Comment transporter un réservoir d'azote liquide en Amazonie a contribué à déclencher la révolution génétique de l'ornithologie

MUSÉE NATIONAL D'HISTOIRE NATURELLE

Il y a près de 40 ans, Gary Graves, zoologiste du Smithsonian, a collecté des échantillons de tissus dans la jungle qui constituaient le noyau de la collection d'ADN du musée.

Jack Tamisiéa

En 1986, l'ornithologue Gary Graves et une équipe de biologistes du Smithsonian sont descendus dans une région reculée du bassin amazonien du Brésil à la recherche d'oiseaux. Au cours des sept semaines suivantes, Graves a attrapé un cas de paludisme, s'est baigné dans des affluents regorgeant de piranhas et a enduré bon nombre des autres épreuves qui ont tourmenté les explorateurs de la région pendant des siècles.

Mais les oiseaux en valaient la peine. La forêt amazonienne abrite plus de 1 500 espèces d'oiseaux, dont des aras multicolores, des toucans à large bec, des trogons radieux et de grandes harpies aigles. Graves a collecté des échantillons de cœur, de foie et de muscles des différents oiseaux qu'il a rencontrés au cours de l'expédition. Pour garder les échantillons de tissus au frais dans la nature humide et humide, il les a stockés dans un réservoir d'azote liquide qu'il avait transporté en Amazonie.

Graves, aujourd'hui conservateur des oiseaux au Musée national d'histoire naturelle, avait récolté une mine d'or de données génétiques dans la jungle. Il avait prévu d'analyser des extraits de tissus par électrophorèse de protéines, une technique alors de pointe pour séparer les protéines selon leur taille à l'aide d'une charge électrique. En 1986, les techniques approfondies de laboratoire permettant de séquencer l’ADN n’étaient pas encore inventées.

Le manque de techniques de séquençage du génome abordables et précises a obscurci la véritable valeur de ces échantillons pendant des décennies. Mais à mesure que les processus de séquençage de l'ADN s'amélioraient, Graves et ses collègues furent enfin capables de réaliser le potentiel scientifique des échantillons collectés lors de cette expédition fatidique : « Vous n'auriez jamais deviné que ces petits tubes de tissus congelés que j'ai ramenés presque toute une vie cela serait finalement utile pour quelque chose comme ça », a déclaré Graves.

Aujourd’hui, il n’existe peut-être pas de plus grande réserve d’ADN sur Terre que le Musée national d’histoire naturelle.

Au cours des années qui ont suivi le lancement du projet B10K en 2015, Graves et ses collègues ont publié une pléthore d'articles décrivant le génome de quelque 363 espèces d'oiseaux et ce n'est pas fini. Chacun de ces ensembles de données génétiques est accessible au public et permet aux chercheurs du monde entier de les utiliser dans leurs propres études. En constituant ces vastes archives génétiques, les chercheurs du B10K ont pu poser des questions à grande échelle sur la manière dont les oiseaux ont réagi aux changements environnementaux passés, ce qui pourrait fournir des indices sur le comportement futur de la faune à plumes.

Au cours des derniers mois, Graves et ses collègues ont publié deux articles dans les Actes de l'Académie nationale des sciences et de l'écologie et de l'évolution de la nature qui utilisent la génétique pour déduire comment 263 espèces différentes d'oiseaux ont réagi au changement climatique au cours du dernier million d'années. L’équipe a mesuré des caractéristiques spécifiques telles que la taille du corps, le nombre d’œufs et la longueur du bec pour les différentes espèces d’oiseaux. Ils ont ensuite utilisé les données génétiques pour modéliser la façon dont les populations de chaque oiseau avaient fluctué au cours du dernier million d'années.

Selon Graves, cela leur a permis de faire des observations sur les traits bénéfiques dans des conditions climatiques spécifiques. "C'est un moyen de mieux comprendre ce à quoi nous pourrions nous attendre si la Terre se réchauffait ou se refroidissait aux niveaux observés dans un passé lointain et comment cela pourrait affecter ces communautés d'oiseaux", a déclaré Graves. "Si nous savons ce qui s'est passé dans le passé, nous pourrons peut-être prévoir ce qui nous attend dans le futur." Par exemple, ils ont découvert que les oiseaux de grande taille ont dû transpirer pendant une période de réchauffement intense il y a environ 130 000 ans, qui a largement profité aux oiseaux plus petits.

Pour Graves, les questions auxquelles on pourrait répondre en utilisant ces ensembles de données génétiques sont infinies. Avec les génomes de plus de 2 000 espèces supplémentaires actuellement en cours de séquençage, son équipe collaborative prévoit d’incorporer encore plus d’espèces dans ces modèles afin de fournir un cadre pour l’avenir de tout, des outardes aux diamants mandarins dans le monde entier.