Il existe aujourd’hui des dizaines d’espèces de plantes carnivores, la majorité attrapant et se nourrissant d’insectes capturés à l’aide de divers mécanismes. Toutefois, les plantes carnivores n’ont pas toujours existé, elles s’avèrent être le fruit d’une longue évolution qui peut être globalement décrite en trois étapes majeures. 

Il y a environ 70 millions d’années, lorsque les dinosaures parcouraient la Terre, une anomalie génétique a permis à certaines plantes de se transformer en mangeuses de viande. Cela a été fait en partie via un mécanisme particulier : réutiliser des gènes destinés à leurs racines et leurs feuilles et les utiliser à la place pour attraper des proies, selon une nouvelle étude. Cette étape est l’une des trois que certaines plantes non carnivores ont traversé pendant des dizaines de millions d’années pour se transformer en carnivores.

Le changement de consommation pour la viande a donné à ces plantes un certain nombre d’avantages. En effet, « les plantes carnivores ont renversé la situation en capturant et en consommant des proies animales riches en nutriments, leur permettant de prospérer dans un sol pauvre en nutriments », écrivent les chercheurs dans une étude publiée dans la revue Current Biology.

Trois plantes caractéristiques pour comprendre l’évolution vers le régime carnivore

Pour étudier l’évolution des plantes carnivores, une équipe internationale de botanistes et de biologistes dirigée par Jörg Schultz, professeur à l’Université de Würzburg, en Allemagne, a comparé les génomes et l’anatomie de trois plantes modernes carnivores. Il existe des centaines d’espèces de plantes carnivores, mais les chercheurs ont choisi d’examiner trois plantes apparentées mangeuses d’insectes, toutes membres de la famille des Droséracées. Ces trois plantes utilisent le mouvement pour capturer des proies.

especes carnivores

Trois espèces de plantes carnivores ont été étudiées pour l’étude : A) A. vesiculosa, B) Di. Muscipula et C) Dr. spatulata. Crédits : Gergo Palfalvi et al. 2020

Une de ces plantes est le fameux piège à mouches de Vénus (Dionaea muscipula), originaire des zones humides des Carolines. La plante aquatique étroitement apparentée (Aldrovanda vesiculosa) occupe les eaux de presque tous les continents. Elle a des volets sous-marins grêles qui se resserrent rapidement autour d’animaux marins sans méfiance. La troisième plante étudiée, la belle mais mortelle droséra (Drosera spatulata), est commune en Australie. Attirant les victimes avec douceur, le droséra enroule une bande collante autour de sa prise.

Un processus évolutif en trois étapes pour aboutir à la carnivorie

Après avoir analysé ces plantes, l’équipe a découvert le processus en trois étapes vers le régime carnivore. Premièrement, il y a environ 70 millions d’années, un des premiers ancêtres non carnivores des trois plantes carnivores modernes a subi une duplication du génome entier, générant une deuxième copie de l’ensemble de son ADN, ou génome. Cette duplication a libéré l’une des copies des gènes des feuilles et des racines pour se diversifier, leur permettant de remplir d’autres fonctions.

Certains gènes de feuilles se sont développés en gènes destinés à piéger, tandis que les processus de nutrition et d’absorption des carnivores étaient guidés par des gènes qui, autrement, auraient servi les racines cherchant à se nourrir du sol. La deuxième étape s’est produite une fois que les plantes ont commencé à recevoir de nouveaux nutriments de leurs proies. À ce stade, les feuilles et les racines traditionnelles n’étaient plus aussi nécessaires.

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processus carnivorie

Processus évolutif ayant conduit à la carnivorie. Crédits : Gergo Palfalvi et al. 2020

De nombreux gènes qui n’étaient pas impliqués dans la nutrition carnivore ont commencé à disparaître. Par exemple, les semis de plantes aquatiques Aldrovanda vesiculosa acquièrent une proto-racine précoce, mais elle ne se développe pas à mesure qu’elles mûrissent. C’est le seul vestige de ce qui était autrefois un système racinaire. En raison de la perte de ce gène et d’autres, les trois plantes observées dans cette étude sont les plantes les plus pauvres en gènes à séquencer à ce jour.

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Plantes carnivores : elles possèdent globalement moins de gènes

Deux études antérieures menées par d’autres groupes en 2013 ont montré des résultats similaires pauvres en gènes dans d’autres plantes carnivores. Ils ont découvert qu’une plante vésicale aquatique prospère sur tous les continents, à l’exception de l’Antarctique et une plante couvre-sol en tire-bouchon originaire du Brésil. Elles avaient les deux de très petits génomes par rapport aux plantes non carnivores. Ces carnivores peuvent également avoir subi le même processus d’excrétion de gènes.

taille genome

La taille du génome de la plante carnivore G. aurea est bien plus petite que celle des deux autres plantes non carnivores. Crédits : Evgeny V. Leushkin et al. 2013

Dans la troisième étape de la transformation en carnivore, les plantes ont subi des changements évolutifs spécifiques à leur environnement. Les racines et les feuilles ont évolué pour être spécifiques au piège. Les gènes des racines qui étaient autrefois utilisés pour rechercher et absorber les nutriments du sol ont maintenant été réquisitionnés pour créer les enzymes nécessaires pour digérer et absorber les nutriments des proies. Les gènes autrefois utilisés dans les glandes qui sécrétaient du nectar pour attirer les insectes pollinisateurs ont été convertis dans des pièges, où ils produisent des substances pour attirer les proies.

La plupart des plantes à feuilles et racines contiennent le matériel nécessaire pour devenir carnivores. Les chercheurs ont écrit que le processus en trois étapes révélé par la nouvelle étude montre comment, au fil du temps, les anciennes « plantes non carnivores ont évolué pour devenir les chasseurs verts les plus habiles de la planète ».

Sources : Current Biology

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