Une histoire évolutive de manuel sur les mites et les chauves-souris est fausse
Pendant 50 ans, les chercheurs ont pensé que les mites développaient des oreilles pour détecter les appels ultrasonores des attaques de chauves-souris, mais une nouvelle étude montre que les oreilles sont passées en premier.
Pour la plupart, les papillons ont développé des oreilles bien avant que les chauves-souris ne développent l'écholocation.(Iain Lawrie / Getty Images)
La version standard du conte, celle racontée dans les manuels et des centaines de articles scientifiques -Va comme ça. Il y a des millions d'années, les chauves-souris ont développé une sorte de sonar, leur permettant de percevoir le monde en émettant des appels aigus et en analysant les échos rebondissants. Cette capacité, connue sous le nom d'écholocation, leur a permis de repérer et de repérer les insectes volants, même dans l'obscurité totale. En réponse, les mites ont développé à plusieurs reprises des oreilles à ultrasons capables de détecter le sonar des chauves-souris, leur laissant le temps d'effectuer des manœuvres d'évitement. Une course aux armements évolutionniste a commencé.
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Les scientifiques étudient cette ancienne bataille depuis 50 ans, mais ils souffrent d'un malentendu critique depuis tout ce temps. Une équipe de chercheurs dirigée par Akito Kawahara de l'Université de Floride a maintenant montré que les oreilles des mites évoluaient presque toujours avant de sonar de chauve-souris. Ils sont venus en premier, d'au moins 28 millions d'années. Leur objectif initial n'est pas clair, mais repérer les chauves-souris n'était-ce pas. Je pense que ça va être un peu une bombe pour le terrain, dit Kawahara.
La plupart des introductions que j'ai écrites dans mes articles sont fausses, ajoute Jesse Barbier de l'Université d'État de Boise, qui a étudié les chauves-souris et les mites pendant des années et a participé à la nouvelle étude.
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Bien que les mites et les papillons soient familiers, populaires et extraordinairement réussis (il existe plus de 160 000 espèces), les détails de leur histoire d'origine sont obscurs. Les chercheurs ont tenté de déchiffrer ces détails en comparant les caractéristiques physiques des papillons de nuit vivants et fossilisés. Mais il est extrêmement difficile d'estimer à quelle vitesse ces caractéristiques évoluent, explique Adriana Briscoe de l'Université de Californie à Irvine, et cette approche a tendance à sous-estimer le calendrier d'événements évolutifs importants, tels que l'origine des oreilles.
Pour obtenir de meilleures réponses, Kawahara et son équipe ont passé des années à parcourir les forêts nocturnes du monde et à attirer les mites avec des lampes ultraviolettes. En comparant les gènes de 186 espèces, ils ont créé un arbre généalogique qui montre comment les différents groupes sont liés et, surtout, quand se sont produits les principaux jalons de leur histoire évolutive.
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Les plus proches parents vivants des mites et des papillons sont caddis vole , insectes qui passent leur vie larvaire dans l'eau avant de changer de forme et de s'envoler. Il y a environ 300 millions d'années, des insectes ayant un mode de vie similaire ont quitté l'eau pour se nourrir des premières plantes terrestres, telles que les mousses, les hépatiques et les fougères. Les larves vivaient à l'intérieur des plantes, les dévorant de l'intérieur et finissant par émerger sous forme d'adultes ailés qui volaient de feuille en feuille. Ce sont les premiers papillons de nuit.
Ces créatures n'auraient probablement pas engendré une dynastie de 160 000 espèces sans deux innovations importantes. Premièrement, il y a environ 241 millions d'années, les mâchoires grignotantes des adultes se sont transformées en une paille enroulée, une trompe. Cela leur a permis de siroter le nectar des plantes à fleurs, alors relativement nouvelles, commençant seulement leur longue ascension. Deuxièmement, certaines chenilles ont cessé d'exploiter l'intérieur des plantes et ont commencé à se régaler à la surface, les mangeant de l'extérieur vers l'intérieur.
Avec plus d'espace, ils ont développé des corps plus gros qui mesuraient en pouces plutôt qu'en millimètres. Les plus grosses chenilles pourraient se promener pour trouver des feuilles plus nutritives, d'autres plantes hôtes ou des endroits pour se nymphoser en toute sécurité. Les chenilles plus grosses produisaient des adultes plus gros, qui pouvaient parcourir de plus grandes distances à la recherche de nourriture. Cela a probablement cimenté leur relation avec les plantes à fleurs. Ils ont pollinisé les fleurs, les plantes se sont diversifiées et les papillons de nuit se sont diversifiés en synchronie, dit Kawahara. Son arbre généalogique montre que les deux groupes rayonnent en synchronie – une autre histoire classique de l'évolution et qui, heureusement, semble être correcte, dit-il.
Volant haut sur le pouvoir des fleurs, les papillons ont prospéré, mais surtout la nuit. Mais il y a environ 98 millions d'années, certains d'entre eux sont devenus actifs dans la journée et ont donné naissance aux papillons, un groupe que Barber décrit avec ironie comme un groupe de mites diurnes sans intérêt. Là encore, des chauves-souris ont été mises en cause. En 1999, Jayne Yack de l'Université Carleton a suggéré que les chauves-souris écholocatrices étaient une telle menace que certains papillons de nuit se sont échappés en fuyant complètement la nuit, passant aux heures de clarté. Le papillon, en effet, a donc été «inventé» par la chauve-souris, a-t-elle écrit.
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Ou était-ce? L'évolution des chauves-souris est pleine de ses propres controverses, mais plusieurs études, tenant compte à la fois des fossiles et des preuves génétiques, conviennent à peu près que les chauves-souris ont émergé il y a 55 à 65 millions d'années et ont développé le sonar il y a environ 50 millions d'années. Et la nouvelle étude de Kawahara, à laquelle Yack a participé, montre que les papillons sont apparus bien plus tôt que cela.
Kawahara pense que l'origine des papillons est plutôt liée aux plantes et aux abeilles. Les abeilles ont évolué peu de temps avant les papillons, il y a 100 à 125 millions d'années. Leur apparence aurait pu être à l'origine de l'évolution des couleurs vives et de la floraison diurne des fleurs, des caractéristiques que les mites sont venues exploiter. Alors les abeilles ont inventé les papillons ? Je pense que oui, dit Kawahara. Je pense que les abeilles sont une partie très importante de l'histoire. Ils avaient une interaction très étroite avec les plantes à fleurs, et les papillons sautaient dessus et en profitaient. Cela n'a rien à voir avec les chauves-souris.
Les oreilles non plus. Le nouvel arbre généalogique de Kawahara montre que les papillons ont développé des organes auditifs à neuf reprises. La plupart de ces événements se sont produits il y a 78 à 92 millions d'années, bien avant que les chauves-souris n'évoluent il y a 50 millions d'années. Comme toujours, il y a des exceptions : quelques groupes, dont les sphinx et les papillons nocturnes hédylides, ont développé des oreilles plus tard ( sur leur bouche et les ailes, respectivement) et peuvent l'avoir fait en réponse au sonar de chauve-souris. Mais la grande majorité des mites à oreilles (environ 96 % d'entre eux, selon l'estimation de Kawahara) ne l'ont pas fait.
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C'est déroutant, dit Yack. Toutes ces oreilles, pour autant que nous le sachions, sont réglées sur les ultrasons et répondent donc très probablement aux chauves-souris. Donc, s'ils étaient sensibles aux ultrasons avant les chauves-souris, qu'écoutaient-ils ? Des indices peuvent être trouvés dans des endroits exempts de chauves-souris tels que l'Arctique ou diverses îles. Là-bas, les oreilles des mites sont généralement réglées sur des fréquences plus basses qui couvrent les sons naturels tels que le bruissement des prédateurs ou le battement d'ailes. Il semble probable que les oreilles aient évolué pour cette raison : pour arpenter le monde, dit Barber.
Lorsque les chauves-souris écholocalisées sont arrivées dans ce monde, les papillons de nuit ont ensuite transformé leurs oreilles existantes en détecteurs de sonar spécialisés, en déplaçant leur portée vers des fréquences plus élevées. Certains ont grandi en taille, devenant trop gros pour que les petites chauves-souris puissent s'y attaquer. Autres, comme les papillons tigres , ont développé la capacité de produire leurs propres clics ultrasoniques pour brouiller le sonar des chauves-souris. D'autres encore, comme les magnifiques papillons lunaires , ont étendu leurs ailes en queues élaborées qui déroutent le sonar des chauves-souris. Pour reprendre les mots de Donald Griffin, le premier à avoir découvert l'écholocation des chauves-souris, le duel entre chauves-souris et papillons de nuit est toujours un bien magique de découvertes surprenantes et significatives. Et peut-être le plus surprenant à ce jour est que l'histoire standard des oreilles et du sonar n'est pas juste.
Si des papillons de nuit avec des oreilles décentes existaient déjà lorsque les chauves-souris se sont envolées pour la première fois, est-il possible que les chauves-souris aient évolué en écholocation pour mieux capturer des proies qui pouvaient déjà les entendre venir ? Le sonar de chauve-souris n'a pas entraîné l'évolution des oreilles de mites, mais aurait-il pu en être autrement ? Nous ne sommes pas sûrs, et les chauves-souris se nourrissent de beaucoup d'insectes, dit Kawahara. Mais ils mangent des mites un parcelle, donc il y a de fortes chances que ce soit vrai.
