L’histoire perdue de l’Antarctique révélée dans l’ADN des poulpes

Les gènes du poulpe présentent des signatures d’un effondrement de la calotte glaciaire et mettent en garde contre un avenir précaire

Il y a environ 100 000 ans, les scientifiques estiment que la vaste calotte glaciaire occidentale de l’Antarctique s’est effondrée, ouvrant temporairement des voies d’eau entre un trio de mers entourant le continent. Après une enquête qui à durée 33 ans, une nouvelle preuve de ce scénario provient d’une source étonnante : l’ADN des poulpes.

/// Les informations génétiques contenues dans les génomes du poulpe de Turquet, tel que celui-ci, offrent des pistes pour comprendre l’évolution passée d’une calotte glaciaire antarctique et, par conséquent, anticiper son avenir. ///

INTRODUCTION

Une créature fascinante, la pieuvre, se distingue par sa tête imposante, ses huit bras tentaculaires, trois cœurs, neuf cerveaux, et l’absence de squelette. Un spécimen en particulier, la pieuvre de Turquet, ou Pareledone turqueti selon la nomenclature scientifique, dévoile des informations préoccupantes sur notre avenir.

Les chercheurs de la James Cook University (Australie) ont publié dans la revue Science leurs travaux portant sur cette espèce de pieuvre évoluant dans la région antarctique. Leur analyse de l’ADN de spécimens provenant des mers de « Weddell, d’Amundsen et de Ross » a révélé des échanges de matériel génétique pendant la dernière période interglaciaire, bien que ces mers soient actuellement séparées par la glace. Ces découvertes suggèrent l’existence de voies maritimes ouvertes à cette époque.

Les conclusions des scientifiques indiquent que l’effondrement probable de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental remonte à environ 120 000 ans. À cette époque, les températures terrestres étaient estimées à être situées entre 0,5 et 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels, évoquant un climat similaire à celui observé actuellement.

Cette constatation suggère que l’Antarctique pourrait être plus susceptible d’atteindre un point critique et de subir un nouvel effondrement que ce que les chercheurs envisageaient précédemment. Les implications désastreuses de cette hypothèse incluraient une élévation du niveau de la mer estimée entre 3,5 et 5 mètres. Bien que certaines incertitudes persistent, telles que la contribution relative de l’augmentation des températures à l’effondrement passé de la calotte, ainsi que la vitesse de la montée du niveau de la mer à cette période, les chercheurs comparent cette découverte à un nouveau schéma superposé sur une structure déjà précaire.

URGENCE CLIMATIQUE : Une analyse de l’ADN des poulpes de l’Antarctique révèle que la calotte polaire pourrait fondre plus rapidement que prévu.

L’effondrement de la calotte glaciaire a permis à des populations de pieuvres de Turquet (Pareledone turqueti) séparées depuis longtemps d’interagir génétiquement pendant des milliers d’années ; lorsque la calotte s’est reformée, les animaux ont été à nouveau isolés, une histoire enregistrée dans les gènes de ces créatures marines, c’est ce que rapportent aujourd’hui des chercheurs après une vaste investigation sur place. Ce travail renforce également les préoccupations selon lesquelles une importante élévation du niveau de la mer pourrait être imminente pour notre planète.

« C’est une approche vraiment créative » pour découvrir l’histoire perdue de l’Antarctique, déclare une géologue de l’Université du Wisconsin-Madison, spécialisée dans les niveaux marins anciens mais non impliquée dans l’étude.

Il y a environ 129 000 à 116 000 ans, une période chaude appelée le dernier interglaciaire a offert à notre planète une brève pause entre plusieurs millions d’années de périodes glaciaires. La température moyenne de la planète était d’environ 0,5 °C plus chaude qu’aujourd’hui, et les projections climatiques prévoient qu’elle le sera à nouveau dans quelques décennies. Le niveau mondial de la mer était également de 5 à 10 mètres plus élevé qu’actuellement. De nombreux scientifiques estiment que l’effondrement de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental et la fonte qui en a résulté pourraient en avoir été la principale raison.

Des preuves géologiques suggèrent que cet effondrement s’est produit au moins une fois au cours des derniers millions d’années, peut-être pendant le dernier interglaciaire. Suite à quoi une équipe de biologistes pensait pouvoir trouver des preuves supplémentaires en analysant l’ADN de créatures actuellement séparées par la calotte glaciaire. C’est là qu’intervient la pieuvre de Turquet, un céphalopode avec un corps d’environ la longueur d’un crayon, sans inclure ses bras. L’animal vit tout autour de l’Antarctique dans des eaux allant jusqu’à 1 kilomètre de profondeur, se nourrissant de vers poilus, de crustacés amphipodes et d’autres petits invertébrés.

Les chercheurs de la nouvelle étude ont prélevé de petits échantillons de tissus sur 96 pieuvres collectées sur 33 ans, dont beaucoup étaient des prises accessoires de navires de pêche. À partir de ces échantillons, l’équipe a extrait et séquencé l’ADN des animaux.

Sally Lau, généticienne évolutive à l’Université James Cook, a examiné de larges schémas de marqueurs génétiques appelés polymorphismes mononucléotidiques (SNP) pouvant être utilisés pour subdiviser les pieuvres en populations distinctes. Ensuite, elle a élaboré des modèles démographiques pour tester différents scénarios d’interfécondation entre les anciennes pieuvres qui auraient donné lieu à leurs schémas génétiques actuels. Le modèle supposait que plusieurs millions d’années auparavant, avant les périodes glaciaires, quatre populations de pieuvres – celles vivant dans la mer de Weddell, la mer d’Amundsen, la mer de Ross et en Antarctique de l’Est – étaient toutes connectées par les courants océaniques entourant l’Antarctique, maintenant des populations génétiquement similaires les unes aux autres. Mais après la croissance de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, ces populations sont devenues isolées les unes des autres et ont commencé à accumuler des différences génétiques. La calotte glaciaire s’agrandit lorsque la température mondiale baisse, créant plus de glace, ce qui abaisse le niveau de la mer.

Lau a utilisé ses modèles pour prédire comment les différentes conditions de la calotte glaciaire pendant le dernier interglaciaire auraient affecté les génomes des pieuvres. Selon un scénario, l’effondrement aurait permis à trois des populations de se réunir une fois de plus via des voies navigables, laissant les pieuvres de l’Antarctique de l’Est isolées. Un autre scénario supposait que la calotte glaciaire s’était effondrée seulement partiellement, ne rejoignant que les populations des mers de Weddell et d’Amundsen. Un troisième scénario envisageait que la calotte glaciaire soit restée intacte et que les populations soient restées isolées les unes des autres jusqu’à nos jours.

Après avoir effectué des milliers de simulations du modèle, Lau a constaté que le scénario d’effondrement total de la calotte glaciaire correspondait le mieux aux schémas de SNP observés dans les génomes des pieuvres aujourd’hui. Sur la base des temps de génération moyens des animaux et des taux de mutation, les chercheurs ont calculé que ces différentes populations de pieuvres ont repris l’interfécondation entre 139 000 et 54 000 ans environ.

Les résultats sont cohérents avec les preuves géologiques croissantes qui soutiennent l’effondrement de la calotte glaciaire. En 2019, par exemple, un navire de forage scientifique a extrait des carottes de sédiments de l’Alley des Icebergs, une principale voie de sortie pour les icebergs de l’Antarctique se dirigeant vers le nord. Les carottes montrent une augmentation significative des débris transportés par les icebergs pendant le dernier interglaciaire, renforçant la probabilité d’un effondrement massif pendant cette période, explique Claire Jasper, étudiante diplômée à l’Université Columbia, qui a présenté les travaux la semaine dernière lors d’une réunion de l’Union américaine de géophysique. Les nouvelles données génomiques des pieuvres, ajoute-t-elle, constituent une « preuve assez convaincante qu’un effondrement complet s’est produit ».

Les résultats soulignent l’importance de comprendre comment les conditions climatiques actuelles affectent la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, explique Dutton. « Cela nous dit que nous devons prendre cette vue d’ensemble au sérieux ». Le réchauffement continu des océans, alimenté par les émissions de gaz à effet de serre, pourrait déstabiliser la partie immergée de la calotte glaciaire. Pour réduire le risque d’un nouvel effondrement, dit-elle, « Nous ne pouvons pas simplement remettre à plus tard et attendre de faire des réductions d’émissions dans 5 ans, 10 ans. Cela exige vraiment que nous le fassions maintenant ».

(fig – 1) – Les pieuvres de Turquet n’ont pas été fixées de part et d’autre de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental depuis la dernière période interglaciaire. (fig – 2) – Au cours de la dernière période glaciaire, le niveau de la mer était de 5 à 10 mètres (16 à 33 pieds) plus élevé qu’il ne l’est aujourd’hui. La fonte de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental pourrait avoir été un contributeur majeur à cette augmentation.