Les espèces évoluent avec des adaptations extrêmes pour faire face aux rigueurs de leur environnement. Les microbes se développent dans les sources bouillantes de Yellowstone; les rats kangourous peuvent vivre sans même boire une gorgée d'eau dans le sud-ouest brûlant des États-Unis; Les papillons monarques peuvent parcourir 3000 km juste pour profiter d'un peu de soleil mexicain. Et pour coloniser de nouveaux habitats, des petits poissons déterminés escaladent les cascades d'Hawaï avec leurs bouches à ventouses, comme des jouets à balles inversées.
Ce poisson semblable au super-héros, le gobie Nopili, est membre de la famille des Gobiidae. Les gobies constituent l'une des plus grandes familles de poissons au monde, avec environ 2 000 espèces partageant la nomenclature. Beaucoup vivent dans des cours d'eau d'îles volcaniques comme Hawaii, où la vie n'est pas facile pour ces petits poissons polyvalents. Leurs maisons de ruisseau sont souvent soumises à des coulées de lave, des ouragans et des inondations soudaines - et pourtant, les gobies persistent. Après qu'un glissement de terrain crée des obstacles verticaux ou qu'une tempête retravaille le débit de l'eau, ces poissons tenaces se retrouvent inévitablement dans le nouvel habitat en amont, même s'ils sont séparés des zones en aval par des cascades abruptes.
Pour réaliser cet exploit, les gobies s’appuient sur leur évolution singulière. Tous les gobies possèdent un ventouse abdominale, formée il y a des millénaires lorsque les nageoires pelviennes des gobies ancestraux ont fusionné. Pour escalader les cascades, la plupart des poissons utilisent ce que l’on appelle l’escalade «Powerburst». Ils s'attachent au mur glissant derrière une cascade à l'aide de leur ventouse ventrale, puis ondulent rapidement leur queue, ce qui se traduit par une action chatoyante qui propulse lentement leurs battements, aspirant les corps dans la cascade.
Le gobie d'escalade des rochers Nopili prend la succion du mur à un autre niveau, cependant. Sa gueule, située sur le dessous de la tête comme un poisson plus propre, forme un ventouse formidable qu’elle utilise pour remonter des cascades. Comme un alpiniste, il s’accroche au mur avec ses ventouses abdominales et buccales à tour de rôle, puis avance lentement mais sûrement jusqu’à la roche mouillée et transparente. À Hawaii, ces poissons grimpent jusqu'à des cascades atteignant près de 100 mètres de haut.
Alors, comment le gobie d'escalade Nopili a-t-il réussi cette adaptation de bouche par super-ventouse, alors que tous les membres de sa famille doivent se faufiler devant un simple ventouse abdominale? La solution réside probablement dans la stratégie d'alimentation de l'espèce. La plupart des autres gobies se nourrissent de petits invertébrés ou d'autres poissons, mais le gobie d'escalade de Nopili préfère gratter de minuscules algues, appelées diatomées, des roches en utilisant un mouvement succulent qui reflète les mêmes mouvements qu’il utilise pour grimper aux murs. Pour un scientifique en évolution, cela soulève la question de savoir si la bouche du poisson a d'abord évolué pour manger, puis est passée à la succion du mur, ou vice-versa. Les scientifiques appellent ce type de cooptation évolutive des «exaptations».
Des chercheurs de l'Université Clemson et de l'Université Saint Cloud State voulaient résoudre ce problème de la poule ou de l'œuf. Ils ont donc décidé de comparer les mécanismes oraux de l'alimentation au grimpe du gobie Nopili. Si le poisson utilise sa bouche de deux manières très différentes pour se nourrir et grimper, alors une adaptation ne mériterait probablement pas un crédit pour cette adaptation intéressante. D'autre part, si les mêmes mouvements étaient en jeu pour les deux activités, le poisson aurait peut-être simplement appliqué une activité régulière (se nourrir ou grimper) à un nouveau rôle.
Les chercheurs ont revêtu leur équipement de plongée en apnée et ramassé plusieurs gobies à sucer les murs du ruisseau Hakalau sur l’île Hawaii en 2005 et 2011. Ils ont ensuite transféré le poisson dans un laboratoire, où ils ont observé les habitudes alimentaires de leurs sujets de recherche à l’aide de caméras vidéo à grande vitesse. attaché à différents côtés de l'aquarium. Dans un autre réservoir, les chercheurs ont également créé une fausse cascade en plexiglas située à un angle de 62 degrés. Ils ont mis au défi les poissons restants de grimper sur ce mur et les ont filmés lors de leurs efforts pour mesurer les chutes d’eau.
À partir des vidéos, les chercheurs ont identifié 23 repères anatomiques impliqués dans l'alimentation et l'escalade. Après avoir analysé statistiquement leurs résultats, les chercheurs rapportent dans un article de PLoS One publié la semaine dernière qu’ils avaient découvert que les mouvements d’escalade et d’alimentation du gobie Nopili étaient très différents. En d'autres termes, les poissons utilisent différents mouvements pour se nourrir et pour grimper. Les différences, cependant, étaient petites et certains comportements étaient si similaires qu'ils pouvaient presque se superposer. Les chercheurs ont été surpris par la confusion entre similitudes et différences, qui se sont rendu compte que des recherches supplémentaires seraient nécessaires avant de pouvoir démêler de manière définitive l'histoire de l'évolution de l'espèce en matière d'alimentation et de succion.
"Cependant, une stricte similitude entre l'alimentation et la cinématique d'escalade pourrait ne pas être une attente juste, même si une adaptation a eu lieu", écrivent-ils dans leur article. "Il n'est peut-être pas raisonnable de s'attendre à ce que l'un des comportements reste complètement inchangé après avoir été appliqué à une autre fonction."
Comme la plupart des choses dans la science, l'évolution du gobie est complexe et peut ne pas donner une explication claire. L '«adaptation avec modification» devra peut-être suffire à élucider les talents uniques du gobie d'escalade Nopili, du moins pour le moment.
