Les hippocampes sont des nageurs extrêmement pauvres. Étonnamment, cependant, ils peuvent être trouvés dans tous les océans du monde. Sur la base de près de 360 génomes d’hippocampes différents, un groupe de chercheurs a étudié comment ces poissons spéciaux ont pu se propager avec succès dans le monde entier. Sur la base d’un arbre évolutif de 21 espèces, il a été possible de reconstruire les routes de dispersion des hippocampes dans le monde et d’expliquer où et quand de nouvelles espèces ont émergé. La collaboration internationale de recherche impliquant l’équipe de recherche dirigée par le biologiste évolutionniste le professeur Axel Meyer de l’Université de Constance et des chercheurs de Chine et de Singapour a pu identifier les facteurs qui ont conduit au succès de l’hippocampe dans une perspective de biologie du développement: sa rapidité à s’adapter en , par exemple, des épines évoluant à plusieurs reprises dans la peau et ses taux rapides d’évolution génétique.
Hippocampes du genre Hippocampusest apparu il y a environ 25 millions d’années dans la région indo-pacifique des syngnathes, leurs plus proches parents. Et tandis que ces derniers nagent généralement assez bien, les hippocampes n’ont pas de nageoire pelvienne et caudale et ont plutôt développé une queue préhensile qui peut être utilisée, par exemple, pour s’accrocher aux algues ou aux coraux. Au début, ils se sont séparés en deux groupes principaux. «Un groupe est resté principalement au même endroit, tandis que l’autre s’est répandu dans le monde entier», explique le Dr Ralf Schneider, qui est maintenant chercheur postdoctoral au GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, et a participé à l’étude tout en travaillant comme doctorant dans l’équipe de recherche d’Axel Meyer. Dans leurs eaux d’origine de l’Indo-Pacifique, les espèces restantes se sont diversifiées dans un environnement insulaire unique, tandis que l’autre groupe a fait son chemin dans l’océan Pacifique via l’Afrique, l’Europe et les Amériques.
Voyager à travers le monde en radeau
La quantité particulièrement importante de données collectées pour l’étude a permis à l’équipe de recherche de créer un hippocampe particulièrement fiable montrant les relations entre les espèces et les routes de dispersion mondiales de l’hippocampe. Le biologiste évolutionniste, le Dr Schneider, déclare: «Si vous comparez les relations entre les espèces aux courants océaniques, vous remarquez que les hippocampes ont été transportés à travers les océans». Si, par exemple, ils étaient menés en mer pendant les tempêtes, ils utilisaient leur queue agrippante pour s’accrocher à tout ce qu’ils pouvaient trouver, comme un morceau d’algue ou un tronc d’arbre. Ce sont des endroits où les animaux pourraient survivre longtemps. Les courants balayaient souvent ces «radeaux» sur des centaines de kilomètres à travers l’océan avant qu’ils ne débarquent quelque part où les hippocampes pourraient descendre et trouver une nouvelle maison.
Étant donné que les hippocampes existent depuis plus de 25 millions d’années, il était important de tenir compte du fait que les courants océaniques ont changé au fil du temps à mesure que les plaques tectoniques se déplaçaient. Par exemple, il y a environ 15 millions d’années, l’océan Téthys était presque aussi vaste que la mer Méditerranée d’aujourd’hui. Du côté ouest, là où se trouve aujourd’hui le détroit de Gibraltar, il est relié à l’océan Atlantique. Du côté est, là où se trouve aujourd’hui la péninsule arabique, elle menait à l’océan Indien.
Les changements tectoniques modifient les courants océaniques
Les chercheurs ont pu souligner, par exemple, que les hippocampes étaient capables de coloniser l’océan Téthys via la mer d’Oman juste avant que les plaques tectoniques ne bougent et isolent la connexion orientale. Le courant qui en a résulté s’écoulant vers l’ouest vers l’océan Atlantique a amené des hippocampes en Amérique du Nord. Quelques millions d’années plus tard, cette connexion occidentale s’est également fermée et tout l’océan Téthys s’est desséché. Ralf Schneider: «Jusqu’à présent, il n’était pas clair si les hippocampes de l’Atlantique avaient tous retracé leur lignée à des espèces de la mer d’Oman qui avaient voyagé vers le sud le long de la côte est de l’Afrique, autour du cap de Bonne-Espérance et à travers l’océan Atlantique sud pour atteindre le sud Amérique. Nous avons découvert qu’une deuxième lignée d’hippocampes avait fait exactement cela, quoique plus tard ».
Puisque l’équipe de recherche a recueilli 20 échantillons d’animaux de chaque habitat, il a également été possible de mesurer la variation génétique entre les individus. Et cela révèle généralement: plus la variation est grande, plus la population est grande. «Nous pouvons reconstituer l’âge d’une variation en fonction de son type. Cela permet de calculer la taille de la population à différents moments dans le temps », explique le biologiste évolutionniste. Ce calcul révèle que la population qui a traversé l’océan Atlantique vers l’Amérique du Nord était très petite, ce qui étaye l’hypothèse qu’elle proviendrait de seulement quelques animaux amenés par les courants océaniques tout en s’accrochant à un radeau. Les mêmes données ont également montré que, même aujourd’hui, des hippocampes d’Afrique traversent le sud de l’océan Atlantique et introduisent leur matériel génétique dans la population sud-américaine.
Adaptation rapide et flexible Les
hippocampes se sont non seulement répandus dans le monde entier en voyageant avec les courants océaniques, mais ils étaient également étonnamment bons pour s’installer dans de nouveaux habitats. Les hippocampes ont considérablement modifié des génomes et, tout au long de leur évolution, ils ont perdu de nombreux gènes, en sont apparus avec de nouveaux ou en ont obtenu des doublons. Cela signifie: les hippocampes changent très rapidement par rapport aux autres poissons. C’est probablement la raison pour laquelle différents types d ‘«épines osseuses» ont évolué rapidement et indépendamment les uns des autres qui protègent les hippocampes de la prédation dans certains habitats.
Certains des gènes identifiés présentent des modifications particulières pour certaines espèces, mais ils ne sont pas les mêmes pour toutes les espèces. De multiples sélections rapides et indépendantes ont conduit au développement d’épines, et bien que les mêmes gènes jouent un rôle dans ce développement, différentes mutations étaient responsables. Cela montre que les hippocampes plus lents et sessiles étaient particulièrement capables de s’adapter rapidement à leur environnement. C’est l’une des principales raisons invoquées par l’équipe de recherche pour que les hippocampes réussissent à coloniser de nouveaux habitats.
