Nous nous sommes toujours trompés sur l'évolution des oiseaux

Depuis un certain temps déjà, nous savons que les oiseaux sont en réalité des dinosaures aviens, descendants d'un groupe ayant survécu à l'extinction de masse du Crétacé-Paléogène. Nous savons aussi que les oiseaux ont commencé à évoluer dès les dernières phases du Jurassique, des dizaines de millions d'années avant l'événement qui a conduit à l'extinction des dinosaures non aviens. Malgré cela, il est possible que les chercheurs aient toujours considéré l'arbre généalogique des oiseaux d'un point de vue, pour ainsi dire, erroné. Du moins jusqu'à aujourd'hui.

Un nouvel arbre généalogique pour les oiseaux

Tout commence avec le projet Bird 10.000 Genomes, ou B10K, une initiative internationale visant à séquencer les génomes des plus de 10 000 espèces d'oiseaux existant aujourd'hui. Dans le cadre de ce projet, deux études récentes ont examiné de manière plus spécifique l'arbre généalogique des oiseaux, avec un effort sans précédent dans l'histoire. Les chercheurs ont examiné les relations évolutives de 363 espèces d'oiseaux sur une période de 93 millions d'années et ont publié leurs résultats dans deux revues : PNAS et Nature. Mais de quoi parlent ces recherches ? Et pourquoi sont-elles si révolutionnaires ? Les raisons sont principalement au nombre de trois :

• La méthodologie utilisée. Le laboratoire du professeur Siavash Mirarab de l'Université de Californie a développé un algorithme appelé ASTRAL, capable de déduire les relations évolutives de manière précise et rapide. L'algorithme peut analyser et intégrer de nombreuses données génomiques en très peu de temps.
• La puissance de calcul. L'équipe de Mirarab a pu non seulement utiliser l'algorithme ASTRAL, mais également la puissance de calcul du San Diego Supercomputer Center de l'Université de Californie. De cette manière, il a été possible d'obtenir des résultats appréciables sans devoir attendre de longs délais.
• Le nouvel arbre généalogique des oiseaux. Comme nous l'avons dit, les oiseaux sont des dinosaures aviens ayant survécu à l'extinction il y a 66 millions d'années, mais il a toujours été difficile de comprendre avec certitude comment leur évolution s'est produite. Du moins, semble-t-il, jusqu'à aujourd'hui.

La recherche sur le génome des oiseaux réécrit leur évolution

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Non pas que ce soit la première tentative. Une étude datant de 2014 avait déjà avancé une hypothèse très intéressante selon laquelle les oiseaux pouvaient être distingués en deux groupes différents du point de vue évolutif. D'un côté, il y avait les Columbea – les colombidés et les flamants roses – tandis que de l'autre côté, il y avait les Passerea, tous les autres oiseaux. L'étude avait été menée sur le génome de 48 espèces différentes et semblait confirmer certaines théories évolutives sur les oiseaux modernes.

Les deux études récemment publiées remettent en question cette interprétation, grâce à l'algorithme ASTRAL et au centre de calcul de San Diego. En effet, les chercheurs ont analysé les génomes de 363 espèces d'oiseaux et ont détecté certaines anomalies génétiques qui pourraient expliquer les résultats de 2014. En tenant compte de ces anomalies, il n'est pas possible de diviser l'évolution des oiseaux en deux grands groupes initiaux. Au contraire, les flamants roses se seraient détachés précocement des autres Neoaves, qui ont ensuite subi d'autres différenciations. En résumé, bien que les flamants roses et les Columbiformes semblent étroitement liés selon certaines régions de leur ADN, selon les nouvelles études, ils ne le sont pas dans les régions qui comptent.

Du passé au futur : pourquoi est-il difficile d'étudier l'évolution des oiseaux ?

En un mot : fossiles. La fossilisation de créatures de taille moyenne à petite et aux os creux est plus complexe que la normale, et même la fossilisation normale est extrêmement complexe. Pour cette raison, l'étude de l'évolution des oiseaux nécessite des études sur le génome, d'où l'importance du projet B10K et d'études comme celles récemment publiées dans PNAS et Nature.

Les sections du génome restées inchangées pendant des millions d'années, découvertes par Mirarab et son équipe, ont permis de formuler de nouvelles hypothèses sur l'histoire évolutive des oiseaux, améliorant ainsi la compréhension de ces animaux. De plus, elles ont démontré que l'avenir de la recherche appartient à des algorithmes avancés et à des centres de calcul capables de faire ce qu'un humain ne pourrait pas. Nous en sommes encore qu'au début.