Les poissons-clowns, célèbres pour leurs couleurs vives et leur relation symbiotique unique avec les anémones de mer, ont servi d’organisme modèle pour l’étude des radiations adaptatives. Malgré leur popularité, la base génétique et les mécanismes évolutifs à l’origine de leur extraordinaire diversification sont restés largement inexplorés jusqu’à récemment. Une nouvelle étude apporte un éclairage nouveau sur la structure génomique et les mécanismes évolutifs qui ont permis aux poissons-clowns de se diversifier et de prospérer dans diverses niches écologiques.
Les poissons-clowns, célèbres pour leurs couleurs vives et leur relation symbiotique unique avec les anémones de mer, fascinent depuis longtemps les scientifiques et les amoureux de la nature. Ils constituent également un organisme modèle prometteur pour l’étude des radiations adaptatives, car leurs interactions avec les anémones de mer semblent avoir déclenché leur diversification rapide en 28 espèces.
Néanmoins, jusqu’à récemment, les fondements génétiques et les mécanismes évolutifs de cette remarquable radiation étaient largement inexplorés. Une étude récente parue dans Genome Biology and Evolution et intitulée « Insights into the Genomics of Clownfish Adaptive Radiation : the Genomic Substrate of the Diversification » apporte un éclairage nouveau sur la structure génomique et les mécanismes évolutifs qui ont permis aux poissons-clowns de se diversifier et de prospérer dans une variété de niches écologiques.
La recherche, menée par Anna Marcionetti et Nicolas Salamin de l’Université de Lausanne, a comparé les séquences génomiques de dix espèces de poissons-clowns. Ils ont regroupé ces espèces en cinq paires sur la base de leur parenté phylogénétique. Chaque paire contenait une espèce de poisson-clown généraliste, qui peut s’associer à plusieurs anémones de mer hôtes, et une espèce spécialiste qui n’habite qu’une seule espèce d’anémone. Cette conception unique a permis aux scientifiques d’étudier l’évolution parallèle et convergente après la radiation du poisson-clown.
« Les radiations adaptatives m’ont toujours intéressé car elles peuvent nous aider à comprendre les mécanismes à l’origine des espèces », a déclaré Salamin. « Le fait de pouvoir combiner de nouvelles ressources génomiques pour étudier en détail les mécanismes génétiques de la radiation du poisson-clown est passionnant car cela peut nous aider à comprendre comment ce groupe emblématique a évolué et comment les espèces se sont adaptées aux anémones de mer, qui constituent une interaction mutualiste si intrigante. »
Les résultats de l’étude suggèrent que l’hybridation entre les lignées de poissons-clowns a influencé de manière significative leurs trajectoires évolutives. En outre, les chercheurs ont observé une accélération de l’évolution à l’échelle du génome chez les poissons-clowns, avec plus de 5 % de tous les gènes soumis à une sélection positive. Cela inclut plusieurs gènes potentiellement liés à la structure sociale hiérarchique unique basée sur la taille dans les sociétés de poissons-clowns. Dans ces sociétés, la femelle et le mâle reproducteurs sont respectivement le plus grand et le deuxième plus grand individu, les non-reproducteurs devenant progressivement plus petits au fur et à mesure que la hiérarchie descend.
Les gènes soumis à une sélection positive chez le poisson clown sont la somatostatine, qui peut contrôler la croissance liée à cette structure sociale basée sur la taille, le gène NPFFR2, qui peut influencer la croissance en régulant la prise de nourriture et l’appétit, et le récepteur de l’isotocine, qui module le comportement social.
Les gènes sélectionnés positivement comprenaient également ceux impliqués dans l’adaptation à différentes niches écologiques. Par exemple, la rhodopsine, un gène qui permet un réglage fin du système visuel à différentes profondeurs, et le gène duox, qui régule la formation des bandes blanches qui rendent les poissons-clowns distinctement identifiables. Ces résultats suggèrent que les taux d’évolution accélérés observés chez les poissons-clowns pourraient correspondre à l’émergence de leurs adaptations sociales et écologiques uniques.
L’étude a également révélé que les espèces de poissons-clowns généralistes, qui peuvent s’associer avec jusqu’à dix anémones hôtes différentes, présentent des taux d’évolution plus rapides que les espèces spécialistes qui n’habitent qu’une seule espèce d’anémone. Cela pourrait refléter les environnements plus diversifiés ou plus dynamiques auxquels les généralistes doivent s’adapter. En outre, les chercheurs ont découvert des gènes présentant des schémas parallèles de relâchement ou d’intensification de la sélection purificatrice chez les espèces spécialistes ou généralistes, ce qui indique une évolution parallèle des généralistes et des spécialistes vers des niches écologiques similaires.
Bien que ces résultats soient fascinants, les auteurs reconnaissent qu’il est difficile de les relier aux phénotypes des poissons-clowns et qu’il est nécessaire de poursuivre les recherches pour décrire complètement l’écologie et les traits fonctionnels des poissons-clowns.
« Pour obtenir une compréhension complète de la radiation des poissons-clowns, il sera essentiel de parvenir à une caractérisation complète de leur écologie et de leurs traits fonctionnels. Néanmoins, cette étude suggère des gènes candidats et des voies qui pourraient être impliqués dans la diversification du groupe, fournissant des indications précieuses pour de futures recherches fonctionnelles. »
En outre, les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour informer les futurs efforts de conservation et de gestion du milieu marin en ce qui concerne les populations de poissons-clowns. Comprendre les adaptations génétiques des poissons-clowns à leur environnement, y compris leurs structures sociales et leurs interactions avec les anémones de mer, peut aider au développement d’interventions de conservation ciblées. Ces interventions pourraient contribuer à atténuer l’impact des facteurs de stress environnementaux et à promouvoir la survie à long terme des populations de poissons-clowns.
Cette étude souligne l’importance de prendre en compte les aspects génétiques de la biologie d’une espèce lors de la formulation de plans de conservation et met en évidence la nécessité de poursuivre la recherche et les efforts de conservation pour sauvegarder ces espèces marines emblématiques.
Référence : « Insights into the Genomics of Clownfish Adaptive Radiation (Aperçu de la génomique de la radiation adaptative du poisson-clown) : The Genomic Substrate of the Diversification » par Anna Marcionetti et Nicolas Salamin, 25 mai 2023, Genome Biology and Evolution.
DOI : 10.1093/gbe/evad088