Sélection expérimentale et évolution rapide : guppys et daphnies

Écologie & évolution · Master 1

Prédation, température et résurrection de daphnies : l'évolution observée en quelques générations.

Introduction

Contrairement à une idée reçue, l'évolution peut être observable à l'échelle d'une vie de chercheur. Les guppys (Poecilia reticulata) de Trinidad ont fourni l'un des plus beaux exemples : introduits dans des ruisseaux sans prédateurs dangereux, ils évoluent en quelques années vers une maturation plus tardive, des portées plus petites et des livrées plus voyantes, comme l'a montré David Reznick. Ces prédictions issues de la théorie des traits d'histoire de vie ont été testées à la fois sur le terrain et en laboratoire.

Les daphnies offrent un autre outil : leurs œufs de résistance, dormants, se conservent dans les sédiments de lacs et permettent de « ressusciter » des populations passées. Cette approche, dite d'écologie de résurrection, a été utilisée dans plusieurs lacs d'Europe pour étudier l'adaptation aux cyanobactéries toxiques, à la température ou aux pesticides. En Suisse, les sédiments lacustres, étudiés notamment à l'Eawag, constituent de telles archives.

Ce deck couvre ces deux modèles, la notion d'évolution écologique (eco-evolutionary dynamics) et les précautions à prendre pour conclure à une évolution.

Objectifs d'apprentissage

Expliquer les prédictions de la théorie des traits d'histoire de vie testées chez le guppy
Décrire le principe de l'écologie de résurrection chez Daphnia
Interpréter une expérience de sélection expérimentale
Définir la dynamique éco-évolutive

Concepts clés

Sélection par la prédation: Une mortalité élevée des adultes favorise la maturité précoce et un investissement reproducteur élevé ; une mortalité surtout juvénile favorise la maturation tardive.
Écologie de résurrection: Éclosion d'œufs dormants de différentes couches sédimentaires pour comparer des génotypes passés et actuels dans un même environnement.
Dynamique éco-évolutive: Les changements évolutifs surviennent à une échelle de temps comparable à celle des processus écologiques et rétroagissent sur eux.

Conclusion

Les guppys et les daphnies prouvent que l'évolution est observable et manipulable. Ces modèles ont ouvert le champ de la dynamique éco-évolutive et ont renouvelé la réflexion sur la réponse des espèces au changement global.

Cartes

Quel poisson est un modèle d'évolution rapide ?: Le guppy de Trinidad (Poecilia reticulata).
Que prédit la mortalité adulte élevée ?: Une maturité plus précoce, des portées plus nombreuses et plus petites et davantage d'effort reproducteur.
Combien de générations suffisent chez le guppy ?: Une dizaine d'années sur le terrain (quelques dizaines de générations) suffisent pour des changements mesurables.
Qu'est-ce qu'un œuf de résistance de Daphnia ?: Un œuf dormant (éphippie) produit par reproduction sexuée, capable de survivre des décennies dans les sédiments.
Pourquoi comparer en environnement commun ?: Pour ne comparer que des différences génétiques, après éclosion des œufs de différentes époques.
Qu'est-ce qu'une réponse plastique contre évolutive ?: Plastique : changement du phénotype d'un même génotype ; évolutive : changement de fréquences alléliques dans la population.
Quel risque de confusion existe ?: Migration ou changement de composition génétique par flux génique, qui imite une évolution locale.
Pourquoi l'évolution rapide importe-t-elle en conservation ?: Elle peut permettre à une population de s'adapter au changement climatique, mais pas toujours assez vite.

Glossaire

Traits d'histoire de vie: Caractéristiques démographiques d'un organisme : âge de maturité, fécondité, longévité.
Éphippie: Capsule protectrice contenant des œufs dormants de daphnie.
Évolution contemporaine: Évolution observable à l'échelle de quelques générations ou décennies.
Réponse plastique: Ajustement phénotypique sans changement génétique.
Kairomone: Signal chimique émis par un prédateur et détecté par sa proie.
Sélection expérimentale: Application contrôlée d'une pression de sélection à des réplicats.