À mesure que les pollinisateurs se raréfient, les plantes peuvent recourir à l'autofécondation, une stratégie de survie qui s'accompagne de son propre sac de résultats. Cependant, selon une nouvelle étude publiée dans The American Naturalist, ce n'est pas nécessairement une impasse pour les plantes. L'étude, par Kuangyi Xu, suggère que les plantes pourraient s'auto-sauver face à la diminution de la disponibilité du pollen. Grâce à une modélisation éco-évolutive sophistiquée, Xu révèle les conditions dans lesquelles l'autofécondation, motivée par une adaptation immédiate ou une évolution progressive, devient une bouée de sauvetage pour les populations végétales en difficulté. Curieusement, ces plantes pourraient non seulement assurer leur survie, mais aussi éliminer activement les erreurs génétiques nuisibles de leur ADN.
Le travail de Xu révèle un fascinant paradoxe végétal. Alors qu'ils luttent contre les pénuries de pollen dues aux changements environnementaux, l'augmentation de l'autofécondation pourrait être à la fois une aubaine et un fléau pour leur survie. Les modèles présentés par Xu suggèrent que la fréquence d'autopollinisation – le « taux d'autofécondation » – est un élément essentiel de cet exercice d'équilibre.
D'un côté de la médaille, l'autofécondation accrue fournit une assurance reproductive immédiate, une forme de continuité de bricolage pour les espèces végétales. Mais d'un autre côté, cela pourrait exposer des mutations récessives nuisibles, compromettant la santé des plantes et réduisant les chances de survie. L'utilisation du pollen pour l'autofécondation peut également entraîner des coûts. quand tu as eu ton pollen qui attend depuis des lustres, et aucun pollinisateur n'est apparu.
Les recherches de Xu suggèrent que la recette magique pour la survie des plantes est un niveau modéré d'autofécondation, réalisable soit par une adaptation immédiate, soit par une évolution lente. Le besoin d'autofécondation augmente parallèlement à la gravité de la pénurie de pollen.
Ajoutant une nouvelle tournure à l'histoire, Xu postule que sous une légère limitation du pollen, le principal avantage de l'autofécondation n'est peut-être pas l'assurance de la reproduction, mais l'élimination des éléments génétiques nocifs. En cas de limitation sévère du pollen, les deux avantages entrent en jeu, faisant allusion à une stratégie de survie merveilleusement complexe et nuancée dans le monde végétal.
De plus, Xu a découvert que les populations de plantes plus petites nécessitent une augmentation moindre de l'autofécondation pour durer, ce qui suggère que la taille d'une population de plantes joue un rôle important dans la détermination du «taux d'autofécondation» optimal. Dans un monde de plus en plus difficile pour la reproduction des plantes, ils pourraient adopter l'autofécondation comme stratégie de survie délicate.
La rareté du pollen, souvent déclenchée par l'activité humaine et la diminution des populations de pollinisateurs, entrave considérablement la capacité d'une plante à se reproduire. Lorsque de tels changements se produisent, nous nous attendons généralement à ce que l'évolution favorise les caractéristiques qui améliorent le potentiel d'accouplement et les chances de survie d'une plante. Des augmentations des taux d'autofécondation ont été notées en réponse à différents changements environnementaux tels que les perturbations humaines, la fragmentation de l'habitat et les conditions météorologiques extrêmes. Mais il y a un hic.
Bien que l'autofécondation puisse augmenter les chances de survie dans un environnement exigeant, elle a son inconvénient : elle peut entraîner une dépression consanguine, où la progéniture souffre d'une santé réduite en raison de l'exposition à des mutations récessives nocives. Si l'autofécondation aide à la reproduction immédiate, elle peut aussi affaiblir les générations futures. Ainsi, équilibrer les avantages de l'autofécondation et les coûts de la dépression consanguine est crucial pour la survie.
Il existe deux voies principales par lesquelles les taux d'auto-fécondation peuvent augmenter : les changements évolutifs (ajustements génétiques à long terme) et la plasticité phénotypique (réponse instantanée au stress environnemental). Ces deux mécanismes ont leurs avantages et leurs inconvénients, et leurs effets sur la survie des populations végétales ne sont pas entièrement compris. Les recherches de Xu aident à combler ce manque de connaissances, en comparant les effets des deux mécanismes sur la survie des plantes à différents niveaux de pénurie de pollen.
À l'aide de modèles mathématiques et de simulations informatiques, Xu fournit des informations plus approfondies sur la façon dont les populations de plantes s'adaptent aux obstacles tels que la disponibilité réduite du pollen. L'un de ces modèles génère une «probabilité de survie» - une estimation de la probabilité que la population persiste sur une période donnée.
Les mutations délétères qui sont plus récessives provoquent une dépression de consanguinité plus élevée, entraînant une réduction initiale de la forme physique plus forte et prenant plus de temps à être purgées dans les populations à accouplement mixte. Pendant ce temps, les mutations nocives à plus petit effet sont purgées plus lentement et provoquent une réduction plus forte de la forme physique sous l'évolution d'un taux d'auto-fécondation plus élevé. En général, l'adaptation immédiate par la plasticité semble plus bénéfique pour la survie de la population que l'évolution, mais parfois un mélange des deux peut fournir la probabilité de survie la plus élevée.
La force de la plasticité du système d'accouplement varie souvent entre les populations (Koski et al. 2019/XNUMX/XNUMX, Eckert et al. 2011/XNUMX/XNUMX), mais l'évolution de la plasticité du système d'accouplement est sous-étudiée, malgré certaines études sur certains mécanismes particuliers de plasticité tels que l'auto-fécondation retardée (revue dans Goodwillie et Weber (2018)). Les résultats actuels suggèrent qu'il est important que les études sur l'évolution de la plasticité incorporent les interactions entre la dépression consanguine, la charge génétique et la dynamique stochastique de la limitation du pollen.
Noël 2023
LIRE L'ARTICLE
Xu, K. (2023) «Sauvetage de population par une augmentation du taux d'autofécondation sous limitation pollinique : plasticité vs évolution, " Le naturaliste américain. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1086/725425.
