Une nouvelle chronologie des insectes montre que ces créatures ont évolué pour la première fois il y a 479 millions d’années – plus tôt que ce que l’on soupçonnait auparavant – et que leur apparition a coïncidé avec les premières plantes terrestres de la Terre.
L’arbre de vie révisé des insectes, également appelé phylogénie, aide les scientifiques à répondre à certaines des questions de longue date concernant l’origine de ces arthropodes très divers et extrêmement importants. Mais la construction de la phylogénie n’a pas été une sinécure. Les insectes sont de loin le groupe d’animaux le plus riche en espèces de la planète, et les chercheurs impliqués ont dû utiliser plusieurs superordinateurs pour traiter toutes leurs données génétiques.
Bernard Misof du Musée Koenig de Bonn, en Allemagne, Xin Zhou du BGI de Shenzen, en Chine, et Karl Kjer de l’Université Rutgers de New Brunswick, dans le New Jersey, ainsi que des collègues du monde entier, ont créé un projet connu sous le nom de 1KITE pour y parvenir. Les résultats du groupe apparaissent dans le numéro du 7 novembre de Science.
« Très peu de logiciels pourraient même charger nos données sans planter », a déclaré Kjer. « Les insectes sont si abondants que, dans les écosystèmes terrestres, ils consomment plus en termes de biomasse que les vertébrés. »
« En fait, les insectes sont si dominants qu’il est difficile d’imaginer un quelconque type de vie terrestre sur Terre qui n’ait pas été façonné par eux », a-t-il ajouté. « J’essaie d’en trouver une… Peut-être les pingouins ? Ils n’ont peut-être pas besoin d’insectes en Antarctique, mais je pense que tout le reste en a besoin. »
Les chercheurs ont dû collecter des échantillons d’ADN frais de tous les principaux ordres d’insectes qui existent aujourd’hui. Mais l’équipe 1KITE a pu accomplir cet exploit en un an environ, ce qui a permis aux chercheurs d’analyser 1 478 différents gènes codant pour des protéines d’insectes – ainsi que quelques gènes de leurs proches parents arthropodes – et de comparer leurs données au registre fossile des insectes.
« Cela n’a fonctionné que parce que nous pouvions compter sur un réseau d’amateurs et de professionnels pour collecter chaque espèce phylogénétiquement importante dans le projet », a déclaré Misof.
« Les insectes ont fait à peu près tout en premier. Ils ont été les premiers à former des sociétés sociales, à cultiver et à chanter – à peu près tout ce que vous pouvez imaginer. »
Karl Kjer
« L’avènement rapide de la technologie de séquençage de nouvelle génération et de l’informatique nous a également permis de produire d’énormes quantités de données de séquence qui étaient informatives pour la construction phylogénétique », a expliqué Zhou. « Cela n’était pas possible dans le passé, lorsque les gènes devaient être amplifiés et séquencés un par un. »
La nouvelle chronologie révèle que les insectes sont probablement apparus au début de l’Ordovicien, et que leur apparition a coïncidé avec les premières plantes terrestres de la Terre. Ainsi, les chercheurs suggèrent que la diversification des insectes a joué un rôle important dans le façonnement des premiers écosystèmes terrestres de la planète – et vice versa.
L’équipe du 1KITE propose également que le vol des insectes soit apparu il y a environ 406 millions d’années, alors que les écosystèmes terrestres devenaient plus complexes. Ils affirment que la radiation des plantes à fleurs s’est accompagnée d’une explosion de la diversité des insectes volants, tels que les abeilles, les guêpes et les papillons.
« Les ailes étaient la clé du succès des insectes », a déclaré Kjer. « Elles ont transformé un environnement bidimensionnel en un environnement tridimensionnel. »
La chronologie des chercheurs montre que la plupart des espèces d’insectes modernes sont nées il y a environ 345 millions d’années. Parmi ces espèces modernes, les poux parasites ne se sont diversifiés qu’après l’apparition d’hôtes aviaires et mammaliens, un résultat qui contredit la théorie selon laquelle ils sont apparus sur des dinosaures non aviaires à plumes.
La variété de cafards et de termites que nous voyons aujourd’hui a probablement évolué dans le sillage de l’extinction de masse du Permien, la seule extinction de masse connue des insectes, qui s’est produite il y a environ 252 millions d’années.
« Cependant, la véritable diversité des insectes n’est pas apparue avant Holométabole », a déclaré Kjer, faisant référence à la sous-classe d’insectes qui subissent une métamorphose complète, y compris les papillons et les coléoptères. « Les insectes holométaboles ont des stades de vie très distincts, avec des larves spécialisées pour se nourrir et se cacher et des adultes spécialisés pour s’accoupler et se disperser, ce qui signifie qu’ils peuvent concevoir leurs formes corporelles sur mesure pour ce dont ils ont besoin quand ils en ont besoin. »
« Les insectes ont fait à peu près tout en premier », selon Kjer. « Ils ont été les premiers à former des sociétés sociales, à cultiver, à chanter – à peu près tout ce que vous pouvez imaginer. »