Depuis le début de l’étude de la vie, on s’est toujours intéressé à la classification des organismes de différentes manières. Pour les plantes, on pourrait penser à de nombreux critères, comme les caractéristiques morphologiques, l'usage que nous en faisons et les milieux dans lesquels on les trouve. Cependant, les biologistes s’intéressent non seulement à la classification des organismes, mais également à la compréhension de leurs liens évolutifs. Pour y parvenir, des informations issues de la morphologie ou, plus récemment, des données issues de l'ADN, de l'ARN ou des protéines ont été utilisées. Il existe plusieurs raisons pour lesquelles certains biologistes ont préféré utiliser des données moléculaires. L’un des plus importants est sans doute que certaines caractéristiques morphologiques peuvent se ressembler, mais cela n’implique pas nécessairement qu’elles proviennent d’un ancêtre commun ; ils peuvent résulter de processus évolutifs totalement indépendants. Cependant, comme l’ADN véhicule non seulement les informations d’un organisme mais aussi son passé, les phylogénies moléculaires sont très utiles pour établir des relations plus précises entre organismes.

Un exemple clair en est la famille des Elatinaceae, à laquelle on ne savait pas très bien à quel autre groupe de plantes elle pouvait être la plus étroitement apparentée pendant longtemps. Initialement, certains chercheurs affirmaient que cette famille était étroitement liée à Caryophyllaceae –la famille des œillets– en raison de ses petites fleurs et de ses minuscules graines. D'autres ont suggéré, sur la base de preuves anatomiques, palynologiques etembryologiques, qu'il était étroitement lié à Frankeniacéeset Tamaricacées. Plus tard, d'autres auteurs ont souligné que la famille était étroitement liée à Clusiacées – la famille des mangoustans – qui a ensuite été corroborée par des études moléculaires. Cela positionne les Elatinaceae comme membre de l'ordre des Malpighiales, un ordre qui contient un peu de tout : du arbre à caoutchouc (Hévéa brasiliensis) et fruit de la passion (Passiflore) au violettes à petites fleurs (Alto spp.) et Rafflesia arnoldii–la plante détenant le record de la plus grande fleur du monde.

Cependant, les relations évolutives des Elatinaceae avec les autres familles des Malpighiales sont restées incertaines jusqu'à ce qu'une autre étude phylogénétique moléculaire détermine de manière convaincante que les Elatinaceae sont sœurs des Malpighiaceae. Cette découverte est choquante, compte tenu des grandes différences entre ces deux familles : alors que les Elatinaceae sont une famille cosmopolite de petites espèces terrestres, aquatiques ou amphibies avec de petites fleurs discrètes, les Malpighiaceae sont une famille américaine principalement tropicale de lianes et d'arbres aux fleurs voyantes, généralement jaunes. , fleurs oranges ou roses.

Il est intéressant de noter que la combinaison des données de phylogénie moléculaire avec des informations morphologiques s’est avérée utile pour comprendre les similitudes entre des familles qui semblent étonnamment différentes en surface. Par exemple, une exploration détaillée de l’anatomie des fleurs s’est avérée remarquablement utile pour mieux comprendre les relations entre certaines familles de l’ordre des Malpighiales. Par exemple, les fleurs des familles sœurs Rhizophoracées et Érythroxylacées ont des tubes producteurs de nectar dans les étamines et une couche de cellules appelée idioblastes dans les sépales et les ovaires. Des études similaires ont également identifié que les familles sœurs Chrysobalanacées et Euphroniacées partagent également des caractéristiques florales, telles que des cellules productrices de mucilage dans les sépales et un lobé nectaire. Cependant, jusqu'à très récemment, aucune étude n'avait été menée sur l'anatomie florale des Elatinaceae, et il n'y avait aucun moyen de savoir si des caractéristiques florales étaient partagées avec sa famille sœur, les Malpighiaceae.

Dans cette optique, le Dr Stéphanie Bonifácio et ses collègues ont mené la première étude d'anatomie florale de la famille des Elatinaceae, analysant quatre espèces de ses deux genres, berge et Elatine. Les auteurs ont effectué une analyse complète des caractéristiques florales des Elatinaceae et les ont comparées à celles rapportées pour les Malpighiaceae sur la base de la littérature disponible sur les familles des Malpighiales. Après avoir examiné tous ces traits, les auteurs ont pu trouver deux caractères morphologiques communs aux Elatinaceae et aux Malpighiaceae. Le premier était la présence de structures sécrétoires dans l'anthère. conjonctif, le tissu qui relie les structures productrices de pollen de la fleur. Cette nouveauté pour les Elatinaceae n’a été rapportée jusqu’à présent dans aucune autre étude sur la famille.

En revanche, les auteurs ont identifié que les ovules des fleurs présentaient hypostase, un tissu différencié des cellules environnantes en tissu qui nourrit les graines lors de leur développement. De telles structures ne sont pas présentes dans toutes les familles végétales, donc le fait qu'elles soient présentes dans ces deux familles sœurs indique que, malgré leurs différences morphologiques notables, des traces de leur filiation subsistent.

En plus de découvrir des structures partagées par ces familles, les chercheurs ont fait des observations révélatrices. Ils ont remarqué un faible nombre de grains de pollen et que le pollen commençait à germer précocement à l'intérieur des anthères. De plus, ils ont identifié l'absence de structures nectarifères et que, dans le cas particulier de Élatine gratioloides, les structures mâles et femelles n'étaient pas séparées comme dans la plupart des plantes, mais fusionnées en une seule structure. Ces caractéristiques ont conduit Bonifácio et ses collègues à déduire la capacité limitée des fleurs des Elatinaceae à attirer les pollinisateurs, suggérant la possibilité d'une autogamie dans cette famille, en d'autres termes, la capacité de s'autoféconder sans dépendre du pollen d'autres fleurs.

Contrairement aux Elatinaceae, les fleurs de sa famille sœur, les Malpighiaceae, présentent des caractéristiques frappantes pour les insectes, favorisant le transfert de pollen entre d'autres fleurs, même celles provenant d'individus différents. Ces différences mettent en évidence la variété fascinante des mécanismes évolutifs que les plantes ont développés pour assurer leur succès reproducteur dans divers environnements.

Par exemple, les Malpighiaceae ont été influencées par une relation mutualiste avec les abeilles collectrices d’huile, favorisant l’allogamie et générant une dépendance aux pollinisateurs. En revanche, chez les Elatinaceae, la tendance est inverse : les fleurs ont tendance à ne pas dépendre des pollinisateurs externes et à recourir à l'autogamie comme stratégie de reproduction. Cette stratégie peut avoir été créée pour assurer la reproduction et l'établissement dans des contextes où la disponibilité des pollinisateurs externes peut être limitée.

L'exploration des caractères floraux de ces deux familles fraternelle, où diverses stratégies de reproduction sexuelle expliquent des divergences morphologiques notables, met en évidence la diversité des mécanismes évolutifs qui ont émergé en réponse à différentes pressions sélectives. Ces résultats soulignent l’importance des analyses anatomiques comparatives axées sur les relations phylogénétiques, non seulement pour proposer des hypothèses évolutives mais également pour mieux comprendre les processus qui ont façonné la diversité végétale.

LIRE L'ARTICLE:

Bonifácio, SKV, Amorim, AM & Oliveira, DMT L'anatomie florale indique que l'autogamie est une voie évolutive possible chez les Elatinaceae (Malpighiales). Système d'usine Evol309, 34 (2023). https://doi.org/10.1007/s00606-023-01872-0

Anderson Alvarado

Anderson est un biologiste qui s'intéresse au développement et à l'anatomie florale, principalement au sein de la famille des Fabacées. Il étudie actuellement les processus d'ontogenèse florale chez les lignées à fleurs non papilleuses appartenant à la sous-famille des Papilionoïdes (Fabacées), un groupe basal.

Traduction espagnole et portugaise par Anderson Alvarado.

Image de couverture par Julia Kruse, Wikicommons.