Le plus grand clone du monde est une prairie d’herbes marines «immortelle» de 77 milles carrés

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Les scientifiques ont découvert le plus grand clone du monde en Australie : un vaste réseau de prairies sous-marines qui couvre plus de 77 miles carrés (200 kilomètres carrés). Le réseau de prairies est en fait une seule plante qui se clone continuellement depuis près de 4 500 ans.

Les chercheurs ont découvert l’énorme clone en étudiant la diversité génétique des herbiers de Shark Bay, une étendue d’eau peu profonde protégée en Australie occidentale. Ils ont appris que presque toutes les prairies de ruban de Poséidon de la région (Posidonia australis) sont génétiquement identiques. Une analyse plus approfondie a révélé que, contrairement aux autres herbiers marins de la région, qui se reproduisent sexuellement, P. australis est en fait clonage travers un réseau souterrain de racines ramifiées.

Thé P. australis clone s’étend sur environ 112 miles (180 km) d’un bout à l’autre – bien qu’avec quelques patchs – « ce qui en fait le plus grand exemple connu de clone dans n’importe quel environnement sur Terre« , ont écrit les chercheurs dans l’étude, qui a été publiée en ligne le 31 mai dans la revue Actes de la Royal Society B (s’ouvre dans un nouvel onglet). Il éclipse le précédent détenteur du record : un clone de l’herbier Posidonie océanique en Méditerranée occidentale, qui s’étend sur environ 15 km.

« C’est une seule plante » qui a pu pousser sans interruption, a déclaré à Live Science la chercheuse principale Elizabeth Sinclair, biologiste de l’évolution à l’Université d’Australie-Occidentale. S’il reste intact, le gigantesque clone pourrait continuer à se développer indéfiniment, a ajouté Sinclair, le rendant pratiquement immortel.

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Expansion clonale

Les chercheurs ont constaté que le P. australis Le clone se développait grâce à un processus connu sous le nom d ‘«extension horizontale du rhizome», dans lequel une plante crée une ramification génétiquement identique via une tige souterraine, ou rhizome, qui développe ensuite ses propres racines et tige. Vus de la surface – dans ce cas, le fond marin sablonneux – les bouquets d’herbes marines ressemblent à des spécimens séparés, mais sur le plan génétique, ils sont la même plante.

C’est le même processus qui a donné naissance à Pando, une forêt de trembles tremblants (Populus tremuloides) dans l’Utah qui n’est en fait qu’un seul arbre massif et interconnecté.

Tandis que le P. australis les prairies ne forment pas une seule prairie ininterrompue, elles peuvent toujours être considérées comme une seule plante, a déclaré Sinclair. « Les plantes d’herbes marines peuvent se fragmenter avec le temps en cas de dommages ou de perturbations, mais les fragments sont toujours génétiquement identiques », a-t-elle ajouté. Il est possible que le P. australis Les prairies étaient autrefois entièrement connectées et peuvent avoir été fragmentées par le pâturage d’animaux marins ou des vagues de chaleur extrêmes, ont écrit les chercheurs dans l’étude.

Selon la taille et l’âge du P. australis prés, les chercheurs soupçonnent que le clone pousse à un rythme d’environ 6 à 14 pouces (15 à 35 centimètres) par an. Cela peut sembler peu, mais c’est un rythme assez rapide par rapport à la croissance d’autres herbiers clonaux, ont rapporté les auteurs de l’étude.

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Théoriquement, le clone pourrait continuer à se développer indéfiniment, a déclaré Sinclair, « tant qu’il n’est pas dérangé et que l’environnement ne change pas trop rapidement ». Les conditions quasi vierges de Shark Bay, qui a été désignée en 1991 comme zone du patrimoine mondial par l’Organisation des Nations Unies pour l’éducation, la science et la culture (UNESCO), signifient que P. australis est restée relativement intacte tout au long de sa vie, a-t-elle ajouté.

duplication du génome

Les chercheurs soupçonnent qu’une autre partie de la P. australis histoire de succès peut être attribuée à une superpuissance génétique inhabituelle chez les plantes qui leur permet de faire une copie supplémentaire de leur génome, ce qui double la quantité de ADN qu’ils peuvent utiliser pour s’adapter aux changements extrêmes des conditions environnementales.

La plupart des organismes sur Terre sont des diploïdes, ce qui signifie que leur ADN contient une seule paire de chromosomes. Cependant, ce n’est pas le cas pour tous les organismes. Certains organismes, comme les mâles de certaines espèces de les abeilles, ont un ADN composé de chromosomes uniques non appariés, et ces organismes sont connus sous le nom de monoploïdes. Certains organismes, connus sous le nom de polyploïdes, ont deux ou plusieurs paires de chromosomes.

Les plantes diploïdes peuvent rapidement évoluer vers des polyploïdes en doublant le nombre de chromosomes qu’elles possèdent – un processus connu sous le nom de duplication du génome entier, ou polyploïdie. Les chercheurs soupçonnent que c’est ce qui est arrivé à P. australis.

Une plante diploïde peut devenir polyploïde de deux manières. Cela peut se produire lorsque deux espèces distinctes mais étroitement liées se reproduisent. Plutôt que de combiner l’ADN parental comme le fait un hybride standard, la progéniture polyploïde obtient une copie complète de l’ADN de chaque parent. C’est ce qu’on appelle l’allopolyploïdie. Les polyploïdes peuvent également émerger lorsque deux individus de populations distinctes de la même espèce se reproduisent et que la progéniture obtient les deux ensembles complets d’ADN. C’est ce qu’on appelle l’autopolyploïdie. Dans les deux cas, le processus est complètement aléatoire et la progéniture devient une toute nouvelle espèce car elle est incapable de se reproduire avec d’autres individus de l’espèce de ses parents.

Dans le cas de P. australisles chercheurs ont déterminé que les herbiers autoclonés ont probablement émergé par autopolyploïdie à partir d’un ancêtre diploïde qui a probablement disparu depuis.

Les plantes polyploïdes sont parfois considérées comme des « impasses évolutives » car beaucoup sont stériles, ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas se reproduire sexuellement, a déclaré Sinclair. Cela limite la capacité des plantes à muter, qui est un élément clé de la théorie de l’évolution. Cependant, devenir polyploïde peut constituer une dernière chance pour les plantes menacées d’extinction en raison de changements environnementaux extrêmes.

« La combinaison de deux génomes différents a essentiellement doublé la diversité génétique de la plante, augmentant probablement sa capacité à tolérer un plus large éventail de conditions environnementales », a déclaré Sinclair.

Conditions changeantes

Jusqu’à il y a environ 8 500 ans, Shark Bay était en fait au-dessus du niveau de la mer et faisait partie de l’Australie continentale. Mais l’élévation du niveau de la mer causée par la fin de la dernière période glaciaire, la dernière période glaciaire qui s’est terminée il y a environ 12 000 ans, a submergé cette partie du continent. L’habitat marin nouvellement créé a été inondé de nouvelles espèces, telles que les herbiers.

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Cependant, Shark Bay aurait été un environnement très instable à l’époque en raison de ses eaux peu profondes. Aujourd’hui, la profondeur moyenne de Shark Bay est d’environ 30 pieds (9 mètres) sur l’ensemble de la zone de 8 880 milles carrés (23 000 km carrés), mais elle aurait été encore moins profonde il y a environ 4 500 ans lorsque P. australis a émergé. Les océans peu profonds sont plus vulnérables aux changements extrêmes de température et de salinité car il y a moins d’eau pour distribuer et faire circuler la chaleur et les minéraux. Leurs écosystèmes sont également plus susceptibles d’être perturbés et endommagés par tempêtes tropicales que ne le sont les milieux marins profonds.

Dans l’étude, les chercheurs suggèrent que si P. australis devenu polyploïde avant une sorte de bouleversement environnemental extrême durant cette période plus turbulente, qui a donné P. australis un avantage sur ses prédécesseurs diploïdes, incapables de survivre à tout changement survenu.

Shark Bay continue de connaître des conditions extrêmes aujourd’hui dans une certaine mesure. Les températures annuelles peuvent varier entre 63 et 86 degrés Fahrenheit (17 et 30 degrés Celsius) et l’eau est très salée. La faible profondeur de la baie signifie également qu’elle est menacée par des vagues de chaleur de plus en plus puissantes causées par changement climatique, et est potentiellement susceptible d’être endommagé par les cyclones. Cependant, l’environnement est plus stable qu’il ne l’était lorsque P. australis apparu pour la première fois.

P. australis a probablement continué à prospérer dans la région pendant des millénaires grâce à sa résilience aux changements environnementaux ; d’autres espèces locales d’herbes marines qui continuent à se reproduire sexuellement, ce qui coûte cher en énergie et nécessite beaucoup d’espace disponible pour que de nouvelles plantes poussent, peuvent être moins résistantes, a déclaré Sinclair. Sans avoir à concourir pour l’espace ou à détourner de l’énergie vers la reproduction, P. australis a été libre de se cloner à un rythme régulier et de dominer l’écosystème local, a-t-elle ajouté.

Publié à l’origine sur Live Science.