Des bactéries montrent comment se développe la biodiversité et où elle s’arrête
Une simulation par ordinateur de l’émergence de nouvelles espèces de bactéries montre que deux hypothèses apparemment contradictoires sur la richesse des espèces sont en fait compatibles.
Tout écosystème héberge une variété d’organismes vivants différents. Mais à un certain moment, il n’y a plus de place pour de nouvelles espèces. Les scientifiques sont toutefois divisés sur le pourquoi. Certains estiment que la limite est définie par les ressources disponibles dans l’environnement – ou plutôt leur manque. D’autres favorisent l’hypothèse que « la diversité engendre la diversité », à savoir que l’interaction d’espèces existantes crée de nouvelles niches écologiques qui offrent à leur tour un habitat pour de nouvelles espèces. Et que cela s’arrête quand toutes les niches sont occupées.
Des scientifiques de l’Université de Zurich et de l’Institut suisse de bioinformatique à Lausanne ont maintenant testé les deux hypothèses avec un modèle informatique. Ils ont alimenté ce programme avec des milliers de réactions biochimiques leur permettant de simuler les processus métaboliques de mille espèces de bactéries connues. En partant d’une unique espèce bactérienne et d’une seule source nutritive, ils ont examiné comment de nouvelles espèces se développaient dans cet environnement.
Les niches d’abord, les ressources ensuite
Ils ont pu établir que les deux hypothèses sont pertinentes – toutefois pas simultanément, mais successivement. D’abord, les bactéries produisent de nouveaux produits métaboliques qui deviennent le moyen de subsistance pour d’autres espèces de bactéries et correspondent donc à de nouvelles niches écologiques. Lorsque ces nouveaux habitats sont occupés, de nouvelles espèces continuent malgré tout à apparaître – jusqu’à ce que les ressources présentes soient épuisées.
Selon le biologiste de l’évolution Andreas Wagner, qui est soutenu par le FNS, des mécanismes analogues jouent certainement un rôle dans le développement de la biodiversité des plantes et des animaux. Toutefois, les interactions sont bien plus complexes chez les organismes supérieurs que dans le monde des bactéries et ne peuvent pas (encore) être simulées par ordinateur.
M. San Roman und A. Wagner: Diversity begets diversity during community assembly until ecological limits impose a diversity ceiling. Molecular Ecology (2021)
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Andreas Wagner
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