Des scientifiques séquencent le génome d’un rhinocéros laineux à partir de l’estomac d’un loup vieux de 14 400 ans
Le dernier repas d’un louveteau vieux de 14 400 ans met en lumière les derniers jours de l’une des espèces de mégafaune les plus emblématiques de l’ère glaciaire, le rhinocéros laineux.
Lorsque des chercheurs ont disséqué les restes momifiés congelés d’un louveteau de l’ère glaciaire, ils ont trouvé un morceau de viande partiellement digéré dans son estomac : les restes du dernier repas du louveteau il y a 14 400 ans. Des tests ADN ont révélé que la viande était un morceau de choix de rhinocéros laineux, un colosse aujourd’hui disparu de 2 tonnes qui parcourait autrefois les toundras d’Europe et d’Asie. Sólveig Guðjónsdóttir, paléogénéticienne à l’Université de Stockholm, et ses collègues ont récemment séquencé un génome complet à partir de ce morceau de viande, qui révèle certains secrets sur les populations de rhinocéros laineux dans les siècles précédant leur extinction.
Un mauvais jour pour un rhinocéros, un bond de géant pour la paléogénomique
« Séquencer le génome entier d’un animal de l’ère glaciaire trouvé dans l’estomac d’un autre animal n’avait jamais été fait auparavant », a déclaré Camilo Chacón-Duque, paléogénéticien à l’Université d’Uppsala et coauteur de l’étude, dans un récent communiqué de presse.
Les scientifiques ont découvert le cadavre lyophilisé du louveteau, et de sa sœur, émergeant du pergélisol près du village sibérien de Tumat en 2011 et 2015. Lorsque l’équipe a apporté le louveteau dans un laboratoire pour dissection en 2022, ils ont trouvé de petits morceaux de son dernier repas encore dans son estomac. Le séquençage de l’ADN a identifié la viande comme étant du rhinocéros laineux (ou Coelodonta antiquitatis, si vous voulez faire chic) et les louveaux comme étant des loups, et non des chiens.
Mais extraire l’ADN d’un génome complet de la viande de rhinocéros a été un défi. Après 14 400 ans dans le pergélisol, les molécules d’ADN se décomposent, ne laissant aux génomiciens que de petites chaînes dégradées. Séparer l’ADN du rhinocéros de celui du loup n’était pas non plus une mince affaire.
L’ADN du rhinocéros suggère qu’il provenait d’une population génétiquement saine qui était suffisamment grande pour éviter la consanguinité. La consanguinité laisse sa marque dans les génomes des descendants sous la forme de longues chaînes de gènes homozygotes, dans lesquelles l’individu hérite de la même version, ou allèle, d’un gène de ses deux parents. Il est normal d’avoir quelques gènes homozygotes, mais un génome rempli de nombreuses longues séquences d’homozygotie pourrait être un signe de consanguinité sur plusieurs générations. Le rhinocéros de Tumat (ou ce qu’il en restait) ne présentait aucun signe de ce type.
Cela a été une surprise, puisque les rhinocéros laineux disparaissent des archives fossiles environ 400 ans plus tard. Déjà, l’espèce livrait son dernier combat dans le nord-est de la Sibérie ; son aire de répartition se réduisait vers l’est depuis environ 35 000 ans. Mais apparemment, à l’aube de l’extinction, l’espèce se portait encore plutôt bien dans le nord-est de la Sibérie (à l’exception de ce rhinocéros en particulier, qui s’est fait manger par un loup après ce que l’on ne peut supposer qu’une mauvaise journée).
La population de rhinocéros laineux était petite mais en bonne santé
Alors qu’est-ce qui compte comme une population stable ?
Dans le génome d’un rhinocéros laineux vieux de 49 000 ans provenant de quelques centaines de kilomètres à l’est à Rakvachan, en Sibérie, Guðjónsdóttir et ses collègues ont trouvé des indices sur l’histoire encore plus ancienne de l’espèce. Les grands changements de taille de population, entre autres événements, peuvent laisser des traces dans le génome, et les chercheurs les ont utilisés pour estimer qu’entre 114 000 et 63 000 ans, la population de rhinocéros laineux a chuté brusquement, passant d’environ 15 600 à environ 1 600.
Ces chiffres font référence à ce que les écologistes appellent la « population effective », ce qui signifie le nombre de rhinocéros se reproduisant et contribuant au pool génétique du groupe (il y en aurait donc eu plus de 1 600 en circulation, mais tous ne se reproduisaient pas). Après 63 000 ans, la population de rhinocéros laineux semble s’être stabilisée.
Selon les écologistes, une population effective de 1 600 rhinocéros aurait été largement suffisante pour maintenir l’espèce prospère. Les populations plus petites, en particulier avec des aires de répartition rétrécies, sont plus vulnérables à l’anéantissement par des événements tels que le changement environnemental, les catastrophes naturelles ou les épidémies de maladies. Et les petites populations sont également plus susceptibles de faire face aux conséquences génétiques de la consanguinité, à une perte de diversité génétique et à la dérive génétique (dans laquelle des mutations potentiellement nocives peuvent s’accumuler), laissant l’espèce encore plus vulnérable. Le tout peut se transformer en un cercle vicieux.
Pour la plupart des espèces, le seuil pour éviter ces pièges génétiques est une population effective d’environ 1 000 individus.
La fin est arrivée soudainement pour les rhinocéros laineux
Les chercheurs s’attendaient à trouver des rhinocéros laineux dans une situation désespérée il y a 14 400 ans. Avant la découverte du génome de Tumat dans l’estomac d’un loup, le génome de rhinocéros laineux le plus récemment séquencé datait de 18 400 ans (et il a été trouvé à quelques kilomètres seulement du rhinocéros de Rakvachan). Ce génome montrait tous les signes d’une population saine et stable. Mais il y a 14 000 ans, les rhinocéros laineux disparaissent des archives fossiles, donc il semblait que leur population avait dû commencer sa spirale mortelle peu après 18 400 ans.
Mais il s’avère que les derniers rhinocéros laineux du monde sont probablement morts en quelques centaines d’années seulement, à partir d’un moment après 14 400 ans. Et le coupable était probablement une période de réchauffement climatique rapide appelée interstade de Bølling-Allerød. Un interstade est une période plus chaude entre les gels les plus profonds d’une ère glaciaire, et le Bølling-Allerød a duré d’il y a 14 700 ans à 12 800 ans. Dans tout l’hémisphère nord, les températures ont augmenté brusquement ; les calottes glaciaires se sont effondrées, le niveau de la mer a augmenté, et le monde des rhinocéros laineux a changé trop rapidement.
Lorsque Guðjónsdóttir et ses collègues ont comparé le génome du rhinocéros de Tumat à celui d’il y a 18 400 ans, ils ont trouvé le même niveau très faible de consanguinité et de charge génétique (une accumulation de gènes nocifs, souvent due à la consanguinité ou à la dérive génétique). Quoi qu’il soit arrivé au pool génétique du rhinocéros laineux à la fin, cela ne s’était pas encore produit lorsque Tumat a été mangé par des loups.
En fait, la fin des rhinocéros laineux est peut-être arrivée si rapidement qu’elle n’a pas eu le temps de laisser une trace dans le génome. La seule façon de répondre à cette question serait, bien sûr, de séquencer les génomes de rhinocéros laineux qui ont vécu encore plus près de l’extinction de l’espèce. Et nous devons d’abord les trouver.
Des enseignements pour le changement climatique moderne
Le sort du rhinocéros laineux pourrait éventuellement apporter un éclairage sur ce qui arrive aux espèces modernes confrontées à l’extinction.
« Dans la crise actuelle de la biodiversité causée par le changement climatique anthropique, il devient de plus en plus important de comprendre les facteurs sous-jacents des déclins de population et la propension des espèces à s’éteindre », ont écrit Guðjónsdóttir et ses collègues dans leur récent article.
