La diversité génétique des diatomées côtières vient à la rescousse lorsque les milieux aquatiques changent brutalement

Une mine de cuivre fermée sur la côte de la mer Baltique au sud de Västervik a aidé les chercheurs à étudier la capacité des diatomées côtières à survivre lorsque les conditions environnementales changent. Une thèse de l’Université de Göteborg montre que des espèces de diatomées ont survécu aux rejets de cuivre dans la mer en raison de leur grande diversité génétique.

En ayant des contraintes et une rétention étendues Diversité génétique Au fil des générations, un Océan Il peut s’adapter aux changements environnementaux rapides sans succomber. C’est le cas de l’espèce de diatomée Skeletonema marinoi, qui a survécu dans les eaux intérieures à côté de la mine suédoise de Solstad pendant 400 ans d’exploitation minière intermittente. La cuivre La pollution de l’eau a conduit au développement de cuivre élevé disparité chez les espèces de diatomées.

« Dans des expériences en laboratoire, j’ai pu montrer qu’un changement dans la tolérance au cuivre se produit en quelques semaines seulement – leur capacité d’adaptation est possible en raison de la grande diversité génétique de cette espèce », déclare Bjorn Andersson, biologiste de l’évolution à l’Université de Göteborg et l’auteur de la lettre.

Activation du gène selon les besoins

La teneur en cuivre de l’entrée de la mer Baltique à l’embouchure de la mine de Solstad a beaucoup varié car pendant de longues périodes au cours des derniers siècles, les opérations minières se sont arrêtées, puis ont repris plus tard. Les années d’exploitation de la mine sont documentées et peuvent être comparées à des diatomées bien conservées dans des sédiments de fond anoxiques dans l’entrée à l’extérieur de la mine.

L’analyse montre que les gènes des diatomées pour la tolérance au cuivre sont activés dans la mesure nécessaire à la survie. Mais comment les diatomées microscopiques peuvent-elles porter autant de traits dans leur ADN qu’elles peuvent supporter tous ces changements soudains de l’environnement ?

« Cette grande diversité génétique ne se trouve pas chez chaque individu, mais dans la population dans son ensemble. Différents individus de diatomées ont des tolérances différentes au cuivre, ce qui signifie que certains seront davantage favorisés à des moments différents », explique Anderson.

Les diatomées trouvées dans les sédiments inférieurs de l’entrée à l’embouchure de la mine Solstad ont conservé des traits qui ne sont pas actuellement nécessaires pour une utilisation future. La coquille dure des diatomées protège ce type de détérioration rapide afin que ces organismes puissent survivre pendant des années. Chaque année, les individus les plus compétitifs et contribuant le plus au sédiment sont sélectionnés, tandis que les diatomées anciennes restent un gage d’avenir, explique Bjorn Andersson.

« Les diatomées dans les sédiments fonctionnent de la même manière qu’une banque de graines. Dans un environnement comme celui-ci, avec une telle variabilité de la qualité de l’eau, la diversité génétique d’une population est plus grande par rapport à un site qui n’est pas exposé à un impact aussi fort. » », dit Anderson.

importants producteurs primaires

En période de changement climatique rapide, il est bon que l’un des principaux producteurs marins fasse preuve d’une grande capacité d’adaptation aux nouvelles conditions de vie. À l’échelle mondiale, les diatomées représentent 20% de la production primaire, captant l’énergie solaire et la transférant aux écosystèmes tout en produisant de l’oxygène et en éliminant le dioxyde de carbone de l’atmosphère.

« La grande diversité génétique de ces espèces pourrait les aider à s’adapter rapidement à un environnement et à un climat changeants à l’avenir, ce qui pourrait signifier qu’elles ne souffriraient pas aussi dramatiquement que les poissons et les mammifères », a déclaré Anderson.

Séquençage de l’ADN chez les diatomées

La plupart des types de locus de code-barres utilisés dans l’ADN aujourd’hui ont été développés pour différencier l’ADN de différentes espèces. Dans la recherche de diatomées, de nouveaux locus de codes-barres ont été développés qui peuvent à la place discriminer les individus au sein d’une espèce – dans ce cas, Skeletonema marinoi.

La séquence complète d’ADN de 55 millions de paires de bases est séquencée. Quatre locus de codes-barres de 500 bases de long ont été trouvés qui étaient très variables parmi 58 individus diatomées au sein de la même espèce. Ces emplacements de code-barres ont donné une résolution individuelle suffisamment élevée pour pouvoir suivre le processus de sélection évolutive des espèces de diatomées.