Combien de temps les nouvelles espèces mettent-elles à évoluer ?

Charles Darwin s’est émerveillé des « formes infinies les plus belles et les plus merveilleuses » produites par l’évolution, et en effet, Terre regorge aujourd’hui d’un estimé à 1 trillion d’espèces. Mais combien de temps a-t-il fallu à ces espèces pour évoluer ?

La réponse varie considérablement d’une forme de vie à l’autre, « selon taxons [type of creature] et les conditions environnementales », Thomas Smith, professeur d’écologie et d’évolution la biologie à l’Université de Californie à Los Angeles, a déclaré Live Science. Cela va des échelles de temps observables par l’homme à des dizaines de millions d’années.

Fondamentalement, parce que évolution se produit via des changements héréditaires, la vitesse de reproduction d’une créature, ou le temps de génération, limite la vitesse à laquelle de nouvelles espèces peuvent se former – appelée taux de spéciation – selon le Université de Californie, Santa Barbara (s’ouvre dans un nouvel onglet) (UCSB). Par exemple, parce que bactéries reproduire si vite, « se diviser[ing] en deux toutes les quelques minutes ou heures », ils peuvent évoluer vers de nouvelles variétés en quelques années ou même en quelques jours, selon le Musée américain d’histoire naturelle (s’ouvre dans un nouvel onglet) a New York.

Il peut cependant être difficile de déterminer quelles variétés bactériennes sont considérées comme de nouvelles espèces, a déclaré Smith. Alors que les scientifiques délimitent les espèces en fonction de leur capacité à se croiser, les bactéries ne se reproduisent pas sexuellement. Néanmoins, une étude de 2008 dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (s’ouvre dans un nouvel onglet) rapporte qu’une lignée de (s’ouvre dans un nouvel onglet) les bactéries observées pendant des décennies avaient développé la capacité d’utiliser le citrate comme source de nourriture dans un environnement oxygéné. Parce que l’incapacité à le faire est « une caractéristique déterminante d’une espèce », le changement pourrait représenter les débuts d’une nouvelle espèce, ont déclaré les chercheurs – une qui s’est développée en quelques années.

Les plantes, dans un phénomène connu sous le nom de polyploïdie, peuvent dupliquer leurs génomes entiers dans les graines, ce qui entraîne des copies supplémentaires de chaque chromosome et une nouvelle espèce en une génération. L’isolement reproductif qui en résulte « fait automatiquement une nouvelle espèce », a déclaré Smith.

Et parce que de nombreuses plantes se reproduisent par elles-mêmes, le nouvel organisme polyploïde peut continuer à créer davantage de nouvelles espèces. « Les plantes sont souvent autofécondées, elles peuvent donc démarrer toute une population », a déclaré l’UCSB.

Même dans le règne animal, la spéciation peut se produire sur des échelles de temps observables par l’homme, en particulier chez les insectes à génération rapide. Les mouches de la pomme (), par exemple, se nourrissaient historiquement de plantes d’aubépine, mais certaines se sont déplacées vers des pommes domestiquées après leur arrivée dans le nord-est des États-Unis au milieu des années 1800. Depuis lors, les deux groupes sont devenus isolés sur le plan reproductif, selon une étude de 2006 dans la revue Annales de la Société d’entomologie d’Amérique (s’ouvre dans un nouvel onglet)et sont désormais considérées comme des « races hôtes » – la première étape d’un type de spéciation sans barrières physiques.

La spéciation se déplace généralement plus lentement chez les vertébrés, mais peut toujours se produire rapidement. Une étude de 2017 dans la revue La science (s’ouvre dans un nouvel onglet) ont rapporté qu’un pinson des Galapagos a immigré vers une nouvelle île et s’est accouplé avec un oiseau indigène, produisant une nouvelle lignée isolée sur le plan de la reproduction en trois générations. Cette lignée peut représenter l’initiation très rapide de la spéciation via l’hybridation des espèces, plutôt que l’accumulation plus lente d’adaptations, a déclaré à Live Science, co-auteur de l’étude Leif Andersson, généticien à l’Université d’Uppsala en Suède.

« C’est un scénario possible de la façon dont une nouvelle espèce peut se former », a déclaré Andersson. « Mais alors, sa stabilité sur une plus longue période de temps est plus incertaine. »

Limites de vitesse

Le record de vitesse pour la spéciation complète parmi les vertébrés appartient probablement aux poissons cichlidés du lac Victoria en Afrique, a déclaré Smith. Ces poissons ont explosé en 300 espèces « d’un seul fondateur il y a moins de 12 000 ans », a-t-il déclaré. Certaines recherches, comme une étude de 2000 dans la revue Actes de la Royal Society B (s’ouvre dans un nouvel onglet)a remis en question cette chronologie, mais la spéciation des cichlidés « est extraordinaire », a déclaré Smith.

Pour trouver une limite supérieure pour les temps de spéciation, regardez la spéciation qui se produit en raison de barrières physiques, a déclaré Smith. Par exemple, les boas, que l’on trouve principalement dans les Amériques, et les pythons, originaires d’Afrique et d’Asie, se sont différenciés après la séparation de l’Amérique du Sud de l’Afrique. Cela représente probablement des dizaines de millions à 100 millions d’années entre la scission continentale et la spéciation complète, a déclaré Smith. (Le dernier ancêtre commun de ces serpents a glissé il y a environ 70 millions d’années au cours de la âge des dinosauresselon Université nationale d’Australie (s’ouvre dans un nouvel onglet)tandis que l’Afrique et l’Amérique du Sud se séparent d’environ il y a 140 millions d’années.)

Nommer un temps de spéciation moyen ou le plus courant est difficile, a déclaré Andersson, mais les scientifiques peuvent estimer les ancêtres les plus récents, ce qui donne une idée approximative. « Chez les oiseaux et les mammifères, ce que nous voyons, c’est que normalement… une séparation entre des espèces bien développées date d’un million d’années », a-t-il déclaré.

Une étude de 2015 dans la revue Biologie moléculaire et évolution (s’ouvre dans un nouvel onglet) a donné une autre estimation. S’appuyant sur les données de plus de 50 000 espèces (bien que cela inclue peu de bactéries), les chercheurs ont découvert que la spéciation nécessite généralement l’accumulation de mutations sur 2 millions d’années. Cela s’est avéré vrai pour les vertébrés, les arthropodes (un groupe qui comprend les insectes, les arachnides et les crustacés) et les plantes.

Cependant, de tels modèles nécessitent de nombreuses hypothèses, ont mis en garde d’autres chercheurs dans un Quanta Magazine (s’ouvre dans un nouvel onglet) histoire sur la recherche. Les scientifiques sont sur des bases plus solides en ce qui concerne les facteurs qui ralentissent ou accélèrent la spéciation en général, à savoir la pression environnementale et l’isolement reproductif, a déclaré Smith. « Dans toutes les espèces … plus la pression de sélection est élevée et moins le flux de gènes est important, plus vous aurez de chances d’obtenir une spéciation », a-t-il déclaré.