Strange Stuff And Funky Things

Article promis, article dû, je vous prépare aujourd’hui un article sur une convergence évolutive toute en boule. Mais à dire vrai, j’ai souvent parlé d’animaux (voire de plantes) qui se mettent en boule. Que ce soit pour aborder leur langue, leur dos, leurs piques ou leurs moyens de locomotion, les animaux qui se mettent en boule sont monnaie courante ici. Un petit panel illustré s’impose:

Tatou à trois bandes du Brésil Tolypeutes tricinctus

Cordyle géant Cordylus giganteus

Hérissons de l’Amur Erinaceus amurensis

Pangolin à courte queue Manis pentadactyla

L'échidné à nez court (Tachyglossus aculeatus)

(Bien entendu, si vous trouvez qu'un de ces bestiaux mérite un article à lui tout-seul, notez-le en commentaire et je me ferai un plaisir de le SSAFTer)
Aujourd’hui cependant, j’ai plutôt envie de me pencher sur deux espèces de grands boudeurs. Dans cette catégorie, on peut dire que l’évolution a produit des athlètes de haut niveau, et que la compétition est féroce. Mais je vais me concentrer sur deux espèces d’arthropodes qui se ressemblent comme deux gouttes d’eau.
En effet, bien avisé celui qui saura distinguer ces deux énergumènes:

Comparaison entre le cloporte Armadillidium vulgare
et le mille-pattes Glomeris marginata

En formation boule, les différences restent bien subtiles…

Et pourtant 600 millions d’années d’évolution séparent ces deux bestioles! En effet, le cloporte est un crustacé, oui, oui, de la même famille que les crevettes, langoustes et autres homards, et le mille-pattes, quant à lui, fait partie de la famille des myriapodes, en compagnie des scolopendres, scutigères et lithobies… Quand je parlais des vraies et fausses Roses de Jéricho, je vous annonçais que confondre les deux reviendraient à confondre un humain avec une lamproie. Et bien cette fois-ci, la confusion sera encore plus grave puisque confondre un Armadillidium et un Glomeris, c’est pire que confondre votre grand-mère avec une myxine, qui ne sont séparées que par 500 millions d’années d’évolution:

 
Reste à savoir laquelle sait faire un bon café…

Mais rien que parmi les membres de leurs familles respectives, est-ce que vous avez vraiment du mal à distinguer un crabe des cocotiers d’un scolopendre?

Certes, les deux ont des pinces, mais quitte à choisir
je bouffe celles de celui de gauche

Mais comment sait-on que 600 millions d’années se sont écoulées depuis la première divergence qui a mené à l’émergence de ces deux lignées? Et bien déjà, ce qu’il faut comprendre, c’est qu’on ne sait pas, on estime. Et pour ce faire, de nombreux outils sont utilisés: phylogénies, horloges moléculaires ou encore les datations de fossiles.
Dans notre cas, pour obtenir l’estimation de 600 millions d’années, je suis allé sur le site TimeTree qui répertorie et analyse les données concernant les estimations de temps évolutifs séparant différentes espèces. En ce qui concerne Glomeris et Armadillidium, 4 articles donnent 4 estimations différentes, allant de 505 à 698,5 millions d’années… Toutes se basent d’abord sur un arbre phylogénétique, établissant les liens de parentés entre tous les animaux arthropodes, des animaux invertébrés à segments articulés et recouverts d’une cuticule:
 

Cela permet en effet de partir sur de bonnes bases, et de savoir à quels groupes appartiennent nos deux organismes (ici Glomeris fait partie du groupe Diplopoda et Armadillidium, du groupe Malacostraca). Ainsi, grâce à l’arbre phylogénétique plus haut, on comprend que dater la séparation entre Glomeris et Malacostraca reviendra à dater la séparation de la méga-lignée des Pancrustacés et des Myriochélatés.
Ensuite, on utilise des horloges moléculaires. Alors non, désolé de vous décevoir, mais les horloges moléculaires ne sont pas des horloges de la taille de molécules que ces bestioles portaient autour de leurs (nombreux) poignets et que les chercheurs peuvent consulter pour connaitre l’heure du décès… L’horloge moléculaire, c’est une méthode qui compare les différences entre différentes molécules biologiques (ADN, protéine) appartenant à des espèces et qui établit une relation entre cette différence et le nombre d’années écoulées depuis que ces espèces se sont séparées à partir de leur dernier ancêtre commun.
Exemple: prenez une molécule d’hémoglobine d’un mammifère et celle d’un oiseau. Si on sait qu’il s’agit de deux molécules d’hémoglobines, c’est notamment parce que la séquence d’acide aminés qui les compose est proche. Proche certes, mais avec un taux de différence quantifiable! Et bien le concept d’horloge moléculaire est né lorsque des chercheurs ont remarqué que le taux de différence entre deux hémoglobines était plus ou moins constant entre n’importe quel mammifère comparé avec n’importe quel oiseau. Et ce taux restait constant, quoi que plus important, si on comparait l’hémoglobine d’un mammifère avec celle d’un poisson. Ils comprirent donc que ce taux de différence était donc fonction du temps de divergence entre les espèces analysées! Ne restait donc plus qu’à calibrer ces taux de différences, avec des temps de divergence connus (grâce notamment à des fossiles datés par d’autres méthodes de datation) pour qu’on obtienne une horloge moléculaire.
Aujourd’hui, on bénéficie de beaucoup plus de matériel et méthodes pour nous aider à peaufiner les horloges moléculaires: on a beaucoup plus de fossiles, de séquences de molécules biologiques grâce, notamment, aux séquençages complets de génomes de différentes espèces et on est même capable de calibrer nos horloges avec des séquences d’ADN et de protéines fossiles, comme celles obtenues chez l’homme de Néanderthal. Mais ça ne veut pas dire qu’on ne déchante pas non plus: au fur et à mesure qu’on a étudié ces fameux taux de différences, on s’est aperçu que ces taux pouvaient être biaisés chez des espèces évoluant plus vite ou moins vite que d’autres, c’est à dire accumulant plus ou moins de différences dans leurs molécules biologiques au cours du temps. On a même compris que ces taux variaient de molécules en molécules. Du coup, il faut être extrêmement rigoureux et ne pas choisir à la va-vite ces horloges moléculaires. C’est un peu comme les rolex au final: faut pas pleurer si on s’aperçoit que celles achetées à la sortie du métro sont de la came…
Bon, mais avec tant d’années de divergence, il doit tout de même y avoir un paquet de différences morphologiques entre Glomeris et Armadillidium ! Et oui, ce serait quand même pratique de savoir comment les différencier, si d’aventures vous tombiez sur une de ces petites boules…
Rien de tel qu’un petit schéma:

Ce qu’on remarque chez les cloportes comme Armadillidium, c’est que les segments sont assez facile à compter, avec 7 grands segments formant le Péréon portant les 7 paires de pattes articulées, en comptant 1 paire de pattes par segment.

C’est chose beaucoup moins aisée pour Glomeris chez qui on peut compter 12 segments (tête non incluse) sur la partie dorsale, mais un nombre variable de pattes (de 17 chez les femelles à 19 paires de pattes chez les mâles) sur la partie ventrale, ce qui suggère un nombre plus conséquent de segments sur cette face du corps. Casse-tête que celui de faire correspondre ce nombre de pattes au nombre de segments dorsaux! De manière générale cependant, on estime que chaque segment porte 2 paires de pattes.
Notons enfin que les cloportes respirent à l’air libre via des branchies modifiées qu’ils portent sous le pléon, à l’extrémité de pattes vestigiales appelées pléopodes et qui doivent être maintenues humectées.
On le voit donc bien: sous la carrosserie, Glomeris et Armadillidium n’ont pas du tout le même moteur…
Reste une question, qui peut sembler anodine, mais qui est loin de l’être: pourquoi donc ces bestioles se roulent-elles en boule?

Bon, si on peut écarter l’hypothèse gros boudeur (quoi que…), qu’est-ce qu’il nous reste?
Et bien sachez que la conglobation (ce qu’on dit dans le monde scientifique pour parler du comportement du roulage en boule… ou surtout pour se la taper grave) est un sujet sérieux qui est encore au centre de nombreuses spéculations. Pour ces deux espèces, le comportement peut être déclenché par des vibrations plus ou moins fortes, et il a été montré que la conformation ‘en boule’ permet de se protéger de certains prédateurs (fallait pas trop se casser la tronche pour celle-là d’hypothèse, mais c’est toujours bien de confirmer les hypothèses les plus simples).
Là où par contre, les cloportes se distinguent des myriapodes, c’est que ce comportement peut également être initié lorsqu’ils sont placés à des températures de 40°C et que ceux-ci se “déboulent” lorsque placés en milieu humide. Nouvelle hypothèse donc: pourrait-il s’agir d’un comportement destiné à limiter les pertes d’eau, pour que les fameuses branchies modifiées fonctionnent correctement?
Il n’en fallait pas plus pour que Jacob T. Smigel et Allen G. Gibbs testent cette hypothèse en mesurant les taux de pertes d’humidité d’Armadillidium dans les deux configurations. Je vous parle notamment de cette étude parce que rien que le protocole pour maintenir les pauv’ bêtes en configuration boule vaut le coup d’œil…

Conglobation forcée chez Armadillidium vulgare

Après moults mesures, ces deux tenaces chercheurs ont montré que la conglobation limite bel et bien les pertes en eau chez le cloporte. Ca semble un peu vain, mais dans le cadre d’une convergence évolutive, ça nous démontre qu’un caractère très similaire chez deux espèces peut tout de même avoir une fonction totalement spécifique et unique à seulement l’une d’entre elles.
Mais pour moi, un autre des bénéfices d’avoir écrit cet article, c’est qu’il m’a enfin permis d’identifier la bestiole que j’avais photographiée et filmée lors de mon voyage en Thaïlande, dans le parc Naturel de Khao Yai, en 2007:

 
Et toi, sauras-tu le reconnaitre?

Edit 2017: Rajout d'une vidéo sur le sujet par KQEDScience:

Références:
Dawkins, R. (2009). The greatest show on earth: The evidence for evolution. London: Bantam.
D. Pisani, Arthropods (Arthropoda). Pp. 251-254 in The Timetree of Life, S.B. Hedges and S. Kumar, Eds. (Oxford University Press, 2009)
Edney EB (1951). The evaporation of water from woodlice and the millipede Glomeris. J Exp Biol, 28(1):91-115.
Janssen R, Prpic NM, Damen WG (2006). A review of the correlation of tergites, sternites, and leg pairs in diplopods. Front Zool, 3:2.
Smigel JT, Gibbs AG (2008). Conglobation in the pill bug, Armadillidium vulgare, as a water conservation mechanism. J Insect Sci, 8:1-9.