Une équipe internationale de scientifiques a déterminé l’arbre généalogique évolutif de l’une des familles d’oiseaux les plus frappantes et les plus menacées au monde, les grimpereaux hawaïens.
En utilisant l’un des plus grands ensembles de données ADN pour un groupe d’oiseaux et en employant des méthodes de séquençage de nouvelle génération, l’équipequi comprenait le professeur Michi Hofreiter, de l’Université de York, a déterminé les types de pinsons à partir desquels la famille des grimpereaux a évolué à l’origine, et a relié le moment de cette évolution rapide à la formation des quatre principales îles hawaïennes.
La recherche, qui sera publiée dans la dernière édition de Current Biology le 8 novembre, a également impliqué des scientifiques de la Smithsonian Institution et de l’Earlham College aux États-Unis, ainsi que de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig.
Il y avait autrefois plus de 50 espèces de ces oiseaux chanteurs colorés qui étaient si diversifiés qu’historiquement, il était impensable qu’ils fassent tous partie du même groupe.
Le professeur Hofreiter, du département de biologie de l’Université de York, a déclaré : « Les grimpereaux représentent probablement l’exemple le plus impressionnant d’une adaptiveradiation chez les vertébrés qui a conduit à un certain nombre de formes de becs uniques chez les oiseaux. Dans notre étude, nous sommes, pour la première fois, en mesure de résoudre les relations entre les espèces de ce groupe et de comprendre ainsi cette évolution. »
HeatherLerner, professeur adjoint de biologie au Earlham College, a ajouté : « Certains mangent des graines, d’autres des fruits, d’autres des escargots, d’autres du nectar. Certains ont un bec de perroquet, d’autres de fauvette, d’autres encore ressemblent à un pinson et d’autres ont un bec droit et fin. La question par laquelle nous avons commencé était donc de savoir comment cette incroyable diversité a évolué au fil du temps. »
La réponse est unique aux îles hawaïennes, qui font partie d’un tapis roulant de formation d’îles dû à l’activité volcanique, de nouvelles îles apparaissant lorsque le tapis roulant se déplace vers le nord-ouest. Chaque île qui se forme représente une ardoise vierge pour l’évolution, de sorte que lorsqu’une espèce de grimpereau se déplace d’une île à une nouvelle, ces oiseaux rencontrent un nouvel habitat et des niches écologiques qui peuvent les amener à s’adapter et à se diviser en espèces distinctes. Les chercheurs ont examiné l’évolution des grimpereaux hawaïens après la formation de Kauai-Niihau, Oahu, Maui-Nui et Hawaii. La plus grande poussée d’évolution en nouvelles espèces, appelée radiation, s’est produite entre 4 millions et 2,5 millions d’années, après la formation de Kauaii-Niihua Oahu mais avant que les deux autres grandes îles n’existent, et a entraîné l’évolution de six des 10 types d’espèces distinctes.
Co-auteur Helen James, zoologiste de recherche au Smithsonian National Museum of Natural History « Ce rayonnement est l’un des trésors scientifiques naturels que l’archipel offre au milieu du Pacifique. C’était fascinant de pouvoir lier un système biologique à une formation géologique et cela nous a permis de devenir les premiers à offrir une image complète de l’histoire adaptative de ces oiseaux. »
En utilisant les données génétiques de 28 espèces d’oiseaux qui semblaient similaires aux grimpereaux du point de vue morphologique, génétique ou qui partageaient une proximité géographique, les chercheurs ont déterminé que les différentes espèces de grimpereaux ont évolué à partir des roselins d’Eurasie. Contrairement à la plupart des autres espèces d’oiseaux ancestrales qui sont venues d’Amérique du Nord et ont colonisé les îles Hawaï, le roselin est probablement venu d’Asie, ont constaté les scientifiques.
Rob Fleischer, chef du Centre de conservation et de génétique évolutive du SmithsonianConservation Biology Institute a déclaré : « On a l’impression qu’il ne reste plus d’espèces réellement indigènes à Hawaï, mais il s’agit d’oiseaux véritablement indigènes qui ont une valeur scientifique et jouent une fonction écologique importante et unique. Je suis ravi que nous ayons finalement eu suffisamment de séquences d’ADN et la technologie nécessaire pour devenir les premiers à produire cet arbre évolutif précis et fiable. »
La diversité des grimpereaux hawaïens a pris un énorme coup, avec plus de la moitié des 56 espèces connues déjà éteintes. Les chercheurs se sont concentrés sur les 18 espèces de grimpereaux survivantesmais parmi elles, six sont considérées comme en danger critique d’extinction par l’Union internationale pour la conservation de la nature, quatre sont considérées comme en danger et cinq sontvulnérables.
Le professeurHofreiter a déclaré : « C’est une tragédie que la plupart des espèces de ce groupe unique d’oiseaux, l’un des meilleurs exemples du pouvoir de la sélection naturelle que nous avons sur terre, soient éteintes ou au bord de l’extinction. Nous avons encore le temps de prendre des mesures pour conserver la diversité qui reste. »
La prochaine étape de la recherche consiste à utiliser des spécimens de musée et des ossements subfossiles pour déterminer où les espèces éteintes se situent dans l’arbre généalogique de l’évolution, ou phylogénie, afin de voir si les nouvelles lignées s’intègrent dans le modèle général trouvé dans l’étude actuelle. L’analyse de l’ADN pour l’étude actuelle a utilisé des protocoles spécialisés développés par le professeur Hofreiter et ses collègues de l’Institut Max Planck.
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. Plus d’informations
- L’article ‘Multilocus Resolution ofPhylogeny and Timescale in the Extant Adaptive Radiation of HawaiianHoneycreepers’ sera publié dans Current Biology le 8 novembre. Une version PDF de l’article sera disponible en ligne à 17h00, heure du Royaume-Uni, sur les pages médias de Current Biology.
- Les auteurs de l’étude, issus du Smithsonian Conservation Biology Institute, sont Lerner(actuellement au Earlham College) et Fleischer. Les autres auteurs sont James, du Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian, Michi Hofreiter, de l’Université de York, et Matthias Meyer, de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive. Les travaux ont été financés par la National ScienceFoundation
- Plus sur le département de biologie de l’Université de York à www.york.ac.uk/biology/
- L’image vedette montre un jeune pinson de Laysan (au centre), et dans le sens des aiguilles d’une montre à partir du haut : Hawaii akepa, Maui parrotbill, poouli, iiwi, Maui alauahio, et akiapolaau. Œuvre d’art © H. Douglas Pratt.