Microevolution in action : a quantitative case study on natural populations of Artemia spp.
Microévolution en temps réel : étude quantitative dans les populations naturelles d'Artemia spp.
Résumé
Getting a comprehensive understanding of microevolution in natural populations requires proper quantification of the important selective forces exerted on these populations. Over the last decade, long-term studies and resurrection-ecology (revival of resting stages) have been the main approaches to study life history trait evolution over many generations in the wild. My work aims at understanding how simple ecological factors (e.g. temperature) and complex interactions between and within species (host-parasite and male-females antagonistic interactions) shape evolutionary processes in natural populations. To this end, I used the brine shrimp Artemia as a model system and combined laboratory and field studies. First, I investigated thermal niche evolution with a resurrection ecology approach, using dormant-egg time series from an Artemia population introduced from temperate to tropical salterns in the mid-80's. This experiment shows that survival at the high temperatures typical of the new environment increased linearly through time after the introduction, suggesting a sustained rate of adaptation over more than 100 generations. Second, I used the same approach to study adaptation between sexes in another Artemia population. I found that sexual conflicts result in fluctuating male-female coevolutionary dynamics in natura, over a time scale of ~100 generations. Third, I studied the relative role of one cestode and two microsporidian parasites in mediating the competition between a native asexual host and an invasive bisexual host. I found that all three parasites were either host- or genotype-specific and that the castrating cestode parasite specifically infected the native species, suggesting that this parasite actually played a major role in the competition between native and invasive hosts. Interestingly, all three parasites manipulated the swarming behavior of their host, most likely to increase their transmission. Fourth, I performed population genetic studies of diploid and polyploid Artemia parthenogenetica and their Asian bisexual close relatives. Diploid asexual Artemia produce rare males and I found indication that these males allow some rare sex in this otherwise parthenogenetic species. In addition, hybridization between divergent Artemia species has led to the origin of at least three independent polyploid lineages.
La compréhension des processus microévolutifs ayant lieu dans la nature nécessite la quantification des principales forces sélectives s'exerçant sur les populations sauvages. Ces 10 dernières années, les études à long terme et l'écologie de la résurrection (qui fait revivre des stades en dormance) ont été les principales approches pour étudier l'évolution des traits d'histoire de vie sur plusieurs générations dans les populations sauvages. Mon travail consiste à comprendre comment des facteurs écologies simples (p. ex. la température) et des interactions interspécifiques ou intraspécifiques plus complexes (p. ex. les interactions antagonistes hôte-parasite ou mâle-femelle) façonnent le processus évolutif des populations sauvages. Dans cette optique, j'ai utilisé l'Artémia comme un organisme modèle, en combinant des études sur le terrain et en laboratoire. Premièrement, j'ai étudié l'évolution de la niche thermique avec une approche d'écologie de la résurrection, en utilisant une série temporelle d'œufs de dormance d'une population d' introduite à partir de marais salants de régions tempérées dans des marais salants tropicaux dans les années 80. Cette étude montre que la survie aux températures élevées (caractéristiques du nouvel environnement) a augmenté linéairement au cours du temps à partir de l'introduction, suggérant un taux d'adaptation constant sur plus de 100 générations. Deuxièmement, j'ai utilisé une approche similaire pour étudier l'adaptation entre males et femelles dans une autre population d'Artémia. Cette étude suggère que les conflits sexuels provoquent une dynamique de coévolution fluctuante dans la nature sur une échelle d'environ 100 générations. Troisièmement, j'ai étudié les impacts respectifs de différents parasites (une espèce de cestode et deux espèces de microsporidie) sur la compétition entre une espèce d'hôte autochtone asexuée et une espèce d'hôte invasive sexuée. Chacun des trois parasites étaient soit spécialiste d'une espèce ou de certains génotypes d'hôte. De plus, l'espèce de cestode dont l'effet castrateur chez l'hôte est bien connu infectait uniquement l'espèce autochtone, suggérant que ce parasite joue un rôle majeur dans la compétition entre les espèces d'hôte autochtones et invasives. Par ailleurs, les trois espèces de parasite semblaient manipuler le comportement d'agrégation de leur hôte, très probablement pour augmenter leur transmission à de nouveaux hôtes. Enfin, j'ai réalisé des études de génétiques des populations d'espèces asexuées diploïdes et polyploïdes d'Artemia et d'espèces sexuées asiatiques proches. Les espèces asexuées diploïdes produisent des mâles rares et il semblerait que ceux-ci permettent une faible fréquence de reproduction sexuée. De plus, l'hybridation d'espèces d'Artémia éloignée phylogénétiquement a donné naissance à au moins trois lignées polyploïdes indépendantes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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