Qu’est-ce que le poisson des cavernes peut nous apprendre sur le monde ?

Selon Prosanta Chakrabarty, biologiste et ichtyologiste de l’évolution, ces créatures aquatiques isolées et d’apparence bizarre ne figureront probablement pas bientôt dans un film Pixar, mais en les étudiant, nous pouvons en apprendre davantage sur le passé et l’avenir de notre planète, affirme Prosanta Chakrabarty, biologiste et ichtyologiste.

Au cours de la révolution scientifique du Siècle des Lumières, les naturalistes se sont rendus dans le monde en grand nombre pour recenser la flore et la faune de la terre : collecter différentes plantes et animaux, identifier ceux qui n’ont jamais été vus auparavant, les nommer et les classer selon le système taxonomique conçu par Carl Linnaeus. Des siècles plus tard, le professeur de biologie marine de la Louisiana State University et Senior TED Fellow Prosanta Chakrabarty (TED Talk : Clues to prehistoric times, found in blind cavefish) poursuit la recherche de nouvelles espèces – de poissons marins et d’eau douce, dans son cas – en se rendant dans des plans d’eau et en nageant, en chalutage et en plongeant à travers eux pour capturer et examiner des spécimens à la main. Mais grâce à la technologie et aux connaissances du 21e siècle, il est capable de faire beaucoup plus que de les nommer – il peut évaluer un poisson jusqu’à ses gènes et utiliser cette information pour trouver ses parents, redessiner l’Arbre de vie et en apprendre davantage sur l’histoire géologique de notre planète.

Parmi les questions qu’il explore, Chakrabarty veut comprendre : Pourquoi y a-t-il tant d’espèces de poissons que d’autres animaux vertébrés dans le monde ? “Il y a 40 000 espèces de poissons que nous avons identifiées jusqu’à présent “, dit-il, ” ce qui est plus que tous les amphibiens[7 850 espèces], les reptiles[9 500], les oiseaux[10 000] et les mammifères[5 416] réunis “. Bien que les poissons existent sur terre depuis plus longtemps que la plupart des autres vertébrés, cela n’explique pas complètement la différence de nombre – les amphibiens sont plus âgés que les poissons, mais il y a beaucoup moins d’espèces. Une autre chose qui le fascine à propos des poissons : le nombre d’espèces d’eau douce est proche du nombre d’espèces d’eau salée – pourtant, moins de 0,02 pour cent de toute l’eau du monde est de l’eau douce. Une partie de la raison, suppose Chakrabarty, est “l’isolement plus le temps”, la formule secrète pour l’origine des espèces. “Il est beaucoup plus facile d’être une population isolée dans une rivière ou un lac, où l’environnement change plus rapidement, que dans un grand océan, où l’environnement peut changer peu sur de longues périodes de temps “, dit-il. Les masses d’eau douce ont tendance à être séparées les unes des autres, et l’isolement semble accélérer l’évolution, ce qui entraîne une plus grande diversité des espèces.

Un des endroits préférés de Chakrabarty pour découvrir de nouvelles espèces de poissons : les grottes ! “Un taxonomiste prudent qui n’hésite pas à aller dans des espaces restreints a de bonnes chances d’y trouver de nouvelles espèces “, dit Chakrabarty, qui a exploré sa première grotte à Madagascar au milieu des années 2000, sous la direction de John Sparks, mentor de l’American Museum of Natural History de New York. “Je n’étais pas du tout préparé ; je n’avais jamais été dans une grotte auparavant. Mais j’ai adoré. Il s’agissait de ces beaux endroits souterrains sombres, mais à notre grande surprise, certains poissons des cavernes aveugles se sont également rendus dans des zones en plein soleil, y compris un trou d’eau où nous avons découvert les premières espèces de poissons des cavernes pigmentées sombres”.

Après ce voyage, Chakrabarty s’est consacré à l’étude des poissons des cavernes. Jusqu’à présent, il a décrit quatre espèces nouvelles pour la science, une espèce à Madagascar, une espèce aux États-Unis (en haut, teintée pour mettre en valeur son anatomie), au Mexique (montré directement ci-dessus, décrit avec Stephen Walsh) et en Australie. La biologie et le comportement inhabituels des poissons des cavernes l’accueillent. “C’est magique de voir ces petites créatures aveugles et blanches dans l’obscurité “, dit-il. “Ils sont comme des fantômes.” Tous les poissons des cavernes n’ont pas la capacité de voir. “Les poissons des cavernes ont évolué pour devenir aveugles parce que, vivant dans l’obscurité, ils ont perdu la fonction génétique essentielle à la vue “, dit-il. “Parce qu’ils n’ont pas de prédateurs et ne peuvent pas vous voir, parfois ils nageront vers vous, comme des chiots curieux.”

Curieusement, il a découvert que le plus proche parent de son poisson des cavernes de Madagascar est une espèce d’Australie, à 6 000 milles de distance. “Chaque espèce sur terre a un parent vivant le plus proche quelque part, mais cela ne veut pas dire qu’ils vivent à proximité ; cela signifie qu’ils sont le parent le plus proche l’un de l’autre dans l’Arbre de vie “, dit Chakrabarty. “Le plus proche parent d’une espèce peut vivre à des milliers de kilomètres de distance, mais ils ont eu le même ancêtre.” La détermination du parent le plus proche d’un spécimen contemporain se fait en comparant son ADN à l’ADN d’autres espèces et en trouvant celui qui est le plus similaire. La prochaine étape typique pour les scientifiques est de savoir depuis combien de temps les deux espèces se sont séparées. Dans le cas des poissons des cavernes malgaches et australiens, Chakrabarty a utilisé une méthode appelée ” horloge moléculaire “, qui regarde quand leur ancêtre commun est apparu pour la première fois dans le registre fossile, puis extrapole à partir de là – en se basant sur la vitesse à laquelle l’ADN est connu pour changer chez les poissons – pour déterminer avec précision quand ils ont divergé.

En regardant ces deux poissons des cavernes, il peut apprendre comment et quand les plaques de la terre se sont déplacées. “Les poissons des cavernes sont des spécimens parfaits à étudier pour déterminer comment dater les événements géologiques “, dit Chakrabarty. Le déplacement des continents est la seule explication possible de leur dispersion géographique – comme il le dit : “Il n’y a pas moyen qu’un poisson d’eau douce de 3 pouces de long traverse l’océan Indien à la nage.” En utilisant l’horloge moléculaire, il a retracé leur ancêtre commun jusqu’à un poisson qui existait il y a plus de 100 millions d’années – ce qui remonte à l’époque où Madagascar et l’Australie faisaient partie d’une seule masse terrestre avec l’Antarctique et l’Inde (ce que les scientifiques appellent maintenant le Gondwana oriental). “En identifiant les espèces actuelles, nous pouvons aider à reconstruire et à affiner la façon dont le Gondwana oriental a été organisé et s’est disloqué pendant cette période “, dit-il.

Une autre partie du travail des ichtyologistes contemporains comme Chakrabarty consiste à redessiner l’arbre de vie, ou du moins la partie poisson. Grâce à la technologie génomique, les scientifiques peuvent redécrire – ou, en d’autres termes, refaire la taxonomie d’une espèce en puisant dans de nouvelles données – tous les poissons qui ont été identifiés jusqu’à présent par des méthodes plus anciennes. “Beaucoup d’espèces ont été mal décrites, ou leur place sur l’Arbre de vie est incorrecte,” dit Chakrabarty. Les développements technologiques des 15 à 20 dernières années ont rendu ce processus de redescription beaucoup plus précis. L’IRM et la tomodensitométrie aident les chercheurs à étudier l’anatomie interne des spécimens avec une grande précision, et les données génomiques les aident à connaître les poissons à un niveau encore plus profond. “Les données génomiques peuvent nous dire quels sont les gènes qu’un spécimen a ou n’a pas et quels gènes ils utilisent plus que les autres “, dit-il. “Il peut nous dire comment un poisson d’eau profonde brille, ou comment et quand un poisson chauve-souris crêpe s’est aplati. C’est un moment incroyable pour être un historien de la nature.”

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