La plus grande plante du monde est une herbe marine autoclonée en Australie
Une nouvelle étude révèle que l’herbe marine de Shark Bay, au large de l’Australie occidentale, pourrait être la plus grande plante du monde, couvrant 77 miles carrés de fond marin, après s’être clonée pendant 4 500 ans
La plus grande plante du monde est une vaste prairie d’herbes marines en Australie
L’analyse génétique a révélé que les champs sous-marins d’herbes marines vertes ondulantes sont un seul organisme couvrant 70 miles carrés (180 kilomètres carrés) en se reproduisant sur 4 500 ans.
La recherche a été publiée mercredi dans les Actes de la Royal Society B.
Les scientifiques ont confirmé que la prairie était un organisme unique en échantillonnant et en comparant l’ADN des pousses d’herbes marines à travers le lit, a écrit Jane Edgeloe, co-auteur de l’étude et biologiste marine à l’Université d’Australie-Occidentale.
Une variété de plantes et certains animaux peuvent se reproduire de manière asexuée. Il y a des inconvénients à être des clones d’un seul organisme, comme une sensibilité accrue aux maladies, mais « le processus peut créer des » monstres pleins d’espoir « » en permettant une croissance rapide, ont écrit les chercheurs.
Les scientifiques appellent la prairie de l’herbe à ruban de Poséidon « le clone connu le plus répandu sur Terre », couvrant une zone plus grande que Washington.
Bien que l’herbier marin soit immense, il est vulnérable. Il y a dix ans, les herbiers couvraient sept milles carrés supplémentaires, mais les cyclones et la hausse des températures des océans liés au changement climatique ont récemment tué près d’un dixième de l’ancien herbier marin.
Estimée avoir au moins 4 500 ans, la Posidonia australis de Shark Bay couvre une zone plus grande que Washington DC.Une prairie abritant des milliers d’espèces vient d’être révélée comme étant le plus grand clone du monde.
Mesurant plus de 180 kilomètres carrés, les prairies de Posidonia australis à Shark Bay, en Australie, font partie d’un individu génétiquement identique. Jusqu’en 2010, la prairie mesurait 200 kilomètres carrés, mais depuis lors, les cyclones et les vagues de chaleur ont tué une partie des herbiers.
La doctorante Jane Edgeloe, auteure principale d’un article annonçant la découverte, a échantillonné des pousses d’herbes marines de l’autre côté de la baie pour en déduire l’empreinte génétique de la plante.
Le co-auteur, le Dr Elizabeth Sinclair, ajoute : « Shark Bay est un environnement assez unique qui est en grande partie intact et qui l’est resté pendant un certain temps, ce qui a conduit à son inscription au patrimoine mondial. Il est en grande partie protégé de l’océan qui offre un environnement assez calme pour que la plante puisse continuer à pousser.
«Cela pourrait aider à expliquer pourquoi le clone est si grand. Il est possible qu’il y en ait un plus grand, car il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas sur notre monde naturel.
Bien que la prairie de P. australis ait survécu à des événements météorologiques extrêmes ces dernières années et ait commencé à se rétablir, on craint qu’elle ne périsse à mesure que les températures mondiales continuent d’augmenter.Les plus grands et les plus anciens clones du monde
Être un clone peut être problématique pour un organisme, car une maladie qui affecte un individu les affectera probablement tous.
Par exemple, la Gros Michel a été la banane la plus consommée au monde pendant plus d’un siècle et a été largement cultivée par reproduction asexuée. Cependant, la maladie fongique de Panama a décimé les plantations dans les années 1950, ce qui a poussé les producteurs à se tourner vers la banane Cavendish.
Malgré cela, les organismes clonaux comptent parmi les plus grands au monde. Pando est le nom donné à un groupe d’environ 40 000 trembles dans l’Utah, aux États-Unis, qui sont tous des clones d’un seul organisme et partagent le même système racinaire.
Pendant ce temps, les prairies de Posidonia oceanica clonale trouvées autour de l’île de Formentera dans la mer Méditerranée ont au moins 12 500 ans mais peuvent avoir des dizaines de milliers d’années de plus.
Le secret du succès de P. australis à Shark Bay réside peut-être dans sa génétique. Les chercheurs ont découvert que l’herbe de mer est un organisme polyploïde, avec le double du nombre normal de chromosomes.
« Les organismes diploïdes, comme vous et moi, n’héritent que de la moitié du génome de leurs parents, alors que cet herbier en possède la totalité », explique Elizabeth. «Nous soupçonnons que cela donne à la plante un avantage sur un organisme diploïde car elle possède tous les gènes qui l’aident à survivre dans son environnement actuel, ainsi que davantage de gènes qui pourraient l’aider à survivre dans d’autres.
«La reproduction clonale garantit que les herbiers conservent la même génétique, car la reproduction sexuée dans un organisme diploïde conduit à de nouvelles combinaisons de gènes. Alors que certains conduiront à de nouvelles adaptations et à un avantage, d’autres le désavantageront.
La composition génétique des herbiers est bien adaptée à Shark Bay, qui est protégée des houles océaniques qui pourraient briser la plante et l’aider à tolérer une large gamme de températures et de salinités. Mais le changement climatique pourrait constituer une menace pour l’avenir de cet énorme organisme.
Comment le changement climatique affecte-t-il les herbiers ?
À Shark Bay, environ 36 % des herbiers marins ont été endommagés par cette vague de chaleur, l’écosystème se remettant encore aujourd’hui. Les dommages causés aux herbiers marins ont probablement libéré dans l’atmosphère une partie du carbone enfermé à l’intérieur, tout en affectant les animaux qu’ils abritent.
« Shark Bay abrite une mégafaune telle que des dugongs, des tortues et des dauphins ainsi que des milliers d’espèces de poissons », déclare Jane. «Lorsque les herbiers sont affectés par le changement climatique, tous les animaux à un niveau trophique supérieur sont affectés.
«Comme cette herbe marine clonale a survécu à la vague de chaleur marine et s’est rétablie depuis lors, elle semble prometteuse, et peut-être que la fusion de ses génomes parentaux l’a rendue plus résistante au changement climatique.
« Cependant, il existe un seuil climatique. Nous avons mis en place des expériences de surveillance à l’intérieur et à l’extérieur de Shark Bay pour essayer de déterminer ce seuil et de voir comment les organismes de Shark Bay réagiront.
« Bien qu’il y ait eu une certaine reprise, il y a d’autres domaines qui ont besoin d’aide », ajoute Elizabeth. «Une fois que les herbiers ont disparu, le fond marin continue de bouger, ce qui rend difficile le rétablissement des plantes.
« Nous avons travaillé avec les rangers indigènes de Shark Bay, les Malgana, pour déterminer la meilleure façon de restaurer les herbiers marins dans les zones les plus touchées. »
Découvrez la plus grande plante du monde : un seul clone d’herbes marines s’étendant sur 180 km dans la baie Shark en Australie-Occidentale
Ces herbiers sous-marins se développent de deux manières : par reproduction sexuée, qui les aide à générer de nouvelles combinaisons de gènes et de la diversité génétique, et aussi en étendant leurs rhizomes, les tiges souterraines d’où émergent les racines et les pousses.
Pour savoir combien de plantes individuelles différentes poussent dans une prairie sous-marine, vous devez tester leur ADN. Nous l’avons fait pour les prairies d’herbes marines appelées Posidonia australis dans les eaux peu profondes et ensoleillées de la zone du patrimoine mondial de Shark Bay, en Australie occidentale.
Le résultat nous a bluffé : c’était une seule plante . Une seule usine s’est développée sur une étendue de 180 km, ce qui en fait la plus grande usine connue sur Terre.
Nous avons collecté des échantillons de pousses dans dix herbiers marins de toute la baie Shark, dans des eaux où les niveaux de sel varient de la salinité normale de l’océan à presque deux fois plus salée. Dans tous les échantillons, nous avons étudié 18 000 marqueurs génétiques pour montrer que 200 km² de prairies de rubans se sont développées à partir d’un seul semis colonisateur.
Comment a-t-il évolué ?
Ce qui rend cette plante d’herbe marine unique des autres, outre sa taille énorme, c’est qu’elle a deux fois plus de chromosomes que ses parents. Cela en fait ce que les scientifiques appellent un «polyploïde».
La plupart du temps, un semis d’herbier héritera de la moitié du génome de chacun de ses parents. Les polyploïdes, cependant, portent le génome entier de chacun de leurs parents.
Il existe de nombreuses espèces de plantes polyploïdes, telles que les pommes de terre, le canola et les bananes. Dans la nature, ils résident souvent dans des endroits aux conditions environnementales extrêmes.
Les polyploïdes sont souvent stériles, mais peuvent continuer à se développer indéfiniment s’ils ne sont pas dérangés. Cet herbier a fait exactement cela.
Quel âge a cette plante ?
Les dunes de sable de Shark Bay ont été inondées il y a environ 8 500 ans, lorsque le niveau de la mer a monté après la dernière période glaciaire. Au cours des millénaires suivants, les herbiers marins en expansion ont créé des bancs et des seuils côtiers peu profonds en créant et en capturant des sédiments, ce qui a rendu l’eau plus salée.
Il y a aussi beaucoup de lumière dans les eaux de Shark Bay, ainsi que de faibles niveaux de nutriments et de grandes fluctuations de température. Malgré cet environnement hostile, la plante a su prospérer et s’adapter.
Il est difficile de déterminer l’âge exact d’un herbier marin, mais nous estimons que l’usine de Shark Bay a environ 4 500 ans, d’après sa taille et son taux de croissance.
D’autres plantes énormes ont été signalées dans les systèmes marins et terrestres, comme un peuplier faux-tremble de 6 000 tonnes dans l’Utah , mais cette herbe marine semble être la plus grande à ce jour.
D’autres énormes herbiers marins ont également été découverts, notamment un herbier méditerranéen étroitement apparenté appelé Posidonia oceanica , qui couvre plus de 15 km et peut avoir environ 100 000 ans.
Pourquoi est-ce important ?
Au cours de l’été 2010-2011, une grave vague de chaleur a frappé les écosystèmes terrestres et marins le long de la côte ouest de l’Australie.
Les herbiers marins de Shark Bay ont subi d’importants dégâts lors de la canicule. Pourtant, les prairies de rubans ont commencé à se rétablir.
C’est quelque peu surprenant, car ces herbiers ne semblent pas se reproduire sexuellement – ce qui serait normalement le meilleur moyen de s’adapter aux conditions changeantes.
Nous avons observé des fleurs d’herbes marines dans les prairies de Shark Bay, ce qui indique que les herbes marines sont sexuellement actives, mais leurs fruits (le résultat d’un sexe réussi avec des herbes marines) sont rarement vus .
Notre seule plante peut en fait être stérile. Cela rend son succès dans les eaux variables de Shark Bay assez énigmatique : les plantes qui n’ont pas de sexe ont également tendance à avoir de faibles niveaux de diversité génétique, ce qui devrait réduire leur capacité à faire face à des environnements changeants.
World’s Largest Plant Is a Seagrass That Clones Itself
4,500-year-old plant off the coast of Australia"Seagrasses help purify water, are carbon sinks and host a large number of other species,
which is why they are important to protect"https://t.co/4bpMOVd1r2. pic.twitter.com/BT8LiMUpmK— Ocean Rescue Battalion (@ORB_Series) July 21, 2022
Cependant, nous soupçonnons que notre herbier de Shark Bay possède des gènes extrêmement bien adaptés à son environnement local, mais variable, et c’est peut-être pour cela qu’il n’a pas besoin d’avoir des relations sexuelles pour réussir.
Même sans floraison et production de graines réussies, la plante géante semble être très résistante. Il connaît une large gamme de températures de l’eau (de 17℃ à 30℃ certaines années) et de niveaux de sel.
Nous émettons l’hypothèse que cette plante a un petit nombre de mutations somatiques (modifications génétiques mineures qui ne sont pas transmises à la progéniture) sur son aire de répartition de 180 km qui l’aident à persister dans les conditions locales.
Cependant, ce n’est qu’une intuition et nous abordons cette hypothèse expérimentalement. Nous avons mis en place une série d’expériences à Shark Bay pour vraiment comprendre comment la plante survit et se développe dans des conditions aussi variables.
L’avenir des herbiers
Les herbiers marins protègent nos côtes des dommages causés par les tempêtes, stockent de grandes quantités de carbone et fournissent un habitat à une grande diversité d’animaux sauvages. La conservation et la restauration des herbiers marins jouent un rôle vital dans l’atténuation et l’adaptation au changement climatique.Les herbiers marins ne sont pas à l’abri des impacts du changement climatique : le réchauffement des températures, l’acidification des océans et les phénomènes météorologiques extrêmes sont un défi important pour eux.
Cependant, l’image détaillée que nous avons maintenant de la grande résilience des herbiers géants de Shark Bay nous donne l’espoir qu’ils seront là pendant de nombreuses années à venir, surtout si des mesures sérieuses sont prises contre le changement climatique.
La plus grande plante du monde est une herbe marine autoclonée en Australie
L’espèce s’appelle l’herbe à ruban de Poséidon, et les chercheurs disent qu’elle s’est propagée pour couvrir une zone de la taille de Cincinnati au cours des 4 500 dernières années.
À Shark Bay, au large de la pointe ouest de l’Australie, des prairies d’herbes marines tapissent le fond de l’océan, ondulant au gré des courants et grignotées par les dugongs, cousins des lamantins de Floride. Une nouvelle étude a révélé quelque chose d’inattendu à propos de ces herbes marines : beaucoup d’entre elles sont la même plante individuelle qui se clone depuis environ 4 500 ans.
L’herbe de mer – à ne pas confondre avec l’algue, qui est une algue – est l’herbe à ruban de Poséidon, ou Posidonia australis. Jane Edgeloe, titulaire d’un doctorat de l’Université d’Australie-Occidentale. candidat et auteur de l’article, compare son apparence à un oignon de printemps.
Mme Edgeloe et ses collègues ont fait leur découverte dans le cadre d’une enquête génétique sur les herbes de Posidonia dans différentes zones de Shark Bay, où elle a plongé dans les eaux peu profondes et a arraché des pousses de Posidonia de 10 prairies différentes. Sur terre, les chercheurs ont analysé et comparé l’ADN des graminées.
Ils ont publié leurs résultats mercredi dans la revue Actes de la Royal Society B. Il s’est avéré que l’ADN de bon nombre de ces plantes apparemment différentes était pratiquement identique. Elizabeth Sinclair, également de l’Université d’Australie-Occidentale et auteur de l’étude, s’est souvenue de l’excitation dans le laboratoire lorsqu’elle a réalisé : « Ce n’est qu’une seule plante. »Alors que certaines des prairies du nord de Shark Bay se reproduisent sexuellement, le reste de ses posidonies se clone en créant de nouvelles pousses qui se ramifient à partir de son système racinaire. Même des prairies séparées étaient génétiquement identiques, indiquant qu’elles étaient autrefois reliées par des racines maintenant coupées. Sur la base de l’âge de la baie et de la rapidité avec laquelle les herbes marines poussent, les chercheurs supposent que le clone de Shark Bay a environ 4 500 ans.
En plus d’être un clone, l’herbe semble être un hybride de deux espèces et possède deux ensembles complets de chromosomes, une condition appelée polyploïdie. Alors que la polyploïdie peut être mortelle pour les embryons d’animaux, elle peut être inoffensive ou même utile pour les plantes. Cependant, cela peut entraîner la stérilité : une grande partie de l’herbe clonale ne fleurit pas et ne peut se reproduire qu’en continuant à se cloner.
Cette combinaison de gènes supplémentaires et de clonage aurait pu être la clé de la survie de l’herbe pendant une période de changement climatique ancien : le clonage a facilité la reproduction car l’herbe n’a pas eu à se soucier de trouver un partenaire. Les gènes supplémentaires auraient pu donner à l’herbe marine « la capacité de faire face à un large éventail de conditions, ce qui est une bonne chose dans le changement climatique », a déclaré le Dr Sinclair.
La Posidonia de Shark Bay n’a pas seulement survécu à cet ancien changement climatique, elle s’est propagée. Et répandre. Et répandre un peu plus.
Aujourd’hui, c’est sans doute le plus grand organisme vivant du monde. Le Pando de l’Utah, une colonie clonale de 40 000 trembles reliés par leurs racines, est la « plus grande plante individuelle » régnante, couvrant une superficie supérieure à 80 terrains de football. Le champignon Humongous est encore plus gros , tissant un réseau de vrilles mycéliennes sous terre et sous l’écorce des arbres sur 3,5 miles carrés de la forêt nationale de Malheur dans l’Oregon. En comparaison, l’herbe marine clonale de Shark Bay mesure 77 miles carrés, soit environ la taille de Cincinnati.
Alors que le clone de Shark Bay a atteint une taille et un âge énormes, la question demeure de savoir s’il serait capable de résister au changement climatique moderne. Julia Harenčár, Ph.D. candidat à l’Université de Californie à Santa Cruz qui n’a pas participé à l’étude, a loué le projet pour « avoir essayé de comprendre plus en détail pourquoi la polyploïdie a été avantageuse à ces grands points de flexion environnementaux », ce qui pourrait offrir des leçons pour la crise climatique.
Les herbiers marins sont particulièrement importants à protéger, explique Marlene Jahnke, biologiste à l’Université de Göteborg en Suède, qui n’a pas non plus participé à l’étude. Elle a ajouté, « ils sont comparables aux récifs coralliens, vraiment, dans le sens où ils hébergent beaucoup d’autres espèces », en plus de purifier l’eau et de stocker le carbone atmosphérique.
Alors que les enjeux sont élevés pour les herbes marines, le Dr Sinclair garde espoir que la posidonie de Shark Bay conservera son statut de plus grande plante vivante au monde : bien qu’elle ait été endommagée lors d’une vague de chaleur de 2010 à 2011, « nous avons vu beaucoup de plus d’augmentation des pousses, beaucoup plus de densité de feuilles, donc ça se rétablit », a-t-elle déclaré. « Je pense que ce polyploïde est en fait probablement dans un assez bon état en termes de persistance. »
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https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2022/june/worlds-largest-plant-australian-seagrass-clone.html