Des paléontologues sont parvenus à extraire le génome d’un rhinocéros laineux vieux d’environ 14 400 ans à partir d’un fragment de tissu conservé dans l’estomac d’un louveteau de l’ère glaciaire — une première. L’analyse génomique indique que les rhinocéros laineux sont restés génétiquement sains et stables jusqu’à la fin de la période glaciaire, suggérant une extinction rapide probablement due au changement climatique, plutôt qu’à un déclin démographique progressif.
Face à la crise actuelle de la biodiversité, il est essentiel de comprendre les mécanismes qui ont conduit aux précédentes extinctions massives qui se sont produites sur Terre, dans le but d’en anticiper au mieux les impacts. Les données recueillies jusqu’ici indiquent qu’avant une extinction, les espèces présentent généralement une baisse de la taille de leur population et de leur aire de répartition géographique, ce qui les rend plus vulnérables aux changements environnementaux.
D’un point de vue génétique, un facteur majeur d’extinction provient de la plus grande vulnérabilité des petites populations à la dérive génétique (la modification aléatoire de la fréquence des allèles avantageux dans une population au fil des générations) et à l’augmentation de la consanguinité, qui peuvent tous deux conduire au déclin des espèces. La compréhension du lien entre l’histoire évolutive de l’espèce et son taux de déclin permettrait de mieux appréhender les conséquences génomiques de ce déclin.
Pour étudier ce lien, les chercheurs s’appuient principalement sur la collecte de l’ADN d’organismes anciens. Cependant, malgré les avancées en matière de prélèvement d’ADN ancien, le matériel génétique récupéré de ces échantillons est généralement de faible qualité et en faible quantité. Cela s’explique par le fait que l’ADN post-mortem se dégrade très facilement au fil du temps et est facilement contaminé par d’autres fragments d’ADN présents dans l’environnement.
Pour la première fois, des chercheurs affirment avoir réussi à prélever l’ADN d’un rhinocéros laineux (Coelodonta antiquitatis) à partir du contenu de l’estomac d’un loup ancien congelé. « Le séquençage complet du génome d’un animal de l’ère glaciaire trouvé dans l’estomac d’un autre animal est une première », explique, dans un communiqué de l’Université de Stockholm, Camilo Chacón-Duque, coauteur de l’étude et jusqu’à récemment chercheur au Centre de paléogénétique de l’Université de Stockholm et du Muséum suédois d’histoire naturelle.
« Récupérer les génomes d’individus ayant vécu juste avant l’extinction est un défi, mais cela peut fournir des indices importants sur les causes de la disparition de l’espèce, ce qui peut également être pertinent pour la conservation des espèces menacées aujourd’hui », explique-t-il. L’étude, publiée le 14 janvier dans la revue Genome Biology and Evolution, a été menée en collaboration avec les universités de Norvège, de Cardiff, de Copenhague et de Nouvelle-Zélande.
Une stabilité génétique jusqu’aux portes de l’extinction
Le loup chez lequel l’échantillon a été prélevé a été exhumé du pergélisol près du village de Tumat, dans le nord-est de la Sibérie. Lors de son autopsie, les chercheurs ont identifié un petit fragment de tissu préservé dans son estomac. La datation au radiocarbone a révélé que le tissu avait environ 14 400 ans et le séquençage de l’ADN l’a identifié comme appartenant à un rhinocéros laineux — ce qui en fait l’un des plus jeunes spécimens de rhinocéros laineux découverts à ce jour.
Le principal défi dans l’extraction de l’ADN du rhinocéros laineux était non seulement sa faible quantité, mais également sa contamination par le matériel génétique du loup et de tout ce que le prédateur a consommé. « C’était vraiment passionnant, mais aussi très difficile, d’extraire un génome complet à partir d’un échantillon aussi inhabituel », raconte, dans un communiqué de l’Université de Cardiff, Sólveig Guðjónsdóttir, auteure principale de l’étude, qui a réalisé les travaux dans le cadre de son mémoire de maîtrise à l’Université de Stockholm.
La seconde étape de l’étude consistait à comparer le génome du rhinocéros de Tumat avec ceux, de meilleure qualité, de deux autres spécimens plus anciens, datant respectivement d’environ 18 000 et 49 000 ans. Cela a permis d’examiner la manière dont la diversité génomique, les niveaux de consanguinité et le nombre de mutations délétères ont évolué au cours de la dernière période glaciaire.
L’autopsie du louveteau de Tumat. © Université de CardiffDe manière inattendue, les génomes n’ont montré aucun signe de détérioration à l’approche de l’extinction de l’espèce, vers la fin de l’ère glaciaire. Cela indique que le rhinocéros laineux semble avoir maintenu, du point de vue génétique, une population stable jusqu’à peu avant sa disparition.
« Nos analyses ont révélé un schéma génétique étonnamment stable, sans aucun changement dans les niveaux de consanguinité sur des dizaines de milliers d’années avant l’extinction des rhinocéros laineux », explique, dans le communiqué de l’Université de Stockholm, Edana Lord, ancienne chercheuse postdoctorale au Centre de paléogénétique et également co-auteure de l’étude.
Ces résultats suggèrent que l’extinction s’est produite relativement rapidement, plutôt que par le biais d’une diminution progressive de la population, comme cela est le cas pour certaines espèces modernes qui ont disparu (ou presque) à la fois en raison de la chasse (et d’autres pressions comme la perte de leur habitat) et du manque de diversité génétique. Le réchauffement climatique marquant la fin de la dernière période glaciaire pourrait être à l’origine de cette extinction rapide.
« Nos résultats montrent que les rhinocéros laineux ont eu une population viable pendant 15 000 ans après l’arrivée des premiers humains dans le nord-est de la Sibérie, ce qui suggère que le réchauffement climatique plutôt que la chasse par l’homme a causé l’extinction », conclut le co-auteur de l’étude, Love Dalén, professeur de génomique évolutive au Centre de paléogénétique.
