Le monde métissé des animaux hybrides

Au fin fond de la forêt amazonienne vivent deux oiseaux verts. Le manakin à tête de neige, a une touche de blanc sur sa tête. Le manakin à couronne opale est très similaire. Mais la couronne de cette espèce peut apparaître blanche, bleue ou rouge en fonction de la lumière. C’est « comme un arc-en-ciel », explique Alfredo Barrera-Guzmán. Il est biologiste à l’Université autonome du Yucatán à Mérida, au Mexique.

Il y a des milliers d’années, ces deux espèces d’oiseaux ont commencé à s’accoupler entre elles. La progéniture avait initialement des couronnes d’un gris blanchâtre terne, soupçonne Barrera-Guzmán. Mais dans les générations suivantes, certains oiseaux ont développé des plumes jaunes. Cette couleur vive rendait les mâles plus attrayants pour les femelles. Ces dernières ont peut-être préféré s’accoupler avec des mâles à couronne jaune plutôt qu’avec des mâles à couronne neigeuse ou opale.

Enfin, ces oiseaux sont devenus suffisamment distincts des deux espèces d’origine pour constituer leur propre espèce, distincte : le manakin à couronne dorée. C’est le premier cas connu d’une espèce d’oiseau hybride en Amazonie, précise-t-il.

En général, des espèces différentes ne s’accouplent pas. Mais lorsqu’elles le font, leur progéniture sera ce qu’on appelle des hybrides.

Les molécules d’ADN dans chacune des cellules d’un animal contiennent des instructions. Celles-ci guident l’apparence de l’animal, son comportement et les sons qu’il émet. Lorsque les animaux s’accouplent, leurs petits reçoivent un mélange de l’ADN des parents. Et ils peuvent se retrouver avec un mélange des traits des parents.

Si les parents sont de la même espèce, leur ADN est très similaire. Mais l’ADN de différentes espèces ou groupes d’espèces aura plus de variations. Les descendants hybrides obtiennent plus de variété dans l’ADN dont ils héritent.

Alors, que se passe-t-il lorsque l’ADN de deux groupes d’animaux se mélange dans un hybride ? Il existe de nombreux résultats possibles. Parfois, l’hybride est plus faible que les parents, ou ne survit même pas. Parfois, il est plus fort. Parfois, il se comporte davantage comme l’une des espèces parentales que comme l’autre. Et parfois, son comportement se situe quelque part entre celui de chaque parent.

Les scientifiques tentent de comprendre comment ce processus – appelé hybridation (HY-brih-dih-ZAY-shun) – se déroule. Les oiseaux hybrides peuvent emprunter de nouvelles voies de migration, ont-ils constaté. Certains poissons hybrides semblent plus vulnérables aux prédateurs. Et les habitudes d’accouplement des rongeurs peuvent affecter ce que leur progéniture hybride peut manger.

Sage de s’hybrider ?

L’hybridation se produit pour de nombreuses raisons. Par exemple, le territoire de deux types d’animaux similaires peut se chevaucher. C’est le cas des ours polaires et des grizzlis. Des membres de ces deux groupes d’animaux se sont accouplés, produisant des ours hybrides.

Lorsque le climat change, l’habitat d’une espèce peut se déplacer vers une nouvelle zone. Ces animaux peuvent rencontrer d’autres espèces similaires. Les deux groupes peuvent s’accoupler par accident. Par exemple, les chercheurs ont trouvé des hybrides d’écureuils volants du sud et d’écureuils volants du nord. Lorsque le climat s’est réchauffé, l’espèce méridionale s’est déplacée vers le nord et s’est accouplée avec l’autre espèce.

Lorsque les animaux ne trouvent pas assez de partenaires de leur propre espèce, ils peuvent choisir un partenaire d’une autre espèce. « Vous devez tirer le meilleur parti de la situation », explique Kira Delmore. Elle est biologiste à l’Institut Max Planck de biologie évolutive de Plön, en Allemagne.

Les scientifiques ont vu cela se produire avec deux espèces d’antilopes en Afrique australe. Les braconniers avaient éclairci les populations d’antilopes zibelines géantes et d’antilopes rouannes. Plus tard, les deux espèces se sont accouplées entre elles.

Les gens peuvent aussi créer involontairement des opportunités d’hybridation. Ils peuvent mettre deux espèces étroitement apparentées dans le même enclos d’un zoo. Ou, à mesure que les villes s’étendent, les espèces urbaines peuvent rencontrer de plus en plus d’espèces rurales. Les gens peuvent même, accidentellement ou volontairement, lâcher des animaux venus d’autres pays dans un nouvel habitat. Ces espèces exotiques peuvent maintenant rencontrer et s’accoupler avec les animaux indigènes.

De nombreux animaux hybrides sont stériles. Cela signifie qu’ils peuvent s’accoupler, mais qu’ils ne créeront pas de descendance. Par exemple, les mules sont la progéniture hybride de chevaux et d’ânes. La plupart d’entre eux sont stériles : deux mulets ne peuvent pas donner naissance à d’autres mulets. Seul un cheval s’accouplant avec un âne peut donner une autre mule.

La biodiversité est une mesure du nombre d’espèces. Dans le passé, de nombreux scientifiques supposaient que l’hybridation n’était pas bonne pour la biodiversité. Si de nombreux hybrides étaient produits, les deux espèces parentales pouvaient fusionner en une seule. Cela réduirait la variété des espèces. C’est pourquoi « l’hybridation était souvent considérée comme une mauvaise chose », explique Delmore.

Mais l’hybridation peut parfois stimuler la biodiversité. Un hybride pourrait être capable de manger un certain aliment que son espèce mère ne peut pas manger. Ou peut-être qu’il peut prospérer dans un habitat différent. Finalement, il pourrait devenir sa propre espèce, comme le manakin à couronne dorée. Et cela augmenterait – et non diminuerait – la variété de la vie sur Terre. L’hybridation, conclut Delmore, est « en fait une force créatrice ».

Suivre son propre chemin

Les hybrides peuvent être différents de leurs parents de nombreuses façons. L’apparence n’en est qu’une. Delmore voulait savoir comment les hybrides pouvaient se comporter différemment de leurs parents. Elle s’est tournée vers un oiseau chanteur appelé la grive de Swainson.

Au fil du temps, cette espèce s’est divisée en sous-espèces. Il s’agit de groupes d’animaux d’une même espèce qui vivent dans des zones différentes. Cependant, lorsqu’ils se rencontrent, ils peuvent toujours se reproduire et produire des petits fertiles.

Une des sous-espèces est la grive à dos roux, qui vit sur la côte ouest des États-Unis et du Canada. Comme son nom l’indique, elle a des plumes rougeâtres. La grive à dos olive a des plumes brun verdâtre et vit plus loin dans les terres. Mais ces sous-espèces se chevauchent le long de la chaîne côtière dans l’ouest de l’Amérique du Nord. Là, elles peuvent s’accoupler et produire des hybrides.

Une différence entre les deux sous-espèces est leur comportement migratoire. Les deux groupes d’oiseaux se reproduisent en Amérique du Nord, puis s’envolent vers le sud en hiver. Mais les grives à dos roux migrent le long de la côte ouest pour atterrir au Mexique et en Amérique centrale. Les grives à dos olive survolent le centre et l’est des États-Unis pour s’installer en Amérique du Sud. Leurs itinéraires sont  » super différents « , précise Delmore.

L’ADN des oiseaux contient des instructions pour savoir où voler. Quelles directions reçoivent les hybrides ? Pour enquêter, Delmore a piégé des oiseaux hybrides dans l’ouest du Canada. Elle leur a placé de minuscules sacs à dos. Un capteur de lumière dans chaque sac à dos a permis d’enregistrer où les oiseaux sont allés. Les oiseaux se sont envolés vers le sud jusqu’à leurs lieux d’hivernage, emportant les sacs à dos au cours de leur voyage.

L’été suivant, Delmore a capturé à nouveau certains de ces oiseaux au Canada. À partir des données lumineuses des capteurs, elle a déterminé à quelle heure le soleil s’était levé et couché à chaque point du parcours de l’oiseau. La durée du jour et l’heure de la mi-journée diffèrent selon les endroits. Cela a aidé Delmore à déduire les chemins de migration des oiseaux.

Certains hybrides ont grossièrement suivi l’itinéraire d’un de leurs parents. Mais d’autres n’ont emprunté aucun des deux chemins. Ils ont volé quelque part au milieu. Ces randonnées, cependant, ont conduit les oiseaux sur des terrains plus rudes, comme les déserts et les montagnes. Cela pourrait être un problème car ces environnements pourraient offrir moins de nourriture pour survivre au long voyage.

Un autre groupe d’hybrides a pris la route de la grive à dos olive vers le sud. Puis ils sont revenus par le chemin de la grive à dos roux. Mais cette stratégie pourrait également poser des problèmes. Normalement, les oiseaux apprennent des repères sur leur chemin vers le sud pour les aider à retourner chez eux. Ils peuvent remarquer des points de repère comme des montagnes. Mais s’ils reviennent par un chemin différent, ces points de repère seront absents. Une conséquence : Les oiseaux pourraient prendre plus de temps pour terminer.

Ces nouvelles données pourraient expliquer pourquoi les sous-espèces sont restées séparées, dit Delmore. Suivre un chemin différent peut signifier que les oiseaux hybrides ont tendance à être plus faibles lorsqu’ils atteignent les lieux d’accouplement – ou ont moins de chances de survivre à leurs voyages annuels. Si les hybrides survivaient aussi bien que leurs parents, l’ADN des deux sous-espèces se mélangerait plus souvent. Finalement, ces sous-espèces fusionneraient en un seul groupe. « Les différences de migration pourraient aider ces types à maintenir des différences », conclut Delmore.

Périls des prédateurs

Parfois, les hybrides ont une forme différente de celle de leurs parents. Et cela peut affecter leur capacité à éviter les prédateurs.

Anders Nilsson est récemment tombé sur cette découverte. Il est biologiste à l’université de Lund, en Suède. En 2005, son équipe étudie deux espèces de poissons nommées brème commune et gardon (à ne pas confondre avec l’insecte). Ces deux poissons vivent dans un lac au Danemark et migrent dans les cours d’eau en hiver.

Pour étudier leur comportement, Nilsson et ses collègues ont implanté de minuscules balises électroniques dans les poissons. Ces balises ont permis aux scientifiques de suivre les mouvements des poissons. L’équipe a utilisé un dispositif qui diffusait un signal radio. Les étiquettes qui recevaient le signal en renvoyaient un des leurs que l’équipe pouvait détecter.

Au début, l’équipe de Nilsson ne s’intéressait qu’aux gardons et aux brèmes. Mais les chercheurs ont remarqué d’autres poissons qui ressemblaient à quelque chose entre les deux. La principale différence était la forme de leur corps. Vue de côté, la brème semble avoir la forme d’un losange dont le centre est plus haut que les extrémités. Le gardon est plus profilé. Il est plus proche d’un ovale mince. La forme du troisième poisson se situait quelque part entre ces deux-là.

« Pour un œil non averti, ils ressemblent simplement à des poissons », admet Nilsson. « Mais pour une personne qui s’intéresse aux poissons, ils sont extrêmement différents. »

Les gardons et les brèmes ont dû s’accoupler pour produire ces poissons intermédiaires, ont pensé les scientifiques. Cela ferait de ces poissons des hybrides. Et l’équipe a donc commencé à marquer ces poissons également.

Des oiseaux piscivores appelés grands cormorans vivent dans la même zone que les poissons. D’autres scientifiques étudiaient la prédation des truites et des saumons par les cormorans. L’équipe de Nilsson s’est demandé si les oiseaux mangeaient aussi des gardons, des brèmes et des hybrides.

Les cormorans gobent les poissons entiers. Ensuite, ils recrachent les parties indésirables – y compris les étiquettes électroniques. Quelques années après avoir marqué les poissons, les chercheurs ont visité les sites de nidification et de repos des cormorans. Les maisons des oiseaux étaient plutôt dégoûtantes. « Ils vomissent et défèquent partout », dit Nilsson. « Ce n’est pas joli. »

Mais la recherche des chercheurs en valait la peine. Ils ont trouvé beaucoup d’étiquettes de poissons dans le désordre des oiseaux. Et les hybrides semblaient s’en sortir le plus mal. Pour leurs efforts, l’équipe a trouvé 9 % des étiquettes de brèmes et 14 % des étiquettes de gardons. Mais 41 pour cent des étiquettes des hybrides se sont également retrouvées dans les nids.

Nilsson ne sait pas exactement pourquoi les hybrides sont plus susceptibles d’être mangés. Mais peut-être que leur forme en fait des cibles plus faciles. Sa forme de diamant rend la brème difficile à avaler. Le corps fuselé du gardon l’aide à nager rapidement loin du danger. Comme l’hybride se situe entre les deux, il n’a peut-être aucun des deux avantages.

Ou peut-être que les hybrides ne sont tout simplement pas très intelligents. « Ils pourraient être en quelque sorte stupides et ne pas réagir à la menace du prédateur », dit Nilsson.

L’accouplement difficile

Ce n’est pas parce que les scientifiques trouvent des hybrides que les deux espèces vont toujours se reproduire entre elles. Certains animaux sont pointilleux sur les compagnons qu’ils acceptent d’une autre espèce.

Marjorie Matocq a étudié cette question chez des rongeurs appelés rats des bois. Matocq est biologiste à l’université du Nevada, à Reno. Elle a commencé à étudier les rats des bois de Californie dans les années 1990. Matocq a trouvé ces créatures intéressantes car elles étaient très communes, mais les scientifiques en savaient si peu sur elles.

Dans une étude récente, son équipe s’est concentrée sur deux espèces : le rat des bois du désert et le rat des bois de Bryant. Toutes deux vivent dans l’ouest des États-Unis. Mais les rats des bois du désert sont plus petits et habitent des zones sèches. Les rats des bois de Bryant, plus grands, vivent dans des zones arbustives et forestières.

Sur un site en Californie, les deux espèces se chevauchaient. Les animaux ici s’accouplaient et produisaient des hybrides, mais Matocq ne savait pas si cela était courant. « Est-ce juste un accident fortuit, ou est-ce que cela se produit tout le temps ? » s’est-elle demandée.

Pour le savoir, les chercheurs ont amené des rats des bois dans leur laboratoire. Ils ont installé des tubes en forme de T. Dans chaque expérience, les scientifiques ont placé une femelle rat des sables ou rat de Bryant au bas du T. Puis ils ont placé un mâle rat des sables et un mâle rat de Bryant aux extrémités opposées du haut du T. Les mâles étaient attachés avec des harnais. La femelle pouvait alors rendre visite à l’un ou l’autre des mâles et décider de s’accoupler ou non.

Les rates des bois du désert femelles s’accouplaient presque toujours avec leur propre espèce, ont constaté les scientifiques. Ces femelles ont peut-être évité les rats des bois de Bryant parce que ces mâles étaient plus grands et plus agressifs. En effet, les mâles mordaient et griffaient souvent les femelles.

Mais les rats des bois de Bryant femelles ne se gênaient pas pour s’accoupler avec des rats des bois du désert mâles. Ces mâles étaient plus petits et plus dociles. « Il n’y avait pas autant de danger », observe Matocq.

Les chercheurs soupçonnent que de nombreux hybrides sauvages ont un père rat des bois du désert et une mère rat des bois de Bryant. Cela pourrait être important car les mammifères, comme les rats des bois, héritent des bactéries de leur mère. Ces bactéries restent dans l’intestin de l’animal et sont appelées leur microbiome (My-kroh-BY-ohm).

Le microbiome d’un animal peut affecter sa capacité à digérer les aliments. Les rats des bois du désert et de Bryant mangent probablement des plantes différentes. Certaines de ces plantes sont toxiques. Chaque espèce peut avoir évolué de manière à digérer en toute sécurité ce qu’elle a choisi de manger. Et leurs microbiomes peuvent avoir évolué pour jouer un rôle dans ce domaine également.

Si c’est vrai, les hybrides peuvent avoir hérité de bactéries qui les aident à digérer les plantes que les rats des bois de Bryant consomment généralement. Cela signifie que ces animaux pourraient être mieux adaptés pour dîner de ce que mange un rat des bois de Bryant. L’équipe de Matocq donne maintenant différentes plantes à l’espèce mère et à ses hybrides. Les chercheurs vérifieront si les animaux tombent malades. Certains hybrides pourraient s’en sortir mieux ou moins bien en fonction de leur mélange d’ADN et de bactéries intestinales.

Ce qui est passionnant avec les hybrides, c’est que l’on peut considérer chacun d’entre eux « comme une petite expérience », dit Matocq. « Certains d’entre eux fonctionnent, et d’autres non. »

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