Plus d’un dixième de la diversité génétique terrestre mondiale est peut-être déjà perdue

Plusieurs centaines d’espèces d’animaux et de plantes ont disparu à l’ère industrialisée et l’activité humaine a touché ou réduit la moitié des écosystèmes de la Terre, affectant des millions d’espèces. La perte partielle de l’aire de répartition géographique diminue la taille de la population et peut géographiquement empêcher les populations d’une même espèce d’interagir les unes avec les autres. Cela a de sérieuses implications sur la richesse génétique d’un animal ou d’une plante et sur sa capacité à relever les défis à venir du changement climatique.

“Lorsque vous supprimez ou modifiez fondamentalement des pans entiers de l’habitat d’une espèce, vous limitez la richesse génétique disponible pour aider ces plantes et ces animaux à s’adapter à des conditions changeantes”, a expliqué Exposito-Alonso, qui occupe l’un des postes d’associé du personnel de Carnegie – qui reconnaît excellence en début de carrière – et est également professeur adjoint, par courtoisie, à l’Université de Stanford.

Jusqu’à récemment, cette composante importante a été négligée lors de la définition des objectifs de préservation de la biodiversité, mais sans un bassin diversifié de mutations génétiques naturelles sur lequel puiser, les espèces seront limitées dans leur capacité à survivre aux modifications de leur aire de répartition géographique.

Dans la culture populaire, les mutations véhiculent des super pouvoirs qui défient les lois de la physique. Mais en réalité, les mutations représentent de petites variations naturelles aléatoires du code génétique qui pourraient affecter positivement ou négativement la capacité d’un organisme individuel à survivre et à se reproduire, transmettant les traits positifs aux générations futures.

“En conséquence, plus le bassin de mutations sur lequel une espèce est capable de puiser est grand, plus grandes sont les chances de tomber sur ce mélange chanceux qui aidera une espèce à prospérer malgré les pressions créées par la perte d’habitat, ainsi que les changements de température et modèles de précipitations », a ajouté Exposito-Alonso.

Lui et ses collaborateurs ont entrepris de développer un cadre basé sur la génétique des populations pour évaluer la richesse des mutations disponibles pour une espèce dans une zone donnée.

Ils ont analysé les données génomiques de plus de 10 000 organismes individuels de 20 espèces différentes pour démontrer que la vie végétale et animale terrestre de la Terre pourrait déjà être beaucoup plus menacée par la perte de diversité génétique qu’on ne le pensait auparavant. Parce que la vitesse à laquelle la diversité génétique est récupérée est beaucoup plus lente que celle à laquelle elle est perdue, les chercheurs la considèrent effectivement irréversible.

“L’outil mathématique que nous avons testé sur 20 espèces pourrait être étendu pour faire des projections génétiques de conservation approximatives pour d’autres espèces, même si nous ne connaissons pas leurs génomes”, a conclu Exposito-Alonso. “Je pense que nos découvertes pourraient être utilisées pour évaluer et suivre les nouveaux objectifs mondiaux de durabilité, mais il y a encore beaucoup d’incertitude. Nous devons faire un meilleur travail dans la surveillance des populations d’espèces et développer davantage d’outils génétiques.”

“Moi a adopté une approche audacieuse et créative pour sonder une question scientifique qui est cruciale pour que les décideurs politiques et les défenseurs de l’environnement comprennent s’ils veulent mettre en œuvre des stratégies qui répondront aux défis à venir auxquels notre monde est confronté”, a déclaré Margaret McFall-Ngai, directrice de la division nouvellement lancée de Carnegie. des sciences et de l’ingénierie de la biosphère.

L’équipe de recherche comprenait des membres du laboratoire d’Exposito-Alonso – Lucas Czech, Lauren Gillespie, Shannon Hateley, Laura Leventhal, Megan Ruffley, Sebastian Toro Arana et Erin Zeiss – ainsi que des collaborateurs Tom Booker de l’Université de la Colombie-Britannique ; Christopher Kyriazis de l’UCLA ; Patricia Lang, Veronica Pagowski, Jeffrey Spence et Clemens Weiß de l’Université de Stanford ; et David Nogues-Bravo de l’Université de Copenhague.

Ce travail a été soutenu par un US National Institutes of Health Early Investigator Award, le US Department of Energy Office of Biological and Environmental Research, la Carnegie Institution for Science, le Stanford’s Center for Computational Evolutionary and Human Genomics, un Human Frontier Science Program Long Term Fellowship et la bourse de recherche postdoctorale en biologie sur le génome des plantes de la National Science Foundation des États-Unis.