Les chercheurs doivent-ils « freiner un peu » avant de déclarer qu'une espèce est nouvelle pour la science ?

Une étude récente de l'Université du Kansas publiée dans la revue à comité de lecture Écologie moléculaire démontre le mauvais usage et l'abus des méthodes couramment utilisées par les scientifiques pour établir des limites entre différentes espèces, en particulier les espèces dites « cryptiques », pourrait conduire à une surestimation de la diversité des espèces.

Les chercheurs de la KU ont évalué les différences génétiques entre les populations de grenouilles torrentielles malaisiennes en utilisant deux approches :ils ont utilisé des méthodes de délimitation des espèces (SDM) qui se concentrent sur l'identification et la démarcation des cassures génétiques dans les régions génétiques ciblées (séquences d'ADN) pour déterminer les limites des espèces. Seconde, ils ont utilisé des données recueillies à travers le génome pour effectuer une analyse complète de la variation moléculaire afin de déterminer si les études de gènes ciblées reflètent de véritables « espèces ».

La nouvelle étude, réalisée par le doctorant Chan Kin Onn et son conseiller, Professeur Rafe Brown de la KU, ont constaté que les SDM inféraient jusqu'à sept espèces distinctes, alors que l'analyse plus exhaustive suggérait plutôt l'existence statistiquement justifiable de seulement trois espèces, comprenant diverses populations de la même espèce de grenouille, qui avait une histoire d'échange de gènes dans les deux sens.

"Les SDM ont été efficaces pour délimiter des lignées divergentes en l'absence de flux de gènes, mais ont surestimé les espèces en présence d'une structure de population et d'un flux de gènes marqués, ", ont écrit les auteurs. Le flux de gènes est l'échange de gènes d'une population à une autre, comme l'échange de matériel génétique entre des grenouilles vivant sur différentes chaînes de montagnes, facilitée par la migration des individus parmi les populations.

"Nous ne remettons pas en cause des analyses ou des méthodes du passé mais, plutôt, nous embrassons une mise en œuvre et une interprétation plus prudentes, " a déclaré Chan Kin Onn, de l'Institut de la biodiversité et du Département d'écologie et de biologie évolutive de la KU, qui a dirigé la nouvelle étude. "Nous ne disons pas que tous ces articles décrivant de nouvelles espèces sont faux. J'ai moi-même décrit des espèces utilisant des SDM. Mais nous suggérons que, dans certains cas, nous devrions être plus prudents lors de la description de nouvelles espèces, en particulier lorsque le flux de gènes entre les espèces est impliqué. La plupart des programmes disponibles ne tiennent pas compte du flux de gènes, donc si un échange génétique est présent, c'est une évidence. Nous pourrions facilement obtenir des résultats erronés. Nous suggérons dans cette étude que le succès est probablement une question d'utilisation du bon outil pour la bonne tâche."

Les co-auteurs de Chan et Brown étaient L. Lee Grismer de l'Université La Sierra, Yong-Chao Su de l'Université médicale de Kaohsiung à Taïwan, Jesse Grismer de l'Université d'Auburn et de l'UCLA, Evan Quah de Universiti Sains Malaysia et Alana Alexander de KU.

Les chercheurs ont effectué leurs analyses comparatives sur les populations d'un groupe de grenouilles torrent malaisiennes du genre Amolops, dont on croyait initialement qu'ils appartenaient à la même espèce.

"Ces grenouilles torrent sont largement distribuées dans la plupart de l'Asie, " a dit Chan. "Des études précédentes les ont traités comme 51 espèces. Cependant, en Malaisie péninsulaire, les analyses passées suggéraient qu'il n'y avait qu'une seule espèce. Notre étude a commencé lorsque nous avons exploré la péninsule en utilisant la méthodologie de nos relevés habituels - nous avons trouvé ces grenouilles en abondance dans des ruisseaux forestiers propres. Ils étaient si communs que nous n'y avons pas prêté beaucoup d'attention. Heures supplémentaires, cependant, nous avons remarqué que différentes populations semblaient étonnamment différentes physiquement. Nous nous sommes demandé s'il pouvait y avoir plus d'une espèce en Malaisie."

Chan a décidé d'examiner les grenouilles torrent en utilisant à la fois des SDM couramment utilisés et une approche génomique des populations plus moderne pour voir s'il y avait une différence entre les résultats.

"Il s'agissait d'une étude de comparaison méthodologique, " a déclaré Chan. "Je voulais examiner l'efficacité des approches traditionnelles pour identifier de nouvelles espèces. J'étais motivé à le faire parce que les « nouvelles espèces » sont décrites comme des fous en Asie, mais la plupart de ces études examinent le même type de données, utiliser le même type d'analyse et employer un modèle presque stéréotypé dans les études de « délimitation des espèces ». Cependant, la plupart de ces approches de délimitation d'espèces ne tiennent pas compte du flux de gènes entre les populations - un réel, phénomène biologique. À cause de ce, les modèles de délimitation des espèces peuvent ne pas s'adapter correctement aux études de divergence lorsque le flux de gènes est présent."

L'équipe a analysé 225 échantillons de grenouilles torrent à l'aide de méthodes morphologiques, L'ADN mitochondrial et les données de polymorphisme d'un seul nucléotide à l'échelle du génome pour trouver objectivement les limites des espèces tout en tenant compte du flux génétique passé et présent entre les populations de grenouilles.

« À l'ère actuelle de la science génomique, il est vraiment important d'examiner la structure génétique plus en détail, " a déclaré Chan. " Il ne suffit plus de simplement identifier les " cassures " génétiques entre les populations pour justifier leur reconnaissance en tant que " nouvelles espèces ". Nous devons également examiner comment les gènes se déplacent entre les populations et comment cela affecte l'intégrité des frontières des espèces. »

Prochain, Chan utilisera les résultats des grenouilles torrentielles de la péninsule malaisienne comme base pour mener une étude plus large sur les geckos karstiques malaisiens. Il a récemment reçu un 19 $, Bourse de 500 de la National Science Foundation pour tester l'hypothèse de la spéciation écologique chez les geckos à doigts courbés.

"Le programme NSF Dissertation Improvement Grant a rendu ma thèse possible, " a déclaré Chan. "C'est une honte d'apprendre que la NSF a interrompu le programme cette année. Comment les futurs scientifiques américains apprendront-ils à rédiger des propositions de subventions NSF ? »

Chan a déclaré que son travail sur les grenouilles torrentielles malaisiennes péninsulaires était une "preuve de concept" pour son étude de thèse plus large avec les geckos.

"Je voulais utiliser des méthodes génomiques pour voir si elles étaient capables de délimiter avec précision les limites des espèces cryptiques à titre de test, " a déclaré Chan. "Ce fut un énorme succès pour un système de grenouilles torrent, dont on pensait qu'il n'incluait qu'une seule espèce. Maintenant, nous allons appliquer le même cadre à un système très différent, y compris ceux qui pourraient potentiellement être surdécrits. »

Le travail collaboratif de Chan avec Lee Grismer de l'Université La Sierra, fer de lance de la recherche sur les geckos de Malaisie (pays d'origine de Chan), a contribué à prioriser les efforts de conservation et a même influencé les plans d'utilisation et de gestion du paysage liés à l'exploitation des formations karstiques afin de préserver un nouveau, habitat des espèces menacées.

"L'une des principales raisons pour lesquelles nous faisons cela est que nous avons trouvé tant d'espèces sur des formations karstiques isolées, dont les habitats sont menacés par le broyage pour le ciment, " a déclaré Chan. "Nous avons découvert et décrit de nouvelles espèces qui sont déjà connues pour être menacées d'extinction. En effet, le seul habitat disponible est exploité pour la production commerciale massive de ciment. Nous avons réussi à stopper l'un de ces projets il y a quelques années. Certaines organisations de conservation nous ont contactés, en disant, « Vous devez venir arpenter notre montagne – les cimenteries veulent la réduire en poussière. » Nous avons visité les sites et trouvé de nouvelles espèces de lézards que l'on ne trouve nulle part ailleurs sur Terre, et la cimenterie s'est retirée."