La curiosité : moteur fondamental de l'adaptation des animaux

La façon dont les animaux réagissent à des stimuli inconnus ou nouveaux est un aspect essentiel de leur condition physique. Leurs réactions lorsqu'ils se trouvent dans un nouvel environnement ou qu'ils interagissent avec de nouveaux prédateurs, partenaires ou concurrents potentiels et ressources alimentaires peuvent avoir un impact significatif sur leur survie et leur reproduction. Cela implique que différentes réponses comportementales peuvent être favorisées dans différents contextes écologiques. En particulier, parmi les différents types de comportement qu'un animal peut manifester, on trouve la curiosité. Cette dernière constitue un trait de personnalité essentiel qui influence l'adaptation et la survie des animaux.

Cet aspect du caractère a été récemment examiné dans une recherche dont les résultats ont été publiés dans la revue Science. Le site d'étude est le lac Tanganyika, une étendue d'eau située au cœur de l'Afrique, qui sert de laboratoire naturel où l'on peut étudier la grande biodiversité présente. Dans le lac, on trouve de nombreuses espèces de cichlidés qui se distinguent par une extraordinaire variété de formes, de régimes alimentaires, d'habitats et de colorations. Ce large éventail de caractéristiques leur permet de s'adapter et de se spécialiser dans différents rôles écologiques au sein d'un même environnement lacustre. Comme on soupçonne depuis longtemps que la curiosité joue également un rôle dans la formation de nouvelles espèces et donc dans la biodiversité, une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Walter Salzburg de l'université de Bâle, a étudié ces poissons pour explorer le rôle des différences comportementales dans leur adaptation à différentes niches écologiques.

Pendant neuf mois, le premier auteur, le Dr Carolin Sommer-Trembo, a enregistré le "comportement exploratoire" de 57 espèces différentes de cichlidés le long des rives sud du lac Tanganyika. Pour ce faire, la zoologiste a enregistré sur vidéo le comportement des quelque 700 cichlidés capturés dans le lac une fois qu'ils ont été déplacés dans un nouvel environnement (de grands bassins expérimentaux). Après la partie expérimentale qui lui a permis de collecter toutes les données nécessaires, les poissons ont été relâchés dans leur environnement naturel sur le site de capture spécifique.

La chercheuse a analysé chaque vidéo individuelle pour évaluer comment chaque espèce s'était adaptée à ces nouveaux environnements. Elle a notamment déterminé les zones de l'étang expérimental explorées par chaque poisson sur une période de 15 minutes. Il en a déduit que, dans l'ensemble, de grandes différences de comportement exploratoire ont été observées entre les différentes espèces de poissons. Cela montre qu'il existe un lien étroit entre le comportement, la préférence pour l'habitat et les caractéristiques physiques. En particulier, il a été constaté que les cichlidés de grande taille vivant près des côtes faisaient preuve d'une plus grande curiosité que leurs homologues aux lignes plus longues vivant en eaux libres.

Il est donc évident qu'il existe des différences entre les différentes espèces de poissons au niveau comportemental et, par conséquent, au niveau adaptatif. Cependant, la génétique sous-jacente à la variation comportementale adaptative est généralement mal comprise. Pour combler cette lacune, une analyse génétique a été menée dans le cadre de l'étude afin de comprendre les différences comportementales observées chez les cichlidés. L'équipe de recherche a collaboré avec le Dr Milan Malinsky de l'Université de Berne pour développer une nouvelle méthode d'analyse génomique qui leur a permis de comparer les données entre différentes espèces.

Grâce à cette nouvelle méthodologie, les chercheurs ont identifié une variante génétique dans le génome des cichlidés qui présente une corrélation presque parfaite avec le comportement exploratoire. Ils ont notamment observé unSNP (Single Nucleotide Polymorphism) où les espèces ayant un "T" (thymine) dans cette zone génomique font preuve d'une curiosité particulière. En revanche, celles qui ont un "C" (cytosine) ont un comportement moins exploratoire. En outre, en utilisant une technologie avancée d'édition génétique, les chercheurs ont pu induire des mutations dans cette région spécifique de l'ADN, augmentant ainsi la curiosité des cichlidés. L'équipe a également eu recours à l'intelligence artificielle pour obtenir des informations prédictives sur le comportement exploratoire d'espèces de cichlidés qui n'avaient pas été étudiées auparavant.

Il est intéressant de noter que la variante génétique identifiée est située à proximité du gène cacng5b qui est également présent chez d'autres vertébrés, y compris les humains. La particularité de ce gène réside dans le fait qu'il est associé à des affections neurologiques et psychiatriques, telles que la schizophrénie et les troubles bipolaires, qui peuvent à leur tour être liés à des troubles de la personnalité. Cela signifie que les résultats de cette recherche dépassent les frontières du lac Tanganyika car ils pourraient également être utiles dans le domaine de la santé humaine.

Les cichlidés sont un groupe remarquablement diversifié de poissons d'eau douce que l'on trouve principalement dans les régions tropicales d'Afrique, d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud. En particulier, on pense que le groupe de cichlidés le plus phénotypiquement diversifié au monde se trouve dans le lac Tanganyika, le plus ancien des grands lacs d'Afrique de l'Est, ainsi que le plus grand lac d'eau douce d'Afrique en termes de volume d'eau (32 600 km 2 avec une profondeur maximale de 1 470 m). Néanmoins, il occupe la troisième place en termes de richesse en espèces, derrière les lacs Malawi et Victoria. L'extraordinaire richesse en espèces de ces lacs est souvent le produit d'une radiation adaptative intralacustre, au cours de laquelle un ancêtre commun se diversifie rapidement en nouvelles espèces phénotypiquement distinctes, qui occupent certaines niches écologiques. C'est pourquoi ces endroits abritent une grande variété de poissons cichlidés et autres.

La diversité physique des cichlidés est stupéfiante : leur taille varie considérablement, de quelques centimètres à plus de 30 centimètres de long. Leur corps peut être mince et allongé ou court et trapu, adapté aux différents types de flux d'eau et aux pressions de prédation. La coloration des cichlidés est tout aussi variée et joue souvent un rôle important dans les rituels d'accouplement. Les couleurs vives peuvent attirer les partenaires ou intimider les rivaux. Mais ce n'est pas tout : ces animaux présentent un large éventail de comportements distincts. Certaines espèces, par exemple, sont réputées pour leurs danses nuptiales complexes et leurs comportements reproductifs élaborés, notamment l'éclosion par la bouche, au cours de laquelle la femelle ou parfois même le mâle porte des œufs fécondés dans sa bouche pour les protéger jusqu'à l'éclosion. D'autres ont développé des stratégies d'alimentation uniques, comme le grattage des algues ou l'ouverture des coquilles.

Malgré leur remarquable capacité d'adaptation, de nombreuses espèces de cichlidés sont menacées par les changements environnementaux, tels que la pollution, la perte d'habitat et l'introduction d'espèces non indigènes. Compte tenu de la grande variété d'espèces existantes et des différentes niches qu'elles occupent, la présence de ces poissons revêt une importance écologique significative. En outre, ils constituent un groupe modèle clé pour les études de biologie évolutive, en particulier pour comprendre le processus de spéciation, par lequel de nouvelles espèces se développent. Leurs taux rapides de spéciation et leurs diverses formes d'adaptation en font un groupe idéal pour étudier l'évolution génétique, écologique et comportementale. Dans l'ensemble, les cichlidés contribuent non seulement de manière significative à la biodiversité de leurs habitats d'origine, mais fournissent également des informations précieuses sur les processus évolutifs qui sont à l'origine de la diversité de la vie sur Terre.