L’attrape-mouche de Vénus a recâblé les gènes existants pour lui permettre de manger de la viande.
Pascal Goetgheluck/Minden Pictures
Comment une plante développe-t-elle un goût pour la chair ? Dans la pièce Little Shop of Horrors, il suffit d’une goutte de sang humain. Mais dans la vie réelle, il faut bien plus. Maintenant, une étude de trois plantes carnivores étroitement liées suggère qu’un brassage génétique dextre les a aidées à développer la capacité d’attraper et de digérer des repas riches en protéines.
Les plantes carnivores ont développé de nombreux moyens sournois pour attraper des proies. Les sarracénies, par exemple, utilisent des « pièges à fosse » qui contiennent des enzymes pour digérer les insectes égarés. D’autres, comme la Dionée musquée (Dionaea muscipula), la plante aquatique à roue (Aldrovanda vesiculosa) et le rossolis (Drosera spatulata), utilisent des pièges mobiles. Le rossolis enroule son tapis d’atterrissage collant lorsque les moustiques sont pris. Et le piège à mouches de Vénus utilise des feuilles modifiées, ou coussinets, qui se referment brusquement lorsqu’un insecte se pose – mais seulement après que les coussinets aient détecté de multiples contacts sur leurs poils déclencheurs.
Pour découvrir comment ces pièges ont évolué, les chercheurs dirigés par le biologiste évolutionniste computationnel Jörg Schultz et le biologiste végétal Rainer Hedrich, tous deux de l’Université de Würzburg, ont séquencé les génomes du rossolis, de la roue aquatique et du piège à mouches de Vénus, qui sont tous étroitement liés. Ils ont ensuite comparé leurs génomes à ceux de neuf autres plantes, dont une sarracénie pourpre carnivore et des plants de betterave et de papaye non carnivores.
Ils ont découvert que la clé de l’évolution de la consommation de viande dans cette partie du règne végétal était la duplication de l’ensemble du génome chez un ancêtre commun qui vivait il y a environ 60 millions d’années, rapporte l’équipe aujourd’hui dans Current Biology. Cette duplication a libéré des copies de gènes autrefois utilisés dans les racines, les feuilles et les systèmes sensoriels pour détecter et digérer les proies. Par exemple, les plantes carnivores ont réutilisé des copies de gènes qui aident les racines à absorber les nutriments, pour absorber les nutriments des proies digérées. « Que des gènes de racines soient exprimés dans les feuilles des carnivores est absolument fascinant », déclare Kenneth Cameron, botaniste à l’Université du Wisconsin, à Madison.
Hedrich et ses collègues concluent que la carnivorie a évolué une fois chez l’ancêtre des trois espèces et, indépendamment, chez la sarracénie pourpre. En ajoutant ces deux nouvelles origines à d’autres déjà documentées, les chercheurs concluent que la consommation de viande a évolué au moins six fois.
« Le point fort est l’analyse comparative », explique Maria Logacheva, phytologue à l’Institut des sciences et technologies de Skolkovo, qui n’a pas participé à ces travaux. « Cependant, Victor Albert, biologiste spécialiste de l’évolution des plantes à l’Université de Buffalo, estime que l’équipe de Hedrich ne dispose pas de suffisamment de données pour étayer les deux nouvelles origines, notamment parce que certains gènes essentiels à la prédation existaient chez un ancêtre antérieur commun aux sarracénies et aux trois plantes nouvellement séquencées. Son équipe est en train de séquencer deux autres espèces de rossolis pour aider à clarifier ce qui s’est passé.
Mais Luis Herrera-Estrella, un génomicien des plantes à l’Université Texas Tech, est heureux de connaître les nouveaux gènes qui sont maintenant liés à la carnivorie. Lui et d’autres peuvent étudier comment les gènes ont été recâblés pour rendre possible la consommation de viande. En effet, selon M. Hedrich, il semble que la plupart des plantes possèdent déjà un grand nombre des gènes nécessaires. « La voie vers la carnivorie semble être ouverte pour toutes les plantes. »