Si vous aviez été dans le nord du Canada il y a 45 millions d'années, vous avez peut-être rencontré le lointain ancêtre de tous les chênes des Amériques. Cette seule espèce a donné naissance à 220 autres et deux lignées distinctes – les chênes rouges et les chênes blancs – qui se sont déplacées vers le sud à travers la zone boréale pour peupler de vastes étendues du continent jusqu'au Mexique. Ces deux constats :diversification évolutive simultanée dans les chênes rouges et blancs suivant chacun les mêmes routes géographiques; et deux origines relativement récentes des chênes mexicains - sont une conclusion surprenante à un mystère scientifique qui n'a pas été résolu jusqu'à présent. Recherche publiée cette semaine dans la revue Nouveau phytologue raconte pour la première fois l'histoire de l'évolution des chênes américains.

En utilisant une combinaison de séquençage d'ADN de nouvelle génération et de méthodes écologiques statistiques, les chercheurs ont déduit l'histoire évolutive la plus détaillée et la plus complète à ce jour pour le genre de chêne Quercus. Leurs travaux démontrent que les deux principaux groupes de chênes d'Amérique du Nord, les chênes rouges et les chênes blancs, ont rayonné indépendamment et simultanément au cours des 45 derniers millions d'années à partir d'un ancêtre commun. Les chênes rouges et les chênes blancs remplissaient simultanément l'espace écologique en Californie tout en remplissant également les habitats disponibles de l'est de l'Amérique du Nord. Puis, il y a entre 10 et 20 millions d'années, les deux groupes ont déménagé dans les montagnes du Mexique, où les deux groupes ont commencé à se diversifier à un rythme accru, se déplaçant rapidement pour remplir l'espace écologique (niche) et produisant des espèces plus rapidement qu'elles ne l'avaient fait dans le nord.

"Malgré le fait que le genre Quercus domine les écosystèmes boisés d'Amérique du Nord et du Mexique à la fois en nombre et en biomasse, nous en savions très peu avant cette étude sur les relations entre les espèces, et même sur la spécificité génétique de la plupart des chênes que nous avons échantillonnés pour l'article, " a déclaré l'auteur principal Andrew Hipp de The Morton Arboretum. " Notre découverte que les chênes rouges et les chênes blancs se sont diversifiés simultanément et en parallèle dans les Amériques explique une grande partie de la diversité des chênes américains :il n'y a pas qu'une seule lignée majeure de chênes dans les Amériques, mais deux, et quelques plus petits. Lorsque vous les additionnez, vous trouvez que vous avez une grande diversité de chênes."

Les résultats expliquent une question de longue date qu'étudie la collaboratrice Jeannine Cavender-Bares du Collège des sciences biologiques de l'Université du Minnesota :pourquoi des espèces de chênes éloignés se rencontrent-elles plus souvent que prévu ? Cavender-Bares a passé un congé sabbatique au Mexique en 2011 financé par une bourse Fulbright à l'Universidad Nacional Autónoma de Mexico avec Antonio Gonzalez-Rodriguez, spécialiste du chêne et collaborateur à l'étude. Ils ont collecté et étudié les chênes mexicains pour le projet. « Inclure les chênes mexicains dans l'analyse était essentiel, " dit Cavender-Bares, "parce qu'ils ont révélé des taux de diversification nettement accrus en raison de l'élévation dynamique des chaînes de montagnes dans cette région avec une activité volcanique il y a environ 10 à 20 millions d'années."

Pour tirer leurs conclusions, les chercheurs principaux ont passé des années à collecter des spécimens et à extraire l'ADN de plus de 300 échantillons de chêne des États-Unis, Mexique, et l'Amérique centrale. Les scientifiques ont lu un grand nombre de régions du génome de chaque échantillon en utilisant des méthodes de séquençage d'ADN de nouvelle génération, puis reconstruit environ 40, 000 régions du génome à l'aide de méthodes informatiques. Ils ont ensuite analysé statistiquement ces régions du génome, pour estimer le chêne de la vie. Cette estimation de l'histoire évolutive du chêne a servi de cadre pour déduire la distribution de chaque espèce dans l'espace biogéographique et écologique, et reconstruire l'histoire évolutive de la diversification écologique et des espèces dans le genre.

« L'incursion de lignées tempérées comme les chênes en Amérique latine marque un intéressant catalyseur biogéographique dans le développement des communautés végétales montagnardes du Mexique, " a déclaré Paul Manos, collaborateur de l'étude de l'Université Duke. mais nous avons maintenant une estimation indépendante basée sur une phylogénie calibrée, et des hypothèses raisonnables sur les moteurs écologiques de ces deux rayonnements parallèles des chênes rouges et blancs."