Détail

Les hybrides favorisent la diversité des poissons dans les lacs d’Afrique orientale

5 décembre 2019 | Stephanie Schnydrig

Dans les lacs d’Afrique orientale vivent notamment un grand nombre d’espèces différentes de cichlidés. Cette diversité s’est développée entre autres grâce aux hybrides qui ont réussi à conquérir de nouvelles niches écologiques dans leurs habitats. C’est ce qu’ont découvert des scientifiques de l’Institut de Recherche de l’Eau de l’Eawag et de l’université de Berne.

Dans le monde animal, lorsque deux individus d’espèces différentes s’accouplent, leur progéniture est appelée un « hybride ». Par le mélange des génomes, il arrive dans certains cas que se forment des phénotypes qui s’adaptent mieux aux nouvelles conditions environnementales que les deux espèces parentales. Souvent les hybrides ne sont pas aptes à la reproduction, mais il y a bon nombre d’exceptions, par exemple chez les cichlidés. De telles populations hybrides capables de se reproduire peuvent donner naissance à de nouvelles espèces. Dans d’autres cas, les hybrides s’adaptent cependant moins bien et contribuent peu au patrimoine génétique des générations futures. Les cas qui se présentent dépendent entre autres du nombre de niches écologiques non utilisées dans l’habitat des hybrides.

Ole Seehausen et son équipe de l’Eawag et de l’université de Berne ont montré dans plusieurs travaux antérieurs que l’hybridation dans les lacs africains joue vraisemblablement un rôle important dans l’apparition de la diversité des espèces. Seehausen et son collaborateur Oliver Selz ont maintenant mené des expériences en laboratoire avec des cichlidés du lac Victoria en Afrique en vue d’étudier les mécanismes écologiques sous-jacents.

Ils découvrirent que les hybrides sont moins efficaces que les espèces parentales concernant l’utilisation de la nourriture dans laquelle les espèces parentales se sont spécialisées. Par contre si l’offre est étendue au-delà des niches écologiques des espèces parentales, les hybrides peuvent souvent mieux conquérir ces nouvelles niches que leurs espèces parentales. C’est pourquoi des écosystèmes très variés offrant des niches encore inoccupées pourraient favoriser la formation de nouvelles espèces.

L’hybridation a favorisé la spéciation dans le lac Mweru

Une étude parue également récemment dans le magazine spécialisé Nature Communications souligne l’influence de l’hybridation dans la spéciation. Joana Meier et Ole Seehausen ont étudié en collaboration avec une équipe internationale de chercheurs la diversité et l’histoire évolutionnaire des poissons de deux grands lacs africains très proches l’un de l’autre le lac Bangweulu et le lac Mweru. Tandis que onze espèces ont colonisé le lac Mweru depuis le fleuve Congo et le fleuve Zambèze, seules six espèces venant du Zambèze sont parvenues dans le lac Bangweulu.

Les chercheurs ont maintenant pu démontrer que dans le lac Mweru, environ 40 nouvelles espèces sont issues de populations hybrides nées de croisements entre les espèces du Congo et du Zambèze. Dans le lac Bangweulu par contre, les chercheurs n’ont pas trouvé de nouvelles espèces ni d’hybridation entre les espèces colonisantes. « Les études montrent que l’hybridation entre deux espèces peut dans certaines conditions contribuer à la naissance de nombreuses nouvelles espèces », conclut Ole Seehausen.

Publications originales

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          Interspecific hybridization has been suggested to facilitate the evolution
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         iation when ecological opportunity is present beyond the parental species ni
         ches. On the other hand, hybrids between two ecologically divergent species
         may perform less well than parental species in their respective niches becau
         se hybrids would be intermediate in performance in both niches. The evolutio
         nary consequences of hybridization may hence be context-dependent, depending
          on whether ecological opportunities, beyond those of the parental species,
         do or do not exist. Surprisingly, these complementary predictions may never
         have been tested in the same experiment in animals. To do so, we investigate
          if hybrids between ecologically distinct cichlid species perform less well
         than the parental species when feeding on food either parent is adapted to,
         and if the same hybrids perform better than their parents when feeding on fo
         od none of the species are adapted to. We generated two first-generation hyb
         rid crosses between species of African cichlids. In feeding efficiency exper
         iments we measured the performance of hybrids and parental species on food t
         ypes representing both parental species niches and additional ‘novel’ ni
         ches, not used by either of the parental species but by other species in the
          African cichlid radiations. We found that hybrids can have higher feeding e
         fficiencies on the 'novel' food types but typically have lower efficiencies
         on parental food types when compared to parental species. This suggests that
          hybridization can generate functional variation that can be of ecological r
         elevance allowing the access to resources outside of either parental species
          niche. Hence, we provide support for the hypothesis of ecological context-d
         ependency of the evolutionary impact of interspecific hybridization.
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         adaptive radiation in Lake Mweru cichlid fishes
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         solation of a lineage from its source (no gene flow) and from related specie
         s (no competition). Alternatively, hybridization between species may generat
         e genetic variation that facilitates adaptive radiation. Here we study haplo
         chromine cichlid assemblages in two African Great Lakes to test these hypoth
         eses. Greater biotic isolation (fewer lineages) predicts fewer constraints b
         y competition and hence more ecological opportunity in Lake Bangweulu, where
         as opportunity for hybridization predicts increased genetic potential in Lak
         e Mweru. In Lake Bangweulu, we find no evidence for hybridization but also
         no adaptive radiation. We show that the Bangweulu lineages also colonized La
         ke Mweru, where they hybridized with Congolese lineages and then underwent m
         ultiple adaptive radiations that are strikingly complementary in ecology an
         d morphology. Our data suggest that the presence of several related lineage
         s does not necessarily prevent adaptive radiation, although it constrains th
         e trajectories of morphological diversification. It might instead facilitate
          adaptive radiation when hybridization generates genetic variation, without
         which radiation may start much later, progress more slowly or never occur.
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Selz, O. M.; Seehausen, O. (2019) Interspecific hybridization can generate functional novelty in cichlid fish, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 286(1913), 20191621 (9 pp.), doi:10.1098/rspb.2019.1621, Institutional Repository
Meier, J. I.; Stelkens, R. B.; Joyce, D. A.; Mwaiko, S.; Phiri, N.; Schliewen, U. K.; Selz, O. M.; Wagner, C. E.; Katongo, C.; Seehausen, O. (2019) The coincidence of ecological opportunity with hybridization explains rapid adaptive radiation in Lake Mweru cichlid fishes, Nature Communications, 10, 5391 (11 pp.), doi:10.1038/s41467-019-13278-z, Institutional Repository