Le champion du monde de vol libre

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Après avoir capturé des martinets communs (Apus apus) des zoologistes de l’Université de Lund en Suède les ont muni d’enregistreurs permettant de les géolocaliser et d’accumuler pendant plus d’une année les caractéristiques de vol à l’aide d’un accéléromètre, d’un détecteur de battement des ailes et d’un localisateur GPS. Ce petit équipement ne pesant pas plus d’un gramme a été récupéré une année voire deux années plus tard pour l’un des oiseaux en les recapturant aux alentours des mêmes lieux de nidification dans le sud de la Suède. Les résultats obtenus sont tout simplement époustouflants. Deux martinets ont passé plus de dix mois à voler jour et nuit sans jamais se poser ni sur un arbre ni sur un édifice.

Cet équipement miniaturisé a aussi permis d’élucider précisément la route empruntée par les martinets pour hiverner si on peut appeler la situation ainsi car « hiverner » au Congo ou au Ghana consiste seulement à s’éloigner des rigueurs des hivers scandinaves.

Bien que nidifiant dans la même région de Suède les martinets suivent à peu près la même route lors de leur migrations en traversant l’Europe en direction de la côte méditerranéenne de l’Espagne puis l’est du Maroc. Certains d’entre eux hivernent en Guinée-Conakry et au Libéria (oiseau #4) alors que d’autres individus préfèrent le Nigeria, le Congo-Brazzaville, le Gabon ou la RDC (oiseau #3). Le dépouillement des données des enregistreurs a mis en évidence des périodes de pseudo-inactivité des oiseaux sans toutefois qu’ils se posent au sol car ils peuvent passer de longs moments sans battre des ailes en profitant des courants d’air ascendants, le jour comme la nuit. Voici un exemple de données recueillies pour l’oiseau #4 :

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En août il survole la côte espagnole. On le retrouve en novembre au sud de la Mauritanie et il passe une longue période au Libéria. À gauche les périodes de faible activité et au centre le nombre de périodes de faible activité en vol. La nidification a lieu entre le début du mois de juin et la fin du mois de juillet représentée par les traits noirs quand l’oiseau se pose au nid. Extraordinaire oiseau dont quelques secrets de sa vie peu connue viennent d’être dévoilés …

Source : Curent Biology, soi : 10.1016/Cuba.2016.09.014

L’emblématique monarque migrateur : une énigme enfin résolue

Monarch butterflies fly at the El Rosario butterfly sanctuary in Michoacan

Cette illustration montre des monarques (Danaus plexippus) dans le sanctuaire pour papillons d’El Rosario dans les montagnes du Michoacan (février 2011, Reuters). Ces papillons sont un peu comme les oiseaux migrateurs, il partent en villégiature l’été dans le nord des Etats-Unis et au Canada et reviennent tous dans une toute petite région du Mexique pour profiter des douceurs de l’hiver. Il y a aux Canaries un monarque en tous points semblable (pas tout à fait, on va le découvrir) à ses proches cousins américains qui est sédentaire. D’ailleurs pourquoi prendrait-il la peine de se fatiguer à parcourir des milliers de kilomètres puisque dans les Îles Canaries il n’y a pas de saisons mais seulement un long printemps avec des fleurs toute l’année, pour preuve cette photo prise le 30 septembre dans les rues de Santa Cruz de Tenerife :

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Je ne vais pas encore une fois parler des Canaries, non, mais du monarque, de celui qui effectue cette migration monstrueuse de 5000 kilomètres et ce n’est que ce monarque d’Amérique du Nord qui effectue cette migration et pas les autres. Et cette différence dans les comportements respectifs de différents monarques est plutôt énigmatique. Le fait qu’il n’y ait pas d’hiver à l’île Maurice où on trouve aussi des monarques ou encore en Nouvelle-Calédonie et au Vanuatu où il n’y a pas d’hiver non plus n’est pas une raison suffisante. La raison pour laquelle le monarque d’Amérique du Nord migre chaque année (le monarque vit environ 4 ans) se devait d’être expliquée et c’est ce qui a été finalement réalisé en procédant au séquençage des génomes de monarques de plusieurs régions du monde par une équipe de biologistes de l’Université de Chicago.

La larve du monarque, une chenille comme pour tous les papillons, se nourrit exclusivement sur l’asclépiade, une plante justement présente dans les îles Canaries. Pour l’anecdote cette plante (Asclepias) synthétise un alcaloïde appelé cardenolide qui est un stéroïde provoquant à très faibles doses un arrêt cardiaque chez les vertébrés. Cette famille de molécule comprend également la digitaline, d’où l’usage immémorial de la digitale pour se débarrasser de ses meilleurs amis. La larve du monarque tolère le cardenolide qu’elle stocke comme arme de défense et c’est la raison pour laquelle elle n’a que très peu de prédateurs. La décroissance du monarque nord-américain est attribuée à l’usage d’herbicides qui ont détruit une grande partie des asclépiades tant dans les fossés des routes qu’en bordure des cultures. Une campagne de réintroduction de cette plante a été entreprise par des associations de protection du monarque mais ce n’est pas l’objet de ce billet.

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Revenons donc au monarque nord-américain qui n’a qu’assez récemment envahi les îles du Pacifique Sud, de l’Océan Indien et de l’Océan Atlantique dont justement les Canaries. L’équipe du Docteur Kronforst de l’Université de Chicago a entrepris de mettre les choses au clair en procédant au séquençage des génomes de 89 monarques y compris bien sûr celui d’Amérique du Nord pour tenter de trouver une différence qui puisse expliquer cette divergence de comportement migratoire. La présence de monarques dans les îles des Océans Pacifique et Atlantique était supposée relativement récente, il n’en est rien selon les résultats de cette étude génétique. Il semblerait au contraire que les papillons, pour des raisons inconnues et qui restent à préciser aient progressivement atteint les Açores puis Madère et les Canaries où ils sont restés et devenus sédentaires. Pour les autres océans, c’est un peu plus compliqué à expliquer si on considère que le monarque est bien originaire de l’Amérique du Nord, Mexique compris, car l’immensité de l’Océan Pacifique paraît infranchissable pour ce papillon et à plus forte raison pour l’Océan Indien encore plus éloigné. En réalité le monarque est bien un papillon originaire des régions tropicales d’Amérique Centrale, mais qu’est-il donc arrivé pour qu’il se mette à migrer ? Ce n’est pas du tout comme cela que les choses se sont passé.

Par analyse des génomes de ces différents papillons, plus de 500 gènes ont été identifiés comme présentant des différences minimes (SNPs) et il a été possible de reconstruire un arbre phylogénétique très précis :

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Cet arbre en quelque sorte généalogique montre que le monarque est bien originaire d’Amérique Centrale et il a traversé l’Océan Atlantique pour s’établir aux Açores, puis à Madère et aux Canaries. Depuis le Mexique le monarque a traversé l’Océan Pacifique, belle prouesse, pour atteindre Hawaii puis les Samoa, Fiji, la Nouvelle-Calédonie et l’Australie. Ce qui s’est passé après ces migrations a été une forte sélection qui a conduit à une modification génomique profonde concernant le développement musculaire ou encore les fonctions neuronales. Parmi ces modifications il est apparu qu’un unique gène codant pour une espèce particulière de collagène était pratiquement absent chez les monarques migratoires, nommément celui codant pour le collagène IV alpha-1 directement impliqué dans l’efficacité des muscles propulsant les ailes. On savait déjà que les monarques migratoires consommaient moins d’énergie que leurs cousins sédentaires et présentaient également un métabolisme énergétique général beaucoup plus modéré, des caractéristiques leur permettant de voler sur de très longues distances avec des dépenses en énergie modérées. En d’autres termes, quand le papillon n’a plus besoin de migrer, l’efficacité des muscles propulsant les ailes diminue car le gène codant pour ce collagène particulier n’est pas réprimé, en quelque sorte une adaptation moléculaire induite par la sédentarité. Sans entrer dans les détails, le collagène modifié, ou primitivement présent dans le monarque ancestral, favorise une plus grande souplesse des muscles des ailes avec un moindre apport en énergie.

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Au cours de cette étude, la recherche des gènes déterminant la couleur des ailes a aussi été entreprise. Par exemple à Hawaii les monarques locaux (non migrateurs) ont les ailes plutôt claires et non d’un orange soutenu.

L’étude a montré qu’encore dans ce cas un seul gène était impliqué dans cette différence de pigmentation. Curieusement ce gène code pour une protéine faisant partie d’une famille de composants protéiques nécessaires à l’architecture musculaire, ce qui était totalement inconnu. Comment corréler la couleur des ailes du papillon avec ses performances musculaires ? Il semble que cette protéine est aussi nécessaire dans le transport des pigments colorés vers les ailes du papillon. Chez la souris, un gène assez proche de celui du monarque et codant pour la myosine 5a, une protéine présente dans les muscles, affecte la couleur des poils de cet animal. L’étude de ce gène représente donc une nouvelle approche dans l’élucidation de la couleur des insectes.

Pour en terminer et comme je le mentionnais en début de billet, la population de monarques migrateurs a considérablement diminué ces vingt dernières années en passant de près d’un milliard à 35 millions aujourd’hui, une diminution d’un facteur 30 mais parallèlement on a observé une sédentarisation très importante du papillon autour du Golfe du Mexique et d’autres zones de la Caraïbe. Peut-être qu’à terme les monarques migratoires disparaitront mais ce sera probablement pour de simples modifications de l’expression de leur génome, d’une certaine manière une évolution naturelle contre laquelle nous sommes impuissants. Cette constatation remet donc en cause, au moins en partie, l’influence de l’activité humaine sur la modification de l’habitat d’un grand nombre d’espèces animales, une évolution probablement naturelle dans la majorité des cas car la nature n’est pas figée mais évolue sans cesse avec le temps.

Source : Nature (je tiens à la disposition de mes lecteurs l’article de Nature qui n’est pas en accès libre et qui m’a été communiqué par d’aimables contacts universitaires de par le monde)

Les populations ou groupes ethniques « reliques »

 

Il est maintenant admis que l’homme moderne est apparu en Afrique et qu’il a migré « out of Africa » par vagues successives vers le continent asiatique. Il y eut diverses émigrations depuis l’Afrique avant l’homme moderne mais on parle dans ce cas d’hominidés (voir le lien) et non d’Homo sapiens sapiens ou homme moderne. Une première vague, vers 130000 ans avant notre ère, fut une migration qui suivit étrangement les côtes nord de l’Océan Indien pour finalement aboutir à l’Australie en passant par la Malaisie, puis les Molluques et la Papouasie-Nouvelle Guinée et enfin la Mélanésie. Ce n’est que bien plus tard, il y a 50000 ans avant notre ère, qu’une deuxième vague de migration « out of Africa » envahit l’Asie et l’Europe cette fois par les terres si l’on peut dire ainsi. Ces migrations dont les origines sont probablement consécutives à des modifications climatiques ont été récemment précisées en rapprochant divers éléments d’analyse qui peuvent paraître disparates au premier abord mais qui au final constituent un ensemble cohérent de données ayant permis de confirmer à défaut de preuves archéologiques directes que la route de la première vague de migration avait bien suivi les côtes de l’Océan Indien. Une équipe d’archéologues de l’Université de Tübingen en collaboration avec l’Université de Ferrare et le Muséum d’Histoire Naturelle de Paris a rassemblé une série d’indices anatomiques des hommes modernes, des évidences génétiques et enfin des similitudes des langues locales. Il s’agit d’un immense travail de rapprochement de ces éléments qui a permis d’en déduire la route de migration qui a laissé des traces et en particulier des populations dites « reliques » qui n’ont que peu évolué en cent et quelques milliers d’années.

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C’est un résultat assez inattendu qui permet d’expliquer l’hypothèse des « Negritos », un terme ethnographique qui se réfère à certaines peuplades d’Asie du Sud-Est, en particulier aux Philippines, partageant des traits phénotypiques similaires comme une petite taille, un peau sombre et des cheveux crépus que l’on retrouve depuis l’Inde jusqu’à l’Australie en passant par la Mélanésie. Rien qu’aux Philippines il y a cinq ethnies reliques, au nord de l’archipel les Agta, les Aeta et les Iraya, et au sud de l’archipel les Mamanwa et les Ati. Ces groupes ethniques ne sont liés que par leur langage dérivé de l’austronésien, une langue générique appelée austrique qui se distingue par des phonèmes particuliers et est à l’origine de nombreux dialectes parlés en Asie du Sud-Est. Ce qui a tout de suite intrigué les chercheurs de l’Université de Tübingen est la ressemblance de ces langues avec le dravidien, langue également générique englobant divers dialectes locaux, plus d’une centaine, parlés dans le sud du sous-continent indien comme par exemple le Tamil, dialecte sri-lankais ou le Telugu, dialecte commun dans l’Etat d’Andhra Pradesh. Le cas des Mélanésiens est plus complexe car il faut distinguer les habitants des plateaux de Papouasie-Nouvelle Guinée et les peuplades des zones côtières qui ne partagent pas des langues de la même origine austrique. Ce sont les habitants des plateaux de cette grande île qui ont essaimé vers les îles Bismarck, les Iles Salomon, le Vanuatu et la Nouvelle-Calédonie et leurs proches cousins ont atteint l’Australie. On pourrait interpréter cette différence comme résultant de la deuxième vague de migration qui a finalement atteint la Papouasie-Nouvelle Guinée repoussant les peuplade préexistantes vers les plateaux ou les incitant à émigrer vers les archipels mélanésiens du sud emportant avec eux leur patrimoine linguistique, mais il s’agit d’une pure spéculation de ma part. Il y a des similitudes entre le dravidien, le japonais et la langue des aborigènes d’Australie car ces langages sont dits agglutinatifs et la construction générale des phrases suit l’ordre sujet-objet-verbe. Le caractère agglutinatif du japonais peut de loin se retrouver dans les caractères kanji mais certains mots complexes du japonais parlé sont de toute évidence agglutinatifs. Le terme agglutinatif signifie la création d’un mot nouveau par association de plusieurs autres mots en un seul. L’analyse de toutes ces langues locales a permis tout de même de reconstruire la route migratoire empruntée par ces hommes modernes il y a une centaine de milliers d’années. Et cette reconstruction d’après les langues diverses parlées par ces populations reliques a été appuyée par des particularités anatomiques des os du crâne dont l’os temporal et des données génétiques de ces populations.

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Les Papous des hauts plateaux de l’île de Bornéo ainsi que les Mélanésiens et les Aborigènes d’Australie constituent avec les ethnies isolées des Philippines ces populations reliques qui présentent toutes des trait communs avec les Indiens parlant un dialecte dravidien apparenté aux langues austriques. Pour les paléontologues il reste à effectuer un immense travail de recherche de sites archéologiques le long de cette route pouvant confirmer la présence de ces voyageurs qui ne se déplaçaient pas si vite qu’on peut le croire, seulement quelques kilomètres ou dizaines de kilomètres chaque année, se nourrissant des fruits de la mer et devenant plus tard, pour satisfaire leur curiosité, des navigateurs capables d’effectuer de longues traversées, cent mille ans c’est long …

Les données de la génétique permettent de calculer le nombre de générations d’une durée moyenne de 28 ans séparant une population relique d’une autre en se basant sur ce qu’on appelle la dérive génétique qui prend en compte les mutations spontanées ponctuelles accumulées au cours du temps, les SNP mentionnés dans plusieurs billets de ce blog, SNP ou single nucleotide polymorphism. Plus de 4000 générations séparent les Mélanésiens actuels des Africains de l’Est, alors que les Negritos Aeta et Agta des Philippines n’en sont séparés que de 3259. Il a fallu près de 700 générations soit 20000 ans pour que ces peuplades passent des Philippines au Vanuatu si tel fut le cas. Il est plus probable que les « out of Africa » naviguèrent d’île en île depuis Bornéo. Cent mille ans ont été nécessaires pour atteindre l’Australie, le peuplement de l’Australie par les Aborigènes est donc relativement récent comme celui du Japon puisque l’analyse génétique indique qu’il a fallu 96000 ans pour que ces peuples migrants atteignent l’archipel nippon. Les données de la génétique permettent aussi de déterminer avec une précision étonnante quand l’archipel nippon a été peuplé par rapport au peuplement de la Mélanésie par les habitants des hauts plateaux de Bornéo, le plus récent peuplement humain, et on arrive à environ 17000 ans, ce que les études archéologiques des Aïnos confirme. De toutes ces études il ressort un arbre philogénétique intéressant :

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Pour la compréhension de cette figure : AU, Australie, CA, Asie Centrale, EA, Afrique de l’Est d’où sont originaires les migrations, JP, Japon, ME, Mélanésie englobant les îles Salomon et le Vanuatu, NE, « Negritos » Aeta et Agta des Philippines, NG, Papous des hauts plateaux de Papouasie-Nouvelle Guinée, NI, Inde du Nord, SA, Afrique du Sud et SI, Inde du sud. La flèche rouge indique la migration provenant du Japon qui s’est mélangée avec les « Negritos » il y aurait une dizaine de milliers d’années avant notre ère.

On arrive donc à une bonne image du peuplement de l’Asie et de l’Australasie. Reste à déterminer si les Denisovan et les peuples de l’Altaï que rencontrèrent les hommes modernes lors de la deuxième vague migratoire (50000 ans avant notre ère) n’avaient pas aussi migré vers le sud et l’est. L’absence totale de restes archéologiques ne facilitera pas la tâche des chercheurs à moins d’un hasard comme la science en rencontre parfois. Il faut rappeler que les ancêtres des Néandertaliens avaient quitté l’Afrique, entre un million et un demi-million d’années auparavant, soit bien avant ces migrations relativement récentes de l’homme moderne hors de l’Afrique, cent à cent-dix mille puis cinquante mille ans avant notre ère.

Source : Universität Tübingen

Voir aussi : https://jacqueshenry.wordpress.com/2014/01/30/notre-arbre-genealogique-se-precise/

https://jacqueshenry.wordpress.com/2014/02/09/les-plus-anciennes-traces-de-pas-humains-en-dehors-de-lafrique/

Pour les curieux, un tableau tiré des PNAS :

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