Une petite plante fournit de grands indices sur la façon dont le développement humain est le moteur de l'évolution des organismes vivants. Une nouvelle recherche de l'Université de Toronto Mississauga révèle la première preuve que le trèfle blanc change génétiquement pour s'adapter aux environnements urbains.

L'étude, par les chercheurs Ken Thompson et Marc Johnson, révèle également de nouvelles informations surprenantes sur l'effet que les températures de la ville peuvent jouer dans le processus. Marie Renaudin, d'AgroSup Dijon, est co-auteur de l'article, qui paraît dans le journal Actes de la Royal Society B .

« Les humains construisent des villes et y vivent, mais de nombreux autres organismes vivent aussi dans nos villes. Nous voulions voir si les populations naturelles s'adaptent à l'urbanisation. Nous voulions également comprendre les caractéristiques écologiques des villes qui pourraient conduire à de telles adaptations, " dit l'auteur principal Ken Thompson, un étudiant au doctorat de l'UBC qui a mené la recherche tout en complétant une maîtrise au département d'écologie et de biologie évolutive de l'UTM.

Les chercheurs ont étudié le trèfle blanc, que l'on retrouve couramment en milieu urbain comme en milieu rural. Les traits établis de la plante comprennent la cyanogenèse, un système de défense chimique toxique qui protège le trèfle des herbivores. Lorsqu'il est écrasé, les produits chimiques contenus dans les feuilles se combinent pour créer du cyanure d'hydrogène, qui dissuade les limaces et autres créatures de manger la plante. Mais la protection chimique a un coût :si le trèfle gèle, ces mêmes composés nuisent à la plante. Par conséquent, le trèfle a évolué pour être moins susceptible d'afficher des traits cyanogéniques dans les climats froids, et plus susceptibles d'afficher des traits cyanogéniques dans les climats chauds.

"Nous avons vu cela comme le système modèle idéal pour tester si les organismes s'adaptent aux villes, " dit Johnson. " Nous savons que le trèfle s'adapte aux variations de température à l'échelle continentale, et nous savons qu'il y a des changements de température similaires dans des villes comme Toronto, New York, Montréal et Boston."

L'équipe de recherche a échantillonné des milliers de plantes de populations de trèfle le long de sentiers de 50 kilomètres entre le noyau urbain de Toronto, le Canada et les zones rurales hors de la ville, à la recherche de preuves de changements évolutifs dans les traits cyanogéniques.

Les températures de l'air dans les villes sont souvent supérieures de quelques degrés à celles des zones rurales environnantes en raison d'une canopée d'arbres clairsemée et d'acres d'asphalte et de béton qui absorbent et reflètent la chaleur du soleil. En raison de cet « effet d'îlot de chaleur urbain, " les chercheurs s'attendaient à trouver des preuves de traits cyanogéniques dans le trèfle urbain. " Nous nous attendions à ce que les plantes urbaines aient plus de cyanure dans la ville car des températures plus chaudes entraîneraient moins de gel, " dit Thompson. " Mais nous avons trouvé exactement le contraire :les populations font évoluer des niveaux réduits de cyanure vers le centre urbain. " Le même schéma s'est répété dans des échantillons de trèfle de Boston et de New York.

"Les données nous indiquent que la température de l'air est plus chaude dans le centre-ville, " Dit Thompson. " Nous avions besoin de données de température du point de vue de l'usine. " L'équipe a surveillé les capteurs de température au niveau du sol pendant l'hiver. il fait beaucoup plus froid au niveau du sol dans le centre-ville la nuit qu'à la campagne. Nous avons appelé cela "l'effet d'île froide urbaine".

En analysant des images satellites, les chercheurs ont conclu que la couverture neigeuse jouait un rôle crucial dans le processus. « La neige est un excellent isolant du sol, donc les plantes enfouies sous la neige sont beaucoup plus chaudes que les plantes qui ne le sont pas, " dit Thompson. " Les populations rurales sont plus isolées par la neige, mais nous avons constaté une diminution de la couverture neigeuse dans les populations urbaines, laissant les plantes exposées à des températures froides. Cela semble provoquer une sélection naturelle pour les plantes qui manquent de traits cyanogéniques dans les villes. » La seule valeur aberrante dans l'étude était Montréal, qui connaît une plus grande couverture neigeuse urbaine que les autres villes de l'étude. "Il n'y a aucune chance que "l'effet d'île froide urbaine" tue les plantes porteuses de gènes de cyanure, ", dit Thompson.

« Nous apprenons que les organismes s'adaptent rapidement aux conditions environnementales uniques associées à l'urbanisation, ", dit Thompson. "Nous en savons beaucoup sur les climats des villes, mais cette recherche montre que les villes ont des effets surprenants sur les organismes vivants. Nous avons besoin de plus de données sur la façon dont l'évolution se produit pour comprendre l'effet de l'urbanisation sur les organismes vivants."