L'évolution en accéléré

L'expérience à grande échelle a débuté à l'automne 2017 avec 360 petits tubes en plastique contenant un mélange de graines d'Arabidopsis thaliana, une plante annuelle discrète aux petites fleurs blanches. Les tubes ont été expédiés vers 30 sites à travers l'Europe occidentale et septentrionale, la région méditerranéenne et les États-Unis. Sur chaque site, des biologistes d'un réseau mondial ont semé les graines dans douze parcelles, chacune d'environ un quart de mètre carré, établissant ainsi douze populations d'Arabidopsis. Ces populations se sont maintenues l'année suivante grâce à leurs graines.

Pendant cinq ans, les chercheurs ont surveillé la croissance et les performances des plantes et prélevé chaque année des échantillons de tissus pour analyse génétique. Leur objectif commun : retracer la manière dont les plantes évoluent pour s'adapter à des environnements très divers.

Le réseau "Genomics of Rapid Evolution in Novel Environment" (GrENE-net) a été lancé en 2016 par Niek Scheepens, professeur d'écologie évolutive des plantes à l'université Goethe de Francfort, en collaboration avec François Vasseur du Centre d'Écologie Fonctionnelle et Évolutive de Montpellier et le professeur Moisés Expósito-Alonso de l'université de Californie à Berkeley.

Les échantillons de plantes des trois premières années ont été analysés génétiquement par l'équipe américaine. Résultat : dans la plupart des zones climatiques, les populations ont survécu et se sont adaptées aux conditions environnementales locales. Cela s'est manifesté par des millions de changements dans l'ensemble de leurs gènes - le génome. Nombre de ces changements génomiques étaient statistiquement similaires dans les douze populations d'un site donné. En outre, les sites ayant des climats similaires présentaient des changements génétiques similaires, affectant les gènes liés à des caractéristiques telles que la tolérance à la sécheresse ou le temps de floraison.

Scheepens explique : "Ces deux résultats montrent comment le climat exerce une pression de sélection évolutive, favorisant les gènes et les variantes de gènes qui aident la plante à mieux s'adapter à son environnement."

Cependant, certaines populations de cresson de thalle - principalement sur des sites particulièrement chauds et secs - se sont éteintes au bout de trois ans, laissant leurs parcelles stériles. Les analyses du génome ont révélé que de fortes fluctuations génétiques avaient précédé ces extinctions, et que les douze populations n'avaient pas évolué dans le même sens. Scheepens note : "Dans ces populations, des changements aléatoires ont apparemment été observés : "Dans ces populations, les changements aléatoires ont apparemment dominé en raison de la taille relativement petite de la population dans chaque parcelle. Au lieu d'une adaptation réussie, c'est ce que l'on appelle la 'dérive génétique' qui a prévalu".

L'écologiste évolutionniste Niek Scheepens conclut : "Cette expérience nous permet d'observer l'évolution presque en temps réel. Elle démontre que l'adaptation évolutive peut se produire très rapidement, à condition que la diversité génétique soit suffisante. Les espèces végétales rares qui ont de petites populations et une faible diversité génétique sont donc mal équipées pour faire face aux changements environnementaux, y compris le changement climatique. Dans l'ensemble, notre expérience est un appel convaincant à la préservation de la biodiversité : la diversité est un gage de survie".