SAN DIEGO — L'évolution fonctionne sur des millénaires. Le changement climatique évolue beaucoup plus rapidement.
Ce déséquilibre tue certains des écosystèmes les plus vitaux de la planète, notamment les imposants séquoias de Californie et les herbiers marins le long de sa côte, qui stockent tous deux de grandes quantités de carbone et abritent des réseaux de vie complexes.
Les vagues de chaleur marines, les incendies de forêt record et le développement côtier poussent ces systèmes au-delà de leurs limites à mesure que le changement climatique, entraîné par les émissions de carburants tels que le pétrole et le gaz, s’accélère. On estime qu’environ un million d’espèces sont menacées d’extinction, la plupart d’ici quelques décennies, en grande partie à cause d’activités humaines telles que la destruction de l’habitat, la pollution et la surexploitation des ressources naturelles, selon un rapport publié en 2019 par un organisme scientifique intergouvernemental affilié aux Nations Unies.
Les scientifiques s'efforcent de combler le fossé avec une discipline émergente appelée génomique de la conservation : séquencer le plan génétique complet d'un organisme pour identifier les individus présentant des caractéristiques adaptées pour survivre à la sécheresse, aux maladies et à d'autres extrêmes climatiques, puis utiliser ces informations pour guider la restauration.
Les récifs coralliens sont parmi les premiers écosystèmes où ces outils génomiques sont utilisés. Les vagues de chaleur marines répétées, qui ont provoqué un blanchissement massif, ont dévasté les récifs du monde entier. En séquençant les coraux et les algues qui y vivent, les chercheurs ont identifié des colonies qui résistent naturellement à des températures plus élevées et commencent à tester si la reproduction et la croissance sélectives de ces coraux plus résilients peuvent favoriser la récupération des récifs.
Les herbiers marins sont sous pression
En Californie du Sud, les chercheurs appliquent cette approche à la zostère, un type d'herbier marin, alors que les méthodes de restauration traditionnelles échouent. La plante fournit un habitat aux poissons, aux crabes et au plancton, nourrit les oiseaux migrateurs et emprisonne le carbone et le méthane – deux gaz à effet de serre qui emprisonnent la chaleur – dans les sédiments côtiers.
Les conditions dans les baies de San Diego changent. Les eaux se réchauffent. Les marées royales – les marées les plus hautes de l'année, que le changement climatique rend plus fréquentes et plus sévères – remuent les sédiments et réduisent la lumière qui atteint le fond marin. Le développement envoie le ruissellement dans les baies, obscurcissant encore davantage l'eau.
En conséquence, les efforts visant à replanter ce qui a été perdu échouent environ la moitié du temps.
« La génomique de conservation devient particulièrement importante parce qu'à l'heure actuelle, le climat change – une plante qui poussait très bien dans la baie de San Diego, maintenant la baie de San Diego pourrait être trop chaude pour elle », a déclaré Todd Michael, professeur-chercheur au Salk Institute for Biological Studies.
À Mission Bay, Michael et ses collègues ont découvert un indice pour améliorer ces chances : une zostère hybride naturelle qui surpassait son espèce parente. La plante, un croisement entre la zostère des eaux peu profondes Zostera marina et la Zostera pacifica des eaux plus profondes, a persisté là où les deux espèces parentales étaient en difficulté.
En séquençant son génome, l'équipe a identifié des gènes liés à l'horloge circadienne de la plante qui restent actifs plus longtemps dans des conditions de faible luminosité, un modèle qui, selon les scientifiques, pourrait l'aider à photosynthétiser plus efficacement dans l'eau trouble.
Les résultats suggèrent que la restauration pourrait être améliorée en sélectionnant ou en cultivant des zostères mieux adaptées aux conditions futures. Mais pour l’instant, ces travaux restent largement expérimentaux et n’ont pas encore été déployés à grande échelle sur le terrain. Les chercheurs se sont associés à des écologistes du Scripps Institute of Oceanography pour explorer comment ces connaissances pourraient être appliquées à de futures restaurations.
Application de techniques similaires aux séquoias de Californie du Nord
Les séquoias sont parmi les arbres les plus hauts et les plus anciens de la planète et leurs forêts stockent plus de carbone par acre que toute autre, selon une étude réalisée en 2020 par Save the Redwoods League et Humboldt State University.
Bien que ces arbres aient évolué avec de fréquents incendies de faible intensité, les incendies de forêt plus chauds et plus destructeurs d'aujourd'hui, combinés à la sécheresse, font des ravages de plus en plus lourds. L’exploitation forestière a eu un effet encore plus important : environ 95 % des séquoias anciens ont été coupés, réduisant considérablement la diversité génétique.
Les scientifiques ont déjà séquencé le génome du séquoia – une entreprise colossale compte tenu de sa taille, qui est près de neuf fois supérieure à celle du génome humain.
Cependant, les chercheurs affirment que le travail ne consiste pas seulement à restaurer ce qui existait autrefois, mais à préparer les forêts à un climat qui ne ressemble plus au passé.
« Là où un organisme était adapté à un certain endroit à un moment donné, il se peut qu'il ne le soit plus », a déclaré David Neale, généticien forestier et professeur émérite distingué à l'UC Davis. « L'adaptation au nouvel environnement pourrait nécessiter différentes variations génétiques. »
Les premières analyses ont commencé à lier les gènes à des caractéristiques telles que la tolérance à la sécheresse et l'adaptation à la température, mais les chercheurs affirment que des travaux plus rigoureux sont nécessaires pour confirmer ces liens avant de pouvoir les utiliser pour guider la restauration. Ce travail est au point mort en raison d’un financement limité.
La génomique de conservation ne peut à elle seule résoudre le changement climatique
« Cela peut être utile, mais ce n'est pas une solution en soi », a déclaré Karen Holl, professeur distingué d'études environnementales à l'UC Santa Cruz. « La priorité est de réduire les émissions de gaz à effet de serre. »
Les outils génomiques peuvent aider certaines espèces, en particulier celles qui vivent longtemps, comme les séquoias, qui ne peuvent pas s'adapter assez rapidement par eux-mêmes, mais ils ont leurs limites. Les écosystèmes reposent sur des relations complexes entre les plantes, les animaux, les microbes et les champignons. L’ingénierie ou la sélection de caractéristiques de résilience climatique chez une espèce ne garantit pas la survie des nombreuses autres qui en dépendent.
« Pouvez-vous créer génétiquement quelques espèces qui seraient plus tolérantes ? Absolument. Mais ce n'est pas un écosystème », a déclaré Holl. « Nous n’allons pas sortir du changement climatique par des moyens techniques. »
Hammerschlag écrit pour Associated Press.
