rencontrez Lizard Man, un biologiste épris de reptiles abordant certaines des plus grandes questions de l’évolution
la matinée du 17 octobre 1996 a commencé comme d’habitude pour Jonathan Losos., Le biologiste évolutionniste a enfilé un large chapeau et s’est enduit d’écran solaire, puis s’est dirigé en bateau vers plusieurs îlots sans nom au large de L’Île Great Exuma aux Bahamas. Trois ans plus tôt, lui et L’écologiste David Spiller y avaient introduit des espèces de lézards locaux pour apprendre comment ils s’affronteraient dans un endroit autrefois sans lézard. Le couple a passé la journée à piéger des lézards, à noter leurs emplacements exacts et à faire le point sur les insectes, les araignées et la végétation. Ils étaient inquiets au sujet des rapports d’un ouragan imminent, mais les habitants semblaient confiants qu’il virerait et épargnerait les îles, comme d’habitude.,
En ce moment, cependant. Le lendemain, Losos et Spiller ont aidé leur propriétaire à monter à bord des fenêtres de leur chalet en bord de mer sur Great Exuma alors que L’ouragan Lili s’abattait sur l’Île. Alors que le vent se levait et que les premières bourrasques déversaient de la pluie, ils se précipitèrent vers un parpaing qui montait une colline. Cette nuit-là, le vent a soufflé des parties du toit et abattu des palmiers. Une onde de tempête de 4 mètres a inondé les rues et 2 jours plus tard, ils ont trouvé leur bateau à moteur loué coincé dans un arbre.
Les lézards avaient encore pire., Lorsque Losos et Spiller sont finalement revenus sur leurs sites d’étude les plus exposés, les îles ont été dépouillées presque nues de broussailles et tous les lézards ont disparu. Mais le revers pour le projet de Losos a été le début d’un nouveau chapitre dans ses recherches sur la façon dont les animaux s’adaptent aux environnements variés et changeants des Îles Dans et autour des Caraïbes.
Depuis Lili, une demi-douzaine d’autres ouragans ont inondé des îlots et emporté des animaux déplacés par Losos, qui est basé à L’Université Washington à St.Louis (WashU), et son équipe., Mais lui et ses collègues ont persévéré, collectant des données sur la façon dont les animaux s’adaptent aux prédateurs, aux dommages causés par les tempêtes et à d’autres défis—naturels et artificiels par les chercheurs. Passionné de reptiles depuis toujours, Losos est en partie motivé par sa passion pour un groupe de lézards appelés anoles, qui prospèrent en Amérique du Sud et centrale et dans les Caraïbes.
il les considère également comme une opportunité. Près de la moitié des 400 espèces d’anoles vivent sur des îles, et leurs divers modes de vie, habitats et histoires se sont révélés être un véhicule pour explorer certaines des plus grandes questions de l’évolution., ” Les îles de Jonathan sont comme des tubes à essai géants, et il est le bricoleur ultime », explique Martha Muñoz, biologiste évolutionniste à L’Université de Yale.
appelé Pinocchio anole (Anolis proboscis), ce lézard D’Amérique du Sud Est l’un des favoris de Jonathan Losos et était autrefois considéré comme éteint.,
LUCAS BUSTAMANTE
Les recherches de Losos sur les anoles ont montré que l’évolution peut se produire plus rapidement que la plupart des scientifiques ne l’avaient supposé, et que—contrairement à ce que certains penseurs de premier plan ont proposé—elle est souvent prévisible. Face à des défis similaires, des populations distinctes développent souvent des solutions similaires. En cours de route, Losos a encadré des dizaines de jeunes scientifiques, et certains portent maintenant son travail dans de nouvelles directions., ” Au-delà de ses nombreuses contributions sur le terrain, Jonathan a également changé le cours de la science simplement en étant ce qu’il est », explique Muñoz, un ancien étudiant. « Il est la preuve que le succès est plus riche et plus gratifiant lorsqu’il est accompagné de gentillesse et d’humilité. »
curieusement, L’émission télévisée des années 1950 Leave it to Beaver a lancé Losos sur cette voie. Lorsque Beaver, âgé de 7 ans, a ramené à la maison un alligator pour animaux de compagnie, le jeune Losos a demandé à ses parents s’il pouvait lui aussi en obtenir un. Sa mère était contre, mais son père a dit qu’il demanderait conseil à un ami de la famille, le directeur adjoint du Zoo de Saint-Louis., Homme d’affaires prospère, Le Senior Losos aimait aussi les animaux, emmenant sa famille en vacances nature, rejoignant le Conseil d’administration du zoo et finançant même l’acquisition par le zoo d’un bébé éléphant de Thaïlande, qu’il a nommé Carolyn en l’honneur de sa femme.
à la surprise de tous, le réalisateur a chaleureusement approuvé, disant qu’avoir un alligator comme animal de compagnie d’enfance était la façon dont il a fait ses débuts dans l’herpétologie. Ainsi, les Losos juniors ont acquis plusieurs bébés Caïmans, qui vivaient dans une piscine pour bébés au sous-sol en hiver et dans un abreuvoir à chevaux dans la Cour le reste de l’année., Ce n’est que quelques fois que les animaux se sont échappés et ont terrorisé les voisins. Losos a travaillé les étés au zoo jusqu « à mi-chemin à l » Université, finalement donner ses Caïmans à un gardien de zoo. « Jonathan a commencé comme un petit enfant aimant la nature, harcelant sans cesse le personnel de son zoo local, attrapant des lézards en vacances en famille, et il n’a jamais perdu cette étincelle”, explique Harry Greene, herpétologiste émérite à L’Université Cornell et conseiller des études supérieures de Losos.,
À 12, Jonathan Losos pris un anole vert, l’une des espèces qui allait devenir sa vie de travail.
COURTESY OF JONATHAN LOSOS
en tant que premier cycle à L’Université Harvard, Losos est tombé sous la tutelle de L’herpétologiste Ernest Williams. Parfois appelé le père de la biologie des anoles, Williams avait reconnu que les anoles sur différentes îles des Caraïbes évoluaient indépendamment., Pourtant, sur chaque île, il avait trouvé un ensemble similaire de types de corps ou « écomorphes”—un spécialisé pour vivre dans les broussailles, un autre pour saisir les brindilles, et d’autres encore pour vivre dans les arbres. Ces parallèles suggèrent que lorsque les circonstances étaient similaires, l’évolution convergerait vers le même ensemble de traits et formerait des communautés avec des ensembles d’espèces similaires.
Le Laboratoire de Williams avait déjà produit plusieurs biologistes évolutionnistes de premier plan, et Losos pensait que le domaine de la recherche sur les anoles devenait trop encombré. Mais aucune autre espèce à la fois capturé son intérêt et était facile à étudier., « J’ai suivi une douzaine de projets de doctorat qui ont échoué », se souvient-il. À un point bas, il a sérieusement envisagé la faculté de droit, mais son père l’a convaincu que le monde avait plus besoin d’herpétologues que d’avocats.
Losos a finalement réalisé que les anoles étaient parfaites pour appliquer de nouveaux outils en biologie évolutive. Les chercheurs commençaient tout juste à construire des arbres généalogiques et à tracer l’évolution en fonction des variations de protéines entre les espèces. Pour son Doctorat, Losos a comparé les protéines dans les anoles des Caraïbes et a vérifié que les écomorphes de Williams avaient effectivement évolué indépendamment pour former des communautés similaires sur différentes îles., Cette idée seule-le soutien d’une idée appelée évolution convergente— »a été une percée vraiment importante”, explique Frank Burbrink, herpétologiste à l’American Museum of Natural History.
pendant ce temps, d’autres chercheurs réclamaient plus de rigueur dans les études sur l’évolution en exigeant des preuves que les traits soi-disant adaptatifs donnent vraiment un avantage à un organisme. Losos a donc commencé à étudier différents écomorphes d’anoles, avec des jambes et des coussinets de tailles variables (voir graphique ci-dessous). Dans le laboratoire, il les a courus sur des hippodromes miniatures et a évalué à quel point ils s’accrochaient à des surfaces lisses et verticales., Il a constaté que les lézards vivant près du sol, à proximité des prédateurs, avaient des pattes plus longues qui les rendaient rapides, tandis que ceux vivant plus haut dans les broussailles et les arbres avaient de plus gros coussinets pour coller aux feuilles et une écorce lisse. En combinant ces données avec ses études sur l’arbre généalogique, il a eu une idée plus claire de l’histoire évolutive des lézards. Il « a vraiment été l’une des premières personnes à faire évoluer le domaine en intégrant l’écologie et la morphologie et en obtenant une vue d’ensemble”, explique Burbrink.,
l’empreinte de L’évolution sur les lézards insulaires
sur les îles des Caraïbes et des environs, 173 espèces de lézards anoles font face à un éventail d’environnements, de prédateurs et de concurrents différents, ainsi qu’à des tempêtes périodiques. Le résultat est un laboratoire d’évolution, où les scientifiques ont pu suivre la vitesse et le cours de l’adaptation.,
inspiré par des expériences dans lesquelles les chercheurs ont surveillé les changements évolutifs chez les guppys à Trinidad après les avoir déplacés dans différents cours d’eau, Losos a commencé à se demander si des études similaires pourraient être faites dans les anoles des Caraïbes., Et il s’est rendu compte que Thomas Schoener, l’un des protégés de Williams, avait déjà jeté les bases. Dans les années 1980, Thomas et Amy Schoener (ils étaient mariés) ont introduit des lézards locaux dans de minuscules îles sans lézards Des Bahamas pour étudier comment différentes végétations affectaient la capacité des reptiles à prospérer.
Une décennie plus tard, Losos s’est associé à Thomas Schoener, alors écologiste renommé à L’Université de Californie (UC), Davis, pour revisiter ces sites., Conformément aux découvertes antérieures de Williams et Losos, les lézards vivant dans la végétation broussailleuse avaient des pattes plus courtes et des orteils plus grands que leurs ancêtres, qui avaient vécu dans de grands arbres larges. Ces adaptations leur ont permis de s’accrocher à de minuscules brindilles alors qu’ils chassaient les insectes pour les manger, et les changements n’avaient pris que quelques générations. ” L’évolution peut se produire très rapidement lorsque la sélection naturelle est très forte », explique Losos.
l’idée est maintenant bien acceptée, mais à l’époque, elle allait à l’encontre de la croyance bien ancrée que l’évolution était un processus lent., « C’est l’une des rares choses que Darwin s’est trompé,” Losos dit. Il a décidé de faire d’anoles l’œuvre de sa vie.
il dut bientôt compter avec les ouragans. Losos et Spiller, maintenant à la retraite de Uc Davis, avaient choisi les îlots au large de Great Exuma pour étudier les effets de la compétition. Sur certains, ils ont introduit deux espèces locales, les anoles vertes et brunes, et sur d’autres, une seule espèce. Au cours des 3 premières années, ils ont remarqué que sur les îles avec les deux types, les lézards bruns conduisaient les anoles vertes plus haut dans les buissons, où ils luttaient., C’est alors que Lili a frappé, ruinant l’expérience avant qu’ils puissent voir si les anoles vertes s’éteindraient.
« il aurait été si facile, j’en suis sûr, de tout emballer et d’abandonner”, explique Luke Harmon, l’un des anciens étudiants de Losos et maintenant biologiste évolutionniste à l’Université de L’Idaho. Au lieu de cela, Losos et Spiller ont utilisé la catastrophe à leur avantage. Ils ont documenté le grand impact de Lili, mais aussi inégal. Les îles au sud-ouest de Great Exuma ont été les plus touchées par l’onde de tempête et étaient dépourvues de lézards et de végétation. La vie n’y serait à recommencer., Sur les îles au nord, le vent et la pluie ont cassé des brindilles et arraché des feuilles, mais quelques lézards sont restés, ont-ils rapporté dans le premier de plusieurs articles sur les ouragans.
Les travaux ont remis en question une hypothèse répandue selon laquelle les événements extrêmes tels que les ouragans ne stimulent pas l’évolution parce qu’ils sont rares et ont des impacts aléatoires et imprévisibles sur les plantes et les animaux. Le groupe Losos a plutôt découvert que les tempêtes peuvent être des agents de sélection naturelle.,
Jonathan Losos (avant droit), avec un cours d’herpétologie de L’Université Harvard au Costa Rica, s’est fait un nom en tant que mentor ainsi qu’un chercheur.,
avec L’aimable autorisation de JONATHAN LOSOS
Par exemple, en 2017, Colin Donihue, postdoc de Losos; Anthony Herrel, morphologue fonctionnel, maintenant au CNRS au Muséum national d’histoire naturelle; et des collègues ont visité deux Cayes aux Îles Turques et Caïques pour mesurer les proportions corporelles des anoles qui y vivent. Quatre jours après leur départ, deux ouragans presque consécutifs ont frappé la région avec des vents de plus de 200 kilomètres à l’heure., Lorsque l’équipe est revenue quelques semaines plus tard et a réévalué les lézards, elle a constaté que les survivants avaient tendance à avoir des orteils plus gros, des membres antérieurs plus longs et des membres postérieurs plus courts.
de retour au laboratoire, les chercheurs ont testé comment ces traits affectent la capacité des lézards à tenir sur un perchoir. Dans un vent fort, les anoles s’accrochent avec leurs membres antérieurs, mais elles perdent leur adhérence avec les pattes arrière. En lançant une soufflerie d’air, les chercheurs ont constaté que ceux qui avaient des pattes arrière plus longues (et plus de surface pour que le vent attrape) se sont fait souffler plus facilement de leurs perchoirs sur une surface rembourrée., À l’inverse, les animaux avec des membres postérieurs plus courts et des coussinets plus gros étaient accrochés. Les hurricanes avaient apparemment choisi pour ces traits, l’équipe a rapporté dans 2018. L’année suivante, ils ont constaté que la progéniture des survivants avait également de gros coussinets, suggérant que l’adaptation était génétique et pas seulement une réaction à la tenue serrée.
Depuis, L’équipe a mesuré la taille du toepad chez 188 espèces de lézards dans les Caraïbes. Plus une île a connu d’ouragans, plus les pattes des lézards qui y vivent sont grandes, ont-ils rapporté le 27 avril dans les actes de l’Académie Nationale des Sciences., Les ouragans semblent avoir eu un effet évolutif à long terme.
Losos était professeur à WashU depuis 13 ans lorsque Harvard est venu appeler en 2005, cherchant à le recruter dans son département de biologie évolutive. Natif de St. Louis et fan inconditionnel de baseball des Cardinals de St.Louis, il hésite. Il a même fait une année sabbatique à Harvard avant d’accepter finalement, en grande partie parce que le poste comprenait un poste de conservateur au Harvard Museum of Comparative Zoology. ” C’était la seule chose que St.Louis n’avait pas », se souvient-il.,
là, il a continué à bâtir sur une réputation d’être un mentor gentil et enthousiaste. ” Je l’ai vu accorder aux élèves du secondaire la même attention et le même respect qu’à ses collègues les plus proches », explique Melissa Kemp, une ancienne postdoctorante maintenant à L’Université du Texas, à Austin. ” Il semble toujours être concentré sur son travail, mais il a aussi un sens du plaisir fantaisiste en même temps », explique Michele Johnson, ancienne étudiante et biologiste évolutionniste à L’Université Trinity., Losos arbore une montre avec une anole qu « il a photographiée comme son visage et n » est pas au—dessus de donner des conférences aux étudiants de premier cycle tout en étant habillé comme un ornithorynque-l « un de ses animaux préférés depuis l » enfance.
Ces caractéristiques et la ferme conviction qu ‘ « il n’y a pas de solution universelle pour interagir avec les étudiants et les encadrer” ont aidé Losos à lancer la carrière de 59 étudiants diplômés et postdocs. Ils comprennent au moins huit chercheurs noirs, Latinos et Amérindiens, dans un domaine qui manque de diversité. (Bien que 3% des biologistes américains soient Afro-Américains ou noirs, par exemple, seulement 0.,3% des biologistes évolutionnistes le sont.)
Ambika Kamath, maintenant chercheuse postdoctorale à L’Université de Berkeley, dit que Losos l’a complètement soutenue lorsque ses études ont remis en question l’idée de longue date que les lézards mâles détiennent des territoires pour corriger leurs partenaires. Elle a plutôt soutenu que les femelles se déplacent et jouent un rôle dans le choix du partenaire. « Il aurait été beaucoup plus difficile pour moi de faire ce travail sans son excitation, se souvient-elle. Losos a travaillé dur avec elle pour obtenir le papier juste et était désireux d’être un co-auteur., « Sinon, cela n’aurait été que l’œuvre de cette jeune femme brune qui aurait facilement pu être rejetée comme une féministe en colère. »
Kamath et d’autres étudiants félicitent Losos pour les avoir poussés intellectuellement sans saper leur confiance. Harmon plaisante sur le fait que Losos ne rejetterait jamais une idée de ses élèves, aussi farfelue soit-elle. Au lieu de cela, il ferait juste une pause et dirait « intéressant. »Finalement, j’ai compris que je devrais peut-être penser les choses à travers un peu plus, si Jonathan pensait qu’ils étaient” intéressants », dit Harmon.,
Losos et son équipe continuent de tester leurs idées sur l’écologie et l’évolution sur les îles des Caraïbes. Dans un projet récent, Robert Pringle, maintenant à L’Université de Princeton, et Losos ont testé un principe clé en écologie—que l’introduction d’un prédateur supérieur tend à augmenter la biodiversité. Les chercheurs ont ajouté un lézard prédateur vivant au sol aux îles avec des anoles brunes et vertes. Pour échapper à cette nouvelle menace, les anoles brunes ont commencé à traîner plus haut dans le feuillage, déplaçant les anoles vertes qui y vivaient normalement et les conduisant vers l’extinction., Contrairement aux idées reçues, le prédateur semblait pousser les îles vers une biodiversité plus faible, ont-ils rapporté le 5 juin dans Nature.
En images vidéo à partir d’un laboratoire de simulation d’un ouragan, le vent d’abord déloge un lézard de pattes de derrière, puis souffle vers l’extérieur, jusqu’à ce que l’animal perd son adhérence complètement.,
Colin Donihue
Une autre étude récente, menée par L’un des anciens postdocs de Losos, a examiné les impacts d’une espèce envahissante d’anoles sur la Dominique. Jusqu’à il y a 20 ans, l’Île abritait une seule espèce d’anole. Ensuite, une cargaison de bois a introduit une deuxième espèce qui se répand progressivement. Pour étudier comment les espèces indigènes et envahissantes interagissent, L’écologiste comportementale Claire Dufour, aujourd’hui à L’Université de Montpellier, a utilisé des lézards robotisés comme stand-ins pour l’envahisseur., Les robots ont fait des pompes et Étendu Un rabat de fausse peau sous le menton, imitant les démonstrations agressives de vrais lézards. En réponse, les lézards indigènes familiers avec les envahisseurs ont pris des positions plus agressives, suggérant que les envahisseurs forcent les indigènes à dépenser plus d’énergie pour défendre leur territoire, a rapporté le groupe le 27 mars dans le Journal of Animal Ecology. ” Notre plus grande conclusion est que les espèces sont en compétition et ont des conséquences négatives les unes sur les autres », explique Losos.
même si son groupe continue de produire des articles, Losos évalue ce qu’il a appris jusqu’à présent., Dans son livre improbable destins: Fate, Chance, and the Future of Evolution, publié en 2017, il a contesté une affirmation majeure de L’un des grands penseurs du domaine, Stephen Jay Gould, le paléontologue de Harvard qui a soutenu que le hasard joue un rôle si important dans la détermination du cours de la nature que l’évolution ne prendrait jamais deux fois le même chemin. Anoles offrent la preuve du contraire, Losos a écrit: dans des habitats similaires, ils ont évolué à plusieurs reprises des formes de corps similaires, tailles, et le comportement. Le livre a été écrit pour le grand public, mais il a fait une impression même sur ses pairs., ” J’étudie l’évolution depuis plus de 30 ans, et ce livre m’a fait repenser certaines choses que je pensais connaître sur la biologie et l’évolution », explique Christopher Austin, biologiste évolutionniste et conservateur d’herpétologie au Louisiana State University Museum of Natural Science.
Losos a quitté Harvard en 2018, attiré par un nouvel emploi à WashU et la perspective de retourner dans sa ville natale, ses chats et sa femme, qui a une carrière immobilière réussie et ne l’a pas suivi au Massachusetts., Il dirige maintenant le Living Earth Collaborative, une initiative de recherche sur la biodiversité qui réunit des experts du Missouri Botanical Garden, du Zoo de Saint-Louis et du WashU. Il travaille sur un livre sur l’évolution du chat domestique, une autre de ses espèces préférées.
et il esquive toujours les ouragans. Losos et ses collègues ont essayé d’évaluer les impacts évolutifs à long terme des lézards prédateurs qu’ils ont introduits dans certaines îles Des Bahamas. ” Je ne sais pas si nous y arriverons un jour », dit-il. Toutes les quelques années, un ouragan arrive et souffle les lézards en évolution.