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28 novembre 2014 5 28 /11 /novembre /2014 13:03

Les chaînes de montagnes et les rivières peuvent constituer des obstacles physiques qui séparent les espèces et jouent un rôle pour étroitement empêcher les croisements.

 

Lesmilliers de milliards de microbes dans le système digestif d'un animal pourrait avoir le même rôle.


Robert Brucker et Seth Bordenstein, biologistes à l'Université Vanderbilt de Nashville au Tennessee, ont montré que les bactéries de l'intestin de deux espèces de guêpes récemment séparées agissent comme une barrière qui arrête leurs chemins évolutifs vers la réunification.

Lesguêpes ont des différences subtiles au niveau des populations de microbes intestinaux, et quand elles se croisent-reproduction-, les hybrides développent un microbiome modifié qui provoque leur mort prématurée.


«C’est la preuve la plus convaincante que le microbiome évolue avec des hôtes sur de longues périodes de temps, et cela pourrait affecter le processus de spéciation», dit Bordenstein.

Lesrésultats sont publiés dans sciences

 

JürgenGadau, un biologiste évolutionniste à l'Université d'Etat d'Arizona à Tempe, dit que le microbiome est l'un des nombreux facteurs qui déterminent l'origine des espèces.

"Ce point important signifie que les microbes peuvent changer très rapidement,» dit-il « afin qu'ils puissent très rapidement s’appliquer à la séparation des espèces naissantes ».


C’est ce qui est sur l'intérieur de l’intestin qui compte


"Le microbiome intestinal a été intensément étudié du point de vue de la santé, mais très peu a été fait sur son évolution», dit Bordenstein.

D'autres scientifiquesont montré que les microbiomes de différentes espèces divergent d'une manière qui reflète la voie évolutive de leurs hôtes, mais il était difficile de savoir si les bactéries ont été tout simplement réagi à l'évolution des régimes alimentaires de leurs  hôtes,  ou si elles ont été vraiment co-évolué avec eux.


Brucker et Bordenstein ont étudié Nasonia giraulti et vitripennis Nasonia, deux guêpes parasites qui déposent leurs œufs dans les larves d'autres insectes.

Lesdeux espèces ont divergé il y a un million d'années mais peuvent encore élever leurs petits sur les mêmes hôtes.

Quand ilsse reproduisent, environ 90% des descendants mâles meurent à l’état de larve.


Les chercheurs ont constaté que les microbes intestinaux des guêpes incluent une bactérie du genre Providencia, et une autre espèce Proteus mirabilis.

Lesespèces parentales avaient plus de Providencia, mais P. mirabilis dominait dans les hybrides.

Ceci suggère quele métissage apporte des changements nuisibles à la flore intestinale, de sorte que le microbiote des insectes permet de garder les deux espèces distinctes.


Pour confirmer que la différence de la flore était responsable pour les mâles de leur disparition, l'équipe a essayé «guérir» les guêpes hybrides de leurs microbes intestinaux.

Ilsont trouvé un moyen d'élever des oeufs de Nasonia dans un bouillon de culture plutôt que dans un insecte hôte, et ont tué les microbes dans les intestins en développement des guêpes par 'utilisation d'antibiotiques.

Cet antibiotique a  sauvé la plupart des hybrides condamnés: la moitié a survécu à la nymphose.

Mais quandl'équipe a ajouté Providencia et P. mirabilis au liquide d'élevage des guêpes initialement exemptes de germes, la plupart des larves hybride sont mortes comme d'habitude.


Hérédité et microbes


"C’est une étude importante et potentiellement révolutionnaire», dit Jack Werren, un généticien évolutionniste à l'Université de Rochester à New York.

"Elle révèle que les problèmes des hybrides peuvent être dus non seulement à leur constitution génétique, mais aussi à des interactions entre les gènes et leurs microbes associés."

La prochaine étape, dit-il, est de «déterminer quels gènes sont impliqués dans quelle régulation des bactéries, et comment cela est modifié pour les hybrides ".


Brucker et Bordenstein ont constaté que 40% des gènes immunitaires des guêpes étaient au moins deux fois plus actif dans les hybrides normales comme dans les germ-free.

Ils soupçonnent quel’incompatibilités génétiques entre les espèces parentes perturbent le système immunitaire des hybrides et affaiblissent leur capacité à contrôler leurs microbes intestinaux.

 

Lesinsectes se retrouvent avec un microbiome inhabituel, qui les tue.

 

"L'analogie du modèle le plus proche que nous connaissons, est celui de la maladie auto-immune," dit Brucker.


De cette façon, le microbiote des insectes aide les deux espèces à se séparer et, dans le temps, à se différencier de plus en plus, même s’ils partagent la même aire géographique.

 

De même, uneétude a montré que les microbes de l'intestin peuvent orienter les préférences sexuelles des mouches vers les individus portant un microbiome similaire, ce qui pourrait également contribuer à accentuer le clivage entre espèces.


"Nous n’avions jamais compris que le microbiome est l'élément clé dans toute la spéciation», dit Brucker.

Au contraire, ilestime que les biologistes doivent considérer à la fois le génome et le microbiome pour comprendre l'évolution animale.

"Notre compréhension classique de spéciation est encore vrai, mais nous avons ajouté un nouveau bras," dit-il.
Ed Yong
nature
doi: 10.1038 / nature.2013.13408
références
1. Brucker, R. & M. Bordenstein, S. R. sciences
2. Ochman, H. et al. PLoS Biol. 8, e1000546 (2010).
3. Sharon, G. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107, 20051-20056 (2010).

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Published by Jean-Pierre LABLANCHY - CHRONIMED - dans Nutrition
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