Ceci est particulièrement important face à l'évolution rapide des pressions sur la biodiversité mondiale. Cela peut également aider à répondre à des débats persistants dans le domaine, par exemple sur la question de savoir si les « fossiles vivants » – des espèces comme le poisson-poumon, qui ne semblent pas avoir changé depuis des millions d'années – évoluent toujours.

Des scientifiques de l'Imperial College de Londres, de la Zoological Society of London et de l'Université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande, ont proposé cette nouvelle mesure pour capturer l'accumulation et la perte de traits évolutifs spécifiques au fil du temps.

Dirigés par le professeur James Rosindell du Département des sciences de la vie de l'Imperial, les résultats de l'équipe sont publiés dans la revue Systematic Biology. .

"La façon dont nous mesurons la biodiversité intègre non seulement la richesse des espèces, mais également la richesse des traits hérités de l'évolution qui sont souvent tenus pour acquis", a déclaré le professeur Rosindell.

De l'histoire au patrimoine

Il existe de nombreuses façons de quantifier la biodiversité d’une communauté écologique. L'une des plus simples consiste simplement à compter le nombre d'espèces différentes présentes.

Cependant, dans les années 1990, on a commencé à se concentrer sur l'histoire de l'évolution, qui prend en compte les distances évolutives entre les espèces et leur degré de parenté.

Imaginez un arbre de toute vie sur Terre, où différentes branches représentent différentes lignées évolutives. Les feuilles qui pendent sur les branches sont les espèces actuelles que nous observons aujourd'hui.

L'histoire évolutive est calculée en considérant un ensemble d'espèces et en additionnant toutes les branches qui relient ces espèces à un ancêtre commun. L'idée est que deux espèces qui sont plus éloignées sont plus susceptibles d'être distinctes l'une de l'autre que les espèces qui ont divergé l'une de l'autre relativement récemment.

Cependant, un inconvénient de la diversité phylogénétique est qu'elle ne parvient souvent pas à capturer pleinement les traits fonctionnels qui différencient les espèces physiquement et écologiquement les unes des autres.

Les espèces peuvent être étroitement apparentées, mais présentent des caractéristiques très différentes, comme les éléphants d'Asie et d'Afrique qui ont évolué pour s'adapter à leurs différents environnements. Les éléphants d’Afrique ont des oreilles plus grandes et plus de rides sur la peau qui les aident à émettre plus de chaleur. C'est là qu'intervient l'héritage évolutif.

"Avec l'héritage évolutif, nous essayons de capturer tous les traits uniques dont nous nous attendons à ce qu'ils existent et qui pourraient avoir toutes sortes d'utilisations importantes, mais qui ne sont pas encore formellement identifiés et mesurés", a déclaré le professeur Rosindell.

L'héritage évolutif intègre non seulement l'accumulation de caractéristiques biologiques au fil du temps, mais aussi leur usure – la perte progressive de caractéristiques par des mécanismes autres que l'extinction.

Non seulement les espèces se distinguent les unes des autres en acquérant de nouveaux traits le long de leurs branches évolutives, mais elles perdent également les traits qu'elles ont toutes deux héritées de leur ancêtre commun.

Ce processus peut être capturé par des calculs ou des simulations utilisant un algorithme attribuant une chance aléatoire de gagner ou de perdre un trait existant.

"Nous avons capturé quelque chose qui nous a toujours intéressé en biologie évolutionniste, mais que nous avons eu du mal à comprendre mathématiquement", a déclaré le co-auteur, le Dr Will Pearse du Département des sciences de la vie de l'Impérial.

"La diversité phylogénétique a également été considérée comme un indicateur de la diversité des caractéristiques, mais elle ignore que les caractéristiques non seulement apparaissent, mais sont également perdues dans un arbre évolutif", a déclaré le co-auteur, le professeur Mike Steel, biomathématicien de l'Université de Canterbury. P>

Il a déclaré :"L'héritage évolutif est un moyen de gérer ce processus de gain et de perte d'une manière intégrée et mathématiquement naturelle."

Expliquer les fossiles vivants

L'équipe a appliqué son cadre pour régler un débat évolutif de longue date autour du concept controversé de « fossiles vivants ». Traditionnellement, les fossiles vivants sont considérés comme des espèces qui semblent avoir peu changé au cours de longues périodes géologiques, conservant souvent une forte ressemblance physique avec leurs anciens ancêtres.

Cependant, de nombreux scientifiques n’aiment pas ce terme car il implique que les espèces que nous voyons aujourd’hui sont littéralement identiques à leurs ancêtres. Le professeur Rosindell a déclaré :« Cette idée est incorrecte; l'évolution ne peut pas simplement être « éteinte ». Les organismes continueront à muter et tous ne survivront pas pour se reproduire, donc une évolution aura lieu."

Le patrimoine évolutif offre une nouvelle perspective pour comprendre les fossiles vivants. Le nouveau cadre définit et identifie les fossiles vivants par le caractère unique et la rareté de leurs caractéristiques évolutives plutôt que par leur ressemblance superficielle avec des espèces anciennes.

L'article décrit une méthode dans laquelle les fossiles vivants sont identifiés non pas par leurs caractéristiques ancestrales totales, mais par le caractère unique ou la rareté de ces caractéristiques parmi d'autres espèces vivantes descendant du même ancêtre.

"Si nous pensons à un ensemble de caractéristiques ancestrales, certaines ne survivront pas du tout, certaines survivront dans un très petit nombre d'espèces vivantes, et d'autres pourront être observées chez des milliers d'espèces descendantes aujourd'hui", a déclaré le professeur Rosindell.>

"Ce sont les espèces présentant des caractéristiques ancestrales rares qui ressortent et sont étiquetées comme fossiles vivants selon notre méthode", a-t-il déclaré.

L'équipe travaille actuellement à la validation de ses idées à l'aide de données génétiques et caractéristiques, ainsi qu'au développement ultérieur de ses modèles en vue d'une utilisation potentielle dans les applications de conservation et la recherche en écologie.