"Nous avons pensé qu'il y avait une espèce dont la conservation était préoccupante", a déclaré J. Andrew DeWoody, professeur de génétique au Département des forêts et des ressources naturelles de l'Université Purdue. "La prépondérance des preuves suggère désormais qu'il y a deux espèces là où nous pensions qu'il n'y en avait qu'une. Donc, si nous avions une espèce en voie de disparition, il semble qu'il y en ait maintenant deux."

DeWoody et huit collaborateurs des universités Purdue, Ohio State, Auburn et Texas A&M ont publié leurs résultats cette semaine dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. .

L'évolution du poisson-pupfish de White Sands en deux espèces est inhabituelle dans la mesure où la dérive génétique en a été la force motrice.

La dérive génétique résulte de l'héritage aléatoire de différents gènes provenant des parents d'un organisme. La sélection naturelle, en revanche, se produit lorsque les populations d'une espèce changent au fil du temps en raison de l'adaptation à divers habitats.

Les deux espèces ont également divergé de manière inhabituellement rapide.

"Les proches parents des mammifères ont divergé les uns des autres il y a en moyenne environ deux millions d'années", a déclaré DeWoody. "C'est environ quatre cents fois plus rapide que l'événement de spéciation moyen chez les mammifères."

Cyprinodon tularosa, une espèce en voie de disparition, est originaire du bassin de Tularosa. Les populations naturelles vivent à Salt Creek et à Malpais Spring. Les gestionnaires des ressources ont établi les deux autres populations de Lost River et de Mound Spring dans les années 1960 et 1970, probablement à partir de Salt Creek.

"Nous savions qu'ils étaient différents, mais nous ne connaissions pas la force évolutive à l'origine de cette différence", a déclaré Erangi Heenkenda, co-auteur principal de l'article, qui a obtenu son doctorat. en foresterie et en ressources naturelles de Purdue ce mois-ci.

Les chercheurs ont considéré la sélection comme la force motrice de l'évolution, car la salinité, le débit d'eau et les parasites dans les environnements de Salt Creek et de Malpais Spring étaient très différents, a déclaré Heenkenda.

Les chercheurs ont séquencé l’intégralité du génome de chaque poisson. Les recherches antérieures sur ces petits poissons étaient basées sur un échantillonnage génétique limité. Heenkenda a comparé l'approche du génome entier décrite dans l'étude à la lecture d'un livre entier au lieu de seulement quelques pages.

"Nous nous attendions à voir des différences dans les gènes, mais nous n'avons pas vu cette différence en ce qui concerne la sélection", a déclaré Heenkenda, qui commencera bientôt à travailler aux laboratoires des services vétérinaires nationaux à Ames, dans l'Iowa, sur un site de l'Oak Ridge Institute for Science. et bourse postdoctorale en éducation. Mais ils n’ont détecté aucun gène conférant aux poissons, par exemple, une tolérance au sel.

"Cette divergence semble avoir été principalement due à des niveaux élevés de dérive génétique au cours des 5 000 dernières années, que nous appelons" spéciation de dérive "", a déclaré le co-auteur principal Andrew Black, ancien chercheur postdoctoral du groupe de recherche de DeWoody. Actuellement au Centre des sciences quantitatives de la vie de l'Oregon State University, Black a noté qu'il existe de nombreux cas connus d'évolution se produisant sur des dizaines ou des milliers de générations.

"Ceux-ci sont généralement attribués à la sélection naturelle. Le rôle relatif de la dérive est généralement négligé ou ignoré dans la spéciation", a déclaré Black. Il a noté que des facteurs tels que les petites populations, l'isolement géographique et le rude écosystème désertique qui produisaient des goulots d'étranglement au niveau des populations favorisaient la dérive génétique par rapport à la sélection naturelle dans ces populations de petits poissons.

"Je me demande si la spéciation à la dérive est probablement également un mécanisme d'évolution courant chez d'autres espèces de petits poissons du désert", a déclaré Black.

La coulée de lave Carrizozo, en éruption lente, provenant d'un volcan du centre-sud du Nouveau-Mexique, couvrait environ 130 miles carrés sur deux ou trois décennies il y a environ 5 000 ans. Cette barrière a probablement contribué à l'évolution de la nouvelle espèce.

"Les données génomiques, indépendamment des données géologiques, suggèrent que ces deux espèces n'en formaient qu'une il y a environ 5 000 ans", a déclaré DeWoody. "Ensuite, vous superposez les données géologiques. Cette coulée de lave de Carrizozo s'est produite à peu près à ce moment-là. C'est logique."

Dans leur analyse des variantes génétiques du pupfish, les chercheurs ont découvert que la population ancestrale de Malpais Spring atteignait une population importante et stable de plus de 60 000 individus sur une longue période. La population ancestrale d'environ 15 000 personnes à Salt Creek et Lost River était également stable.

Les deux populations ont connu des goulots d’étranglement, c’est-à-dire de fortes réductions de taille, il y a environ 2 500 ans. Les goulots d'étranglement affectant les populations de Salt Creek et de Lost River étaient cependant beaucoup plus graves que ceux rencontrés par les petits poissons de Malpais Spring.

À mesure que les populations diminuent, elles subissent des fluctuations aléatoires de la fréquence des gènes, ou dérive génétique. Les petites populations subissent une grande dérive génétique, ce qui laisse les grandes populations, telles que les énormes bancs de sardines qui sillonnent les océans, pour la plupart épargnées. Dans des populations aussi grandes, DeWoody a déclaré :"La sélection naturelle peut vaincre la dérive, mais dans les petites populations, la dérive l'emporte sur la sélection."

Deux populations de chiots de White Sands ont déjà été désignées comme méritant des mesures de conservation renforcées. Une population est constituée du poisson-pupfish de printemps Malpais. Les pupfish de Salt Creek et de Lost River constituent l'autre population.

Leurs résultats ont conduit les chercheurs à demander une révision de la classification des petits poissons au niveau de l'espèce. Les scientifiques recommandent que la nouvelle espèce soit nommée « le poisson-poisson enchanté », un clin d'œil à l'État du Nouveau-Mexique, également connu sous le nom de « pays de l'enchantement ».