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Comment les tripes aident les chercheurs à cataloguer la forêt pluviale

Torrey Rodgers se fraye un chemin à travers la forêt tropicale panaméenne en tenant un seau de porc en décomposition. Le scientifique de la faune a pour mission de collecter des mouches - des centaines et des centaines d'entre elles, s'il a de la chance. Loin des insectes nuisibles de la jungle, il voit ces insectes verts iridescents et bourdonnants comme des assistants de laboratoire utiles, lui permettant de faire le point sur les habitants des forêts tropicales menacées du monde entier.

Une façon de mesurer la santé d'une forêt consiste à compiler sa biodiversité, ou la richesse des plantes et des animaux qui y vivent. Les scientifiques se lancent dans ce type de recensement forestier pour surveiller le braconnage ou cartographier les progrès des efforts de conservation. Mais les forêts tropicales représentent un défi particulier: vous devez parcourir des kilomètres dans un écrin de verdure dense, à la recherche d’animaux insaisissables qui ne sortent que la nuit et, oh ouais, ils regorgent de choses qui peuvent vous tuer.

C'est pourquoi les écologistes, habitués à l'écosystème de la jungle et à la faune qui y vivent, s'en chargent généralement. Ces zoologues savent comment naviguer sur des terres indomptées, identifier avec précision les créatures diurnes et nocturnes et placer des pièges photographiques secrets pour photographier la faune la plus insaisissable. Le problème, c’est que ces types d’experts de la randonnée en forêt et de la connaissance de la faune sont aussi rares que la faune qu’ils traquent.

Et sans un tel recensement, les efforts de conservation sont vains. «Supposons que vous proposiez une réserve naturelle et que vous consacriez des tonnes de ressources à la protection de cette zone ... eh bien, est-ce que cela a réellement fonctionné? Perdons-nous des espèces ou avons-nous un impact positif? », Demande Rodgers, associé de recherche au département des ressources naturelles de l'université d'État de l'Utah.

C'est pourquoi Rodgers a fait appel à des assistants improbables pour faire sa surveillance de la faune pour lui: les mouches charognards. Pour ces nécrophages, la forêt tropicale est un vaste buffet proposant des plats allant des carcasses aux plaies purulentes des animaux vivants, en passant par tous les types de crottes imaginables. Chaque bouchée enregistre un échantillon d’ADN distinct de ce repas dans les entrailles des mouches, jusqu’à ce qu’il sorte par l’autre bout. Aujourd'hui, comme Rodgers et ses collègues le rapportent dans une étude récente publiée dans la revue Molecular Ecology Resources, les chercheurs peuvent utiliser cet ADN pour créer un recensement des mammifères les plus insaisissables de la jungle.

Owen McMillan, biologiste de l'évolution au Smithsonian's Tropical Research Institute (STRI) au Panama et co-auteur de l'étude, reconnaît que le plan de Rodger pour capturer la diversité d'une forêt tropicale entière en utilisant uniquement des tripes mouches est peu orthodoxe. «Cela peut sembler bizarre», dit-il, «mais ce n'est pas si vous pensez à la façon dont ces mouches gagnent leur vie.»

En tant que fourrage aéroporté, cette famille de mouches peut échantillonner pratiquement tous les types d'animaux de la forêt pluviale. L'ADN de chaque organisme est présent dans toute sa matière biologique, du sang au caca, et constitue un marqueur génétique identifiable. Si les chercheurs pouvaient en quelque sorte échantillonner tout l'ADN d'une forêt pluviale, ils disposeraient d'une image complète de tout ce qui y habite. «C'est là que les mouches sont utiles, dit Rodgers. "Ils sortent et font l'échantillonnage pour nous."

En 2015, Rodgers s'est rendu sur l'île de Barro Colorado, une île densément boisée située au milieu du canal de Panama, et a mis à l'épreuve son idée de relevé de mouches. Il a fabriqué 16 simples pièges à mouches avec deux bouteilles d'eau en plastique, reliés comme un sablier. Chacun contenait un morceau de porc en guise d'appât, qui était gardé hors de portée des mouches par un écran.

Après quelques essais infructueux, Rodgers a appris que les mouches étaient difficiles à manger. Ils préféraient la viande qui avait été laissée au soleil jusqu'à ce qu'elle atteigne ce doux endroit de funk juste rance. «Ils vont très vite pourrir la viande», dit-il, «je devais la pré-pourrir, ce qui était vraiment dégoûtant.»

Une fois qu'il eut déterminé les préférences alimentaires des mouches, les pièges commencèrent à se remplir de mouches emprisonnées si rapidement qu'il dut les remplir deux fois par jour. Malheureusement pour eux, tenter de se régaler de porc en décomposition serait une erreur fatale: Rodgers les a ramenés au laboratoire, les a gelés, les a coupés en morceaux et les a réduits en pâte pour permettre l'extraction de l'ADN de leurs entrailles. .

Pour détecter même les animaux les plus rares dans les intestins des mouches, il aurait besoin d'utiliser une technique d'amplification de l'ADN pour multiplier des régions spéciales à partir des seules cellules de mammifère ingérées. Le but était de sélectionner certains marqueurs moléculaires, qui sont des régions du génome qui servent de codes à barres. Ces courts fragments peuvent être comparés à une base de données de plus de 5 000 mammifères et à une plus petite base de données d'espèces connues pour exister sur l'île.

Il a collecté plus de 1 000 mouches au cours des trois derniers mois, rassemblant suffisamment d’ADN intestinal pour pouvoir être comparées à huit années d’enquêtes traditionnelles précédemment réalisées sur l’île. Comme Rodgers l'avait prédit, les mouches se déplaçaient; les chercheurs ont détecté 20 espèces de mammifères, quatre espèces d'oiseaux et une espèce de lézard. «C'était étonnamment précis», dit McMillan. "Au moins aussi précis que marcher dans la forêt."

Non seulement cela, mais les données étaient beaucoup plus riches que les enquêtes précédentes, car le séquençage de l'ADN génère des millions de points de données. "Vous devez encore filtrer les choses qui sont essentiellement du bruit ... comme le porc", dit McMillan. Mais une fois filtrés, les fragments d’ADN de mammifère amplifiés à partir des entrailles de la mouche reflètent de près la composition en espèces attendue dans la forêt tropicale humide de l’île de Barro Colorado.

Il y avait cependant quelques exceptions notables. Curieusement, ils n'ont pas trouvé de code à barres correspondant aux trois mammifères les plus abondants: il n'y avait aucune trace de l'agouti de rongentine, du coati à nez blanc ressemblant à un raton-laveur, ni de la croupe, qui ressemble à un parent trapu du cerf. Rodgers pense que cela a à voir avec le parti pris inhérent à ses assistants de laboratoire. Les agouti, par exemple, ne sont pas particulièrement appétissants pour les mouches. «C'est vraiment difficile et peut-être plus difficile et moins attrayant», dit-il.

Conrad Gillett, entomologiste à l'Université de Hawaii, qui utilise également des techniques moléculaires pour étudier les intestins d'insectes, a convenu que les habitudes alimentaires des mouches pourraient constituer un biais considérable. D'autres études ont utilisé des insectes tels que les moustiques et les coléoptères, l'insecte de prédilection de Gillett, et pourraient être ajoutés aux enquêtes sur la forêt tropicale pour augmenter la diversité des mammifères détectés.

Pourtant, c'est une méthode rapide et efficace pour étudier la diversité qui pourrait être utilisée dans de nombreux environnements, dit Gillett. «C'est certainement quelque chose qui mérite d'être étudié», dit Gillett. «À l'heure actuelle, je ne suis pas sûr que l'on puisse compter sur les mouches exclusivement pour une enquête, mais en tant que complément, absolument. C'est quelque chose qui doit être pris en compte. »La simplicité de la technique la rend encore plus attrayante. «Ce n'est que du porc suspendu dans la forêt», dit McMillan.

Après avoir essayé cette méthode d'enquête dans une forêt bien étudiée, McMillan espère que cette approche pourrait être utilisée dans d'autres contextes où la faune est encore un mystère. Cela posera un autre défi: contrairement à Barro Colorado, de nombreuses forêts regorgent d’animaux qui n’ont pas encore été nommés, et encore moins d’un code-barres ADN. Mais à mesure que le codage à barres de l'ADN devient de plus en plus courant et que les bases de données se développent, les chercheurs pensent qu'ils seront capables de détecter même les espèces rares difficiles à suivre du point de vue de la conservation.

"Parce que l'île de Barro Colorado a été si bien étudiée par tant de scientifiques pendant si longtemps, vous pouvez la replacer dans un contexte plus large", déclare McMillan.

Mieux encore, il n'y a pas de forêt menacée sur la Terre sans mouches. «Ce groupe de mouches est présent dans le monde entier. Ils sont communs dans tous les habitats », dit Rodgers. Grâce à ces scientifiques créatifs et à leur idée débordante, nous devrons peut-être considérer ces insectes omniprésents comme des nuisances gênantes, mais aussi comme des défenseurs de l'environnement de valeur.

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