Les éléphants et les mastodontes anciens étaient totalement à l’aise avec le désossage inter-espèces

L’histoire des éléphants – des gigantesques mammouths laineux jusqu’aux pachydermes modernes vivant dans les forêts – est plus compliquée que nous le pensions. Une analyse des génomes des éléphants modernes et anciens montre que le métissage et l’hybridation étaient un aspect important de l’évolution des éléphants.

De nouvelles recherches publiées aujourd’hui dans Proceedings of the National Academy of Sciences montrent que les éléphants anciens étaient en grande partie le produit de croisements entre espèces. Les éléphants – tant ceux de l’ancien temps que ceux qui vivent aujourd’hui – ont été façonnés par cette pratique d’accouplement, mais ce n’est plus quelque chose que les deux espèces restantes d’éléphants pratiquent.

Le croisement entre espèces de mammifères étroitement apparentées est assez courant. De bons exemples aujourd’hui sont les ours bruns et les ours polaires, les orangs-outans de Sumatra et de Bornéo, et les chacals dorés d’Eurasie et les loups gris. L’évolution réussit assez bien à créer de nouvelles caractéristiques avantageuses en utilisant les pouvoirs de la mutation aléatoire, mais il n’y a rien de tel que le croisement, où les caractéristiques de deux espèces différentes se mélangent. En fait, nos anciens ancêtres étaient eux aussi adeptes du métissage, les humains anatomiquement modernes s’amusant avec les Néandertaliens et les Denisoviens. Donc d’une certaine manière, nous sommes aussi une sorte d’espèce hybride.

Les éléphants, comme le souligne la nouvelle étude, partagent un passé similaire – mais dans une mesure non appréciée auparavant.

« Le métissage peut aider à expliquer pourquoi les mammouths ont connu un tel succès dans des environnements si divers et pendant si longtemps, a déclaré Hendrik Poinar, généticien évolutionniste de l’Université McMaster et coauteur de l’étude, dans un communiqué. « De manière importante, ces données génomiques nous disent aussi que la biologie est désordonnée et que l’évolution ne se produit pas de manière organisée et linéaire. »

Pour l’étude, l’auteur principal Eleftheria Palkopoulou de la Harvard Medical School, ainsi que des collègues de McMaster, du Broad Institute du MIT et de Harvard, de l’Université d’Uppsala et de l’Université de Potsdam, ont séquencé 14 génomes de plusieurs espèces d’éléphants vivants et éteints, dont plusieurs génomes de mammouth laineux, un génome de mammouth colombien (une première scientifique), plusieurs génomes d’éléphants d’Asie, deux génomes d’éléphants de forêt africains, deux génomes d’éléphants à défenses droites, deux génomes d’éléphants de savane africains et, étonnamment, deux génomes de mastodontes américains (qui, techniquement parlant, ne sont pas des éléphants). De façon incroyable, les chercheurs ont pu générer des génomes de haute qualité à partir d’échantillons qui n’ont pas été congelés et qui ont plus de 100 000 ans ; les séquences génétiques ont été extraites de morceaux d’os et de dents trouvés dans des restes bien conservés.

« L’analyse combinée des données de l’ensemble du génome de tous ces anciens éléphants et mastodontes a levé le rideau sur l’histoire des populations d’éléphants, révélant une complexité dont nous n’étions tout simplement pas conscients auparavant », a déclaré Poinar.

Les chercheurs ont également appris que les deux espèces d’éléphants encore vivantes, l’éléphant des forêts et l’éléphant des savanes, ont divergé à partir d’un ancêtre commun il y a environ 2 à 5 millions d’années, mais qu’elles ont vécu dans un isolement quasi complet au cours des 500 000 dernières années. Bien qu’ils vivent dans des habitats voisins, ces éléphants n’aiment pas se mélanger.

« Par observation, les gens savaient que les éléphants de la savane et de la forêt ne se croisaient pas beaucoup. Lorsqu’ils le faisaient, la progéniture ne survivait pas bien », a déclaré à Gizmodo Rebekah Rogers, généticienne évolutionniste à Berkeley qui n’a pas participé à la nouvelle étude. « Cet article nous dit que les éléphants ne se faufilaient pas derrière notre dos ou ne se transmettaient pas les gènes à un taux plus faible. La génétique suggère que les taux de croisements réussis étaient très faibles. »

Rogers a déclaré que le papier nous dit également que ce que nous considérons comme de grandes dissemblances physiques peuvent ne pas être des différences si importantes pour les éléphants.

« Lorsque nous regardons les mammouths par rapport aux éléphants, nous remarquons immédiatement leur fourrure, leur bosse et les différences dans leur système circulatoire », a-t-elle déclaré. « Cet article suggère que nous pouvons voir qu’ils se sont croisés avec plus de succès que les éléphants de la savane africaine et les éléphants de forêt, qui pour nous se ressemblent tellement. »

Rogers est particulièrement ravie que les chercheurs aient pu obtenir des données de séquence génétique pour un éléphant de Bornéo. Ce sont de très petites populations qui ont été isolées pendant un certain temps, et les résultats de la nouvelle étude correspondent à cette réalité en exposant leur très faible diversité génétique.

« C’est une étude plutôt cool », a déclaré à Gizmodo Vincent J. Lynch, un généticien évolutionniste de l’Université de Chicago qui n’a pas participé à la recherche. « Le travail est bon et je ne vois pas de limitations ou de mises en garde sérieuses. La phylogénie qu’ils rapportent est bien étayée. »

Pour Lynch, l’aspect le plus surprenant de l’étude était à quel point l’hybridation ancestrale était en cours dans l’histoire des éléphants, en particulier entre les défenses droites et les mammouths laineux. Il affirme également que cette nouvelle étude est un excellent exemple de science ouverte.

« Le génome de l’éléphant d’Afrique a été rendu public en 2005 et n’est officiellement publié qu’avec cet article », a-t-il déclaré à Gizmodo. « Cela fait 13 ans que nous et d’autres personnes avons pu utiliser le génome de l’éléphant d’Afrique dans nos propres recherches. À l’ancienne, ce génome aurait été conservé derrière des portes fermées, auxquelles seuls quelques privilégiés auraient eu accès. En publiant le génome en 2005, cela donne à la communauté une chance de faire avancer la science pendant que ces auteurs font le dur travail de séquençage de tous ces autres génomes d’éléphants pour leur étude. »

Pour l’avenir, les chercheurs aimeraient explorer comment (et si) l’entremêlement des traits génétiques a pu être avantageux pour l’évolution des éléphants, comme une tolérance accrue aux habitats de taillis et au changement climatique.

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