Cardon sahueso ( Pachycereus pringlei :Pachycereeae ); l'espèce de cactus la plus haute du monde. Cet individu grandit dans la région de Cataviña de la péninsule de Basse-Californie au Mexique. Il est associé à un vieil arbuste mesquite ( Prosopis glandulosa ) qui servait probablement de plante nourrice. Ici, l'ancien pluton granitique du Crétacé s'est érodé en champs de rochers arrondis géants. Les plantes élancées en arrière-plan sont des boojums ( Fouquieria columnaris ). Ces espèces poussent dans une riche matrice de broussailles désertiques diverses ressemblant à un jardin japonais bien entretenu. Crédit :Alberto Búrquez Montijo, Instituto de EcologíaUniversidad Nacional Autónoma de México
Les visiteurs du Mexique et du sud-ouest des États-Unis ne peuvent s'empêcher d'être émerveillés par le saguaro solitaire et majestueux, les grappes imposantes du cactus à tuyaux d'orgue et du cardón de Baja, le cactus "éléphant" bien nommé. Le saguaro seul peut atteindre une hauteur de plus de 75 pieds.
Les scientifiques ont maintenant séquencé les génomes complets de quatre de ces cactus colonnaires, et trouvé, à leur grande surprise, que leurs relations familiales ne sont pas aussi simples que leurs formes le suggèrent.
Selon Noah Whiteman, un professeur agrégé de biologie intégrative à l'UC Berkeley qui est co-auteur d'un article paru cette semaine dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences , l'arbre généalogique des cactus et les cactus géants en particulier - le saguaro géant, tuyau d'orgue, senita et cardon, également appelé cactus géant mexicain - ont été très difficiles à retracer. Trouvé seulement dans les Amériques, les cactus se sont adaptés à un large éventail d'environnements, avec un compte actuel de 1, 438 espèces. Pourtant, les scientifiques sont en désaccord d'un facteur 10 sur le nombre de genres de cactus que représentent ces espèces.
C'est en partie parce que les mêmes traits - succulence et forme en colonne, par exemple - semblent avoir évolué séparément dans différentes lignées :ce qu'on appelle l'évolution parallèle.
Dans l'étude, dirigé par les collègues de Whiteman à l'Université d'Arizona et à l'Universidad Nacional Autónoma de México, les scientifiques ont créé des arbres généalogiques individuels de chaque gène partagé entre toutes les espèces. Ils ont découvert que leurs histoires étaient brouillées en raison de longs temps de génération - les cactus saguaro peuvent vivre 150 ans ou plus - ce qui rend difficile la compréhension des relations entre les espèces, même avec des informations génomiques complètes.
Un saguaro géant ( Carnegiea gigantea ) d'Arizona. Crédit :Noah Whiteman, UC Berkeley
Ils ont déterminé, cependant, que certaines similitudes, comme la chair succulente qui fait de certains cactus une bonne source d'eau d'urgence, résulte de gènes anciens qui ont été conservés par certains cactus mais perdus par d'autres. Ce qui ressemblait à une évolution parallèle, certaines espèces acquérant de nouveaux gènes et de nouvelles fonctions, était en fait juste la perte aléatoire de gènes dans toutes les autres espèces.
Les découvertes pourraient avoir des implications sur le sort de ces cactus, qui perdent leur habitat à cause du développement humain dans les zones arides des Amériques.
« De nombreuses espèces sont menacées, et le fait que nous ne comprenions pas leurs relations rend cela difficile, " dit Whiteman, qui est également membre du corps professoral du Center for Computational Biology et affilié à l'University and Jepson Herbaria et au Museum of Vertebrate Zoology.
Le travail aborde également une complication récemment reconnue dans l'interprétation de l'évolution de toutes les plantes et tous les animaux.
"Ce n'est qu'avec le séquençage du génome entier que nous avons pu voir ce modèle de tri de lignée incomplet, appelé hémiplastie, qui ressemble superficiellement à une évolution convergente ou parallèle, ou homoplasie, " a-t-il dit. " C'est une avancée importante parce que l'on pourrait confondre ces modèles avec des preuves d'une évolution parallèle au niveau moléculaire, qui est un sujet brûlant en biologie évolutive en ce moment."
