Encore une fois, les profils épigénétiques des différentes espèces d'oiseaux pour tous ces groupes de gènes étaient différents alors que les séquences d'ADN étaient presque identiques. De toute évidence, l'épigénétique est en train de devenir un thème important de la spéciation. Il devient évident que la variabilité génétique et les mécanismes épigénétiques sont intégrés au génome en tant que systèmes de variation adaptatifs qui permettent une spéciation robuste dans les limites des espèces créées. Cependant, ces processus ne permettent jamais une évolution verticale de l'amibe à l'homme.

Une fois de plus, les prédictions basées sur la Bible s'alignent bien avec la vraie science expérimentale tandis que la synthèse néo-darwinienne moderne, comme les évolutionnistes aiment l'appeler, échoue au test. De plus, l'étonnante machinerie cellulaire qui lit, régule, réplique et modifie les états épigénétiques du génome est si incroyablement sophistiquée et complexe qu'elle ne peut être attribuée qu'au travail d'un créateur omnipotent.


De nouvelles espèces peuvent se développer en aussi peu que deux générations, selon une étude des Galapagos

L'arrivée il y a 36 ans d'un oiseau étrange sur une île isolée de l'archipel des Galapagos a fourni la preuve génétique directe d'une nouvelle manière dont de nouvelles espèces apparaissent.

Dans le numéro de cette semaine du journal Science, des chercheurs de l'Université de Princeton et de l'Université d'Uppsala en Suède rapportent que le nouveau venu appartenant à une espèce s'est accouplé avec un membre d'une autre espèce résidant sur l'île, donnant naissance à une nouvelle espèce qui se compose aujourd'hui d'environ 30 individus.

L'étude est issue de travaux menés sur les pinsons de Darwin, qui vivent sur les îles Galapagos dans l'océan Pacifique. L'éloignement a permis aux chercheurs d'étudier l'évolution de la biodiversité due à la sélection naturelle.

The direct observation of the origin of this new species occurred during field work carried out over the last four decades by B. Rosemary and Peter Grant, two scientists from Princeton, on the small island of Daphne Major.

"The novelty of this study is that we can follow the emergence of new species in the wild," said B. Rosemary Grant, a senior research biologist, emeritus, and a senior biologist in the Department of Ecology and Evolutionary Biology. "Through our work on Daphne Major, we were able to observe the pairing up of two birds from different species and then follow what happened to see how speciation occurred."

In 1981, a graduate student working with the Grants on Daphne Major noticed the newcomer, a male that sang an unusual song and was much larger in body and beak size than the three resident species of birds on the island.

"We didn't see him fly in from over the sea, but we noticed him shortly after he arrived. He was so different from the other birds that we knew he did not hatch from an egg on Daphne Major," said Peter Grant, the Class of 1877 Professor of Zoology, Emeritus, and a professor of ecology and evolutionary biology, emeritus.

The researchers took a blood sample and released the bird, which later bred with a resident medium ground finch of the species Geospiz fortis, initiating a new lineage. The Grants and their research team followed the new "Big Bird lineage" for six generations, taking blood samples for use in genetic analysis.

In the current study, researchers from Uppsala University analyzed DNA collected from the parent birds and their offspring over the years. The investigators discovered that the original male parent was a large cactus finch of the species Geospiza conirostris from Española island, which is more than 100 kilometers (about 62 miles) to the southeast in the archipelago.

The remarkable distance meant that the male finch was not able to return home to mate with a member of his own species and so chose a mate from among the three species already on Daphne Major. This reproductive isolation is considered a critical step in the development of a new species when two separate species interbreed.

The offspring were also reproductively isolated because their song, which is used to attract mates, was unusual and failed to attract females from the resident species. The offspring also differed from the resident species in beak size and shape, which is a major cue for mate choice. As a result, the offspring mated with members of their own lineage, strengthening the development of the new species.

Researchers previously assumed that the formation of a new species takes a very long time, but in the Big Bird lineage it happened in just two generations, according to observations made by the Grants in the field in combination with the genetic studies.

All 18 species of Darwin's finches derived from a single ancestral species that colonized the Galápagos about one to two million years ago. The finches have since diversified into different species, and changes in beak shape and size have allowed different species to utilize different food sources on the Galápagos. A critical requirement for speciation to occur through hybridization of two distinct species is that the new lineage must be ecologically competitive -- that is, good at competing for food and other resources with the other species -- and this has been the case for the Big Bird lineage.

"It is very striking that when we compare the size and shape of the Big Bird beaks with the beak morphologies of the other three species inhabiting Daphne Major, the Big Birds occupy their own niche in the beak morphology space," said Sangeet Lamichhaney, a postdoctoral fellow at Harvard University and the first author on the study. "Thus, the combination of gene variants contributed from the two interbreeding species in combination with natural selection led to the evolution of a beak morphology that was competitive and unique."

The definition of a species has traditionally included the inability to produce fully fertile progeny from interbreeding species, as is the case for the horse and the donkey, for example. However, in recent years it has become clear that some closely related species, which normally avoid breeding with each other, do indeed produce offspring that can pass genes to subsequent generations. The authors of the study have previously reported that there has been a considerable amount of gene flow among species of Darwin's finches over the last several thousands of years.

One of the most striking aspects of this study is that hybridization between two distinct species led to the development of a new lineage that after only two generations behaved as any other species of Darwin's finches, explained Leif Andersson, a professor at Uppsala University who is also affiliated with the Swedish University of Agricultural Sciences and Texas A&M University. "A naturalist who came to Daphne Major without knowing that this lineage arose very recently would have recognized this lineage as one of the four species on the island. This clearly demonstrates the value of long-running field studies," he said.

It is likely that new lineages like the Big Birds have originated many times during the evolution of Darwin's finches, according to the authors. The majority of these lineages have gone extinct but some may have led to the evolution of contemporary species. "We have no indication about the long-term survival of the Big Bird lineage, but it has the potential to become a success, and it provides a beautiful example of one way in which speciation occurs," said Andersson. "Charles Darwin would have been excited to read this paper."


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