Marguerite sud-africaine, Gorteria diffuse, a longtemps captivé les scientifiques avec sa structure de pétale unique qui ressemble à une mouche femelle, incitant les mouches mâles à polliniser la plante. Une étude récente de Roman Kellenberger et ses collègues, publiée dans Current Biology, révèle le mécanisme fascinant derrière cette tromperie en trois dimensions, qui réutilise des gènes existants pour créer une imitation très convaincante.

Les chercheurs ont découvert trois ensembles de gènes dans les pétales de la marguerite responsables de la construction de la fausse mouche, qui remplissent déjà d'autres fonctions au sein de la plante. Le premier ensemble gère la distribution du fer, le second favorise la croissance des poils absorbants et le troisième régule la production de fleurs. La marguerite réalise sa tromperie remarquable en utilisant ces ensembles de gènes de nouvelles façons.

Les gènes ferreux modifient la pigmentation du pétale, transformant la teinte naturelle rouge-violet en un bleu-vert plus semblable à celui d'une mouche. Les gènes des poils des racines provoquent l'expansion des poils sur le pétale, créant une texture, tandis que le troisième ensemble de gènes garantit que les fausses mouches apparaissent dans des positions aléatoires sur les pétales.

"Cette marguerite n'a pas développé un nouveau gène 'faire une mouche'. Au lieu de cela, il a fait quelque chose d'encore plus intelligent - il a réuni des gènes existants, qui font déjà d'autres choses dans différentes parties de la plante, pour créer une tache compliquée sur les pétales qui trompe les mouches mâles », a déclaré le professeur Beverley Glover, auteur principal de l'étude, dans un communiqué de presse.

Cette tactique offre un avantage évolutif, attirant plus de pollinisateurs vers la marguerite, ce qui est crucial dans son habitat désertique difficile en Afrique du Sud. La brève saison des pluies laisse une petite fenêtre pour que les plantes fleurissent, soient pollinisées et produisent des graines avant de mourir, ce qui rend la concurrence féroce pour les pollinisateurs. Les pétales avec de fausses mouches permettent à la marguerite sud-africaine de se démarquer de la foule.

La marguerite sexuellement trompeuse et son groupe de plantes sont relativement jeunes en termes d'évolution, estimés entre 1.5 et 2 millions d'années. L'apparition rapide des fausses taches de mouches sur les pétales met en valeur la remarquable adaptabilité de la marguerite.

« On pourrait s'attendre à ce qu'un organisme aussi complexe qu'une fausse mouche mette beaucoup de temps à évoluer, impliquant de nombreux gènes et de nombreuses mutations. Mais en réalité, en combinant trois ensembles de gènes existants, cela s'est produit beaucoup plus rapidement », a déclaré le Dr Roman Kellenberger, premier auteur de l'étude.

Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont comparé les gènes activés dans les pétales avec et sans les fausses mouches dans le même type de marguerite. Ils ont également analysé un type de marguerite différent qui présentait un motif de taches simple, les aidant à identifier les gènes spécifiquement impliqués dans la création des taches complexes sur Gorteria diffuseses pétales.

Cette marguerite sud-africaine est la seule fleur connue à produire plusieurs fausses mouches sur ses pétales. D'autres marguerites de la même famille présentent des motifs de points plus simples, tels que des anneaux autour des pétales, qui sont moins convaincants pour les vraies mouches. En comparant différentes marguerites au sein de l'arbre généalogique, les chercheurs ont pu déterminer l'ordre dans lequel les fausses mouches évoluaient : l'altération de la couleur venait en premier, suivie du positionnement aléatoire et enfin de la texture.

« C’est presque comme si un tout nouvel organe se développait en très peu de temps. Les mouches mâles ne restent pas longtemps sur les fleurs à simples taches, mais elles sont tellement convaincues par ces fausses mouches qu’elles passent plus de temps à essayer de s’accoupler et déposent davantage de pollen sur la fleur, contribuant ainsi à sa pollinisation », a déclaré Kellenberger.

Dans leur article, Kellenberger et ses collègues concluent :

Notre étude indique plusieurs directions pour des recherches plus approfondies sur les processus évolutifs et développementaux sous-jacents. Premièrement, des études sur l'expression génique et l'interaction protéique spécifiques aux tissus pourraient révéler davantage d'éléments des voies génétiques sous-jacentes à la formation des taches de pétales. Deuxièmement, la manipulation transgénique de G. diffusa Cela pourrait permettre une vérification fonctionnelle des éléments génétiques cooptés. Troisièmement, des comparaisons génomiques entre les morphotypes et leurs hybrides pourraient permettre d'élucider davantage la trajectoire évolutive de la tromperie sexuelle chez les plantes. Dans l'ensemble, ces analyses pourraient contribuer à une meilleure compréhension de la cooptation génique en général, y compris son initiation génétique, son réglage fin et ses possibles effets pléiotropiques. (Kellenberger) et al. 2023/XNUMX/XNUMX

Ces résultats apportent un éclairage précieux sur l'extraordinaire capacité d'adaptation des plantes et leur aptitude à réutiliser les mécanismes génétiques existants pour de nouvelles fonctions, illustrant ainsi la remarquable résilience et l'ingéniosité du monde naturel.

LIRE L'ARTICLE

Kellenberger, RT, Ponraj, U., Delahaie, B., Fattorini, R., Balk, J., Lopez-Gomollon, S., Müller, KH, Ellis, AG et Glover, BJ (2023) »Plusieurs cooptations génétiques sous-tendent l'évolution rapide des fleurs sexuellement trompeuses dans Gorteria diffuse, " Biologie actuelle: CB, 0(0). Disponible à: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.