De nouvelles recherches explorent la vision vibrante et l’histoire évolutive complexe des coléoptères joyaux

La vision des couleurs chez les insectes diffère de la nôtre. Des gènes spéciaux permettent à de nombreux insectes de voir la lumière ultraviolette (UV) ainsi que le bleu et le vert. Une nouvelle recherche dirigée par Camilla Sharkey, associée postdoctorale au Wardill Lab du Collège des sciences biologiques, a étudié l’histoire évolutive complexe de la vision des coléoptères bijou. L’équipe de recherche comprenait Jorge Blanco, anciennement du Wardill Lab et maintenant à l’Université du Maryland, Nathan Lord de la Louisiana State University et Trevor Wardill, professeur adjoint au CBS.

Des recherches antérieures du Dr Sharkey ont montré qu’avant l’évolution des coléoptères modernes, leurs ancêtres avaient perdu la capacité de voir la lumière bleue il y a environ 300 millions d’années. Cela peut être dû au fait que l’ancêtre du coléoptère est devenu nocturne ou a vécu dans des conditions de faible luminosité. Plus tard, au fur et à mesure que les coléoptères se sont diversifiés, ils ont développé des doublons des gènes ancestraux qui leur permettent de voir le spectre UV et vert. Ces gènes en double pourraient encore évoluer, rendant visibles de nouvelles parties du spectre de couleurs et permettant de voir des signaux de couleur plus complexes et plus diversifiés.

Les chercheurs voulaient savoir si les gènes en double avaient évolué, permettant aux coléoptères de voir des couleurs que leurs ancêtres ne pouvaient pas. Étant donné que les coléoptères bijou sont difficiles à garder dans un laboratoire, ils ont copié les gènes et les ont insérés dans des mouches des fruits, remplaçant leurs gènes visuels normaux. En utilisant l’électrophysiologie, ils ont testé la sensibilité à la couleur de chaque gène produit chez les mouches. Ils ont ensuite recherché des changements génétiques qui pourraient sous-tendre les changements de sensibilité aux couleurs à l’aide de la modélisation 3D des protéines. L’étude a révélé que :

• Les coléoptères bijou ont développé une sensibilité supplémentaire au bleu et à l’orange en dupliquant et en faisant évoluer leurs gènes visuels UV et verts.
• Cela permet une sensibilité de couleur tétrachromatique complexe aux longueurs d’onde de lumière UV, bleue, verte et orange, similaire à la sensibilité de couleur des oiseaux colorés.
• Les changements génétiques nouvellement évolués liés à la détection des couleurs ne se sont pas avérés modifier les sensibilités comme prévu lorsque les gènes visuels ont été modifiés et retestés.

Toutes les espèces de coléoptères étudiées jusqu’à présent possèdent les quatre types de gènes différents qui ont été isolés dans la recherche, ce qui suggère que tous les coléoptères ont probablement une sensibilité complexe aux couleurs. Selon Sharkey, “la prochaine étape consiste à déterminer si des types spécifiques de vision des couleurs peuvent être prédits à partir des gènes et comment la vision des couleurs est utilisée par les insectes pour mieux gérer les insectes nuisibles et pollinisateurs, améliorant ainsi la production agricole”. Les chercheurs espèrent également comprendre la base moléculaire de la sensibilité à la couleur du coléoptère bijou, ce qui fournirait une base pour prédire la sensibilité à la couleur des insectes à partir de la séquence génétique.

Le financement a été fourni par la National Science Foundation et le Collège des sciences biologiques de l’Université du Minnesota.