Les collections de musées à l'avant-garde de la recherche et de la découverte

Les collections d'oiseaux des musées peuvent parfois sembler un peu archaïques. Comme un passe-temps victorien démodé. Sans être poussiéreuses ou désordonnées, ces collections ne donnent pas toujours l'impression d'être à la base d'une recherche de pointe. Mais la collection d'oiseaux d'un musée ne se limite pas à l'exposition et au stockage. Deux articles récents, tous deux publiés dans les revues scientifiques les plus prestigieuses du monde, illustrent comment les collections des musées sont à la pointe de la recherche et de la découverte scientifiques.

La première de ces études, publiée dans la revue Nature en novembre 2020, a révélé les génomes - c'est-à-dire l'ensemble de la composition génétique - de 350 espèces d'oiseaux. Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet Bird 10 000 Genome (B10K), une initiative menée par un consortium multinational d'institutions universitaires dont l'objectif ultime est de décrypter les génomes de toutes les espèces d'oiseaux. Les musées, dont le ROM, figurent en bonne place parmi les institutions participantes.

La publication de ces 350 génomes fournit une grande quantité d'informations sur la génétique des oiseaux. Ces informations constituent une base solide pour une multitude d'études à venir sur la biologie et l'évolution des oiseaux, y compris la découverte des fondements génétiques d'innombrables aspects de leur biologie. Ces découvertes ne profiteront pas seulement à la recherche fondamentale, mais pourraient également avoir un impact majeur sur nos économies et notre santé, compte tenu du fait que la volaille est aujourd'hui la principale source de protéines animales pour l'homme. Il n'a jamais été aussi important de comprendre la biologie des oiseaux.

La plupart des échantillons d'oiseaux utilisés pour cette étude ont été fournis par des collections de musées qui ont mené des travaux sur le terrain dans des régions reculées et qui ont accumulé et stocké pendant des décennies des archives d'échantillons de tissus destinés à être utilisés dans des études d'ADN. Le ROM, en particulier, a fourni plusieurs échantillons précieux, notamment un échantillon de sang du pluvier de Magellan, le seul échantillon dont disposent les scientifiques pour cette espèce.

Malgré son nom, le pluvier de Magellan n'est pas étroitement lié aux autres pluviers, mais représente le seul et unique membre de sa propre famille. Il se reproduit dans les steppes balayées par le vent du sud de la Patagonie et de la Terre de Feu en Amérique du Sud. Mark Peck, technicien en ornithologie du ROM, se souvient du moment où il a recueilli l'échantillon : "Nous étions à la recherche d'oiseaux de rivage dans une steppe rocheuse aride lorsque nous sommes tombés sur cette créature duveteuse assise sur le sol nu. Nous avons réalisé qu'il s'agissait d'un poussin de pluvier de Magellan et nous avons procédé à un prélèvement sanguin très minutieux. Il est fantastique de savoir que notre échantillon a contribué à une étude à grande échelle des génomes aviaires". La prochaine phase du projet B10K, dont l'objectif est de déchiffrer les génomes des 2 250 genres d'oiseaux, a déjà commencé.

Une deuxième étude, publiée aujourd'hui dans la revue Science, a utilisé des spécimens de musée pour reconstituer les relations évolutives d'un groupe très diversifié de passereaux, dont les moucherolles tyrans font partie des espèces qui habitent le Canada. Appelés suboscines, ces oiseaux sont plus diversifiés dans les régions tropicales, en particulier en Amérique tropicale (un phénomène commun à d'autres groupes d'animaux et de plantes). En étudiant les suboscines, les chercheurs ont découvert que le rythme de formation de nouvelles espèces dépendait de l'environnement dans lequel elles vivaient.

En puisant dans les collections des musées, nous avons pu échantillonner 1 287 espèces de suboscines, soit environ 99 % de la diversité totale. Au lieu d'examiner les génomes entiers, l'étude s'est concentrée sur un sous-échantillon de la composition génétique de chaque espèce afin d'en déduire les relations évolutives entre elles. Pour les espèces qui n'avaient pas d'échantillon de tissu dans les collections congelées, nous avons pu extraire l'ADN des peaux traditionnelles des musées. Les collections de squelettes d'oiseaux ont également été décisives, bien que de manière indirecte, car les fossiles d'oiseaux ont été utilisés pour donner une échelle temporelle à l'arbre évolutif.

L'arbre évolutif qui en résulte est l'une des évaluations les plus complètes des relations évolutives pour un groupe d'une telle diversité. Plus important encore, l'arbre évolutif est une source d'informations sur la façon dont cette diversité est apparue. Certains aspects de l'histoire de l'évolution restent gravés dans les schémas de ramification de l'arbre évolutif, et ces informations peuvent être extraites et interprétées à l'aide de méthodes statistiques modernes.

L'analyse a révélé que le rythme de formation des espèces dans les sous-espèces variait en fonction de l'environnement. Mais les facteurs climatiques et géographiques ne sont pas les plus directement liés à la production de nouvelles espèces. Il s'agit plutôt du nombre d'espèces déjà présentes dans un environnement donné. De manière surprenante, les espèces se sont formées plus rapidement dans les régions où il y avait moins d'espèces. C'est ainsi que la forêt boréale canadienne a connu l'un des taux de formation d'espèces les plus élevés.

Ce résultat implique également que la forêt amazonienne, très diversifiée, n'est pas riche parce que l'évolution y est plus rapide. Au contraire, la biodiversité tropicale semble être le résultat d'une lente accumulation d'espèces sur de très longues périodes.

Les collections ornithologiques des musées jouent un rôle essentiel dans l'acquisition de nouvelles connaissances sur la composition génomique des oiseaux et sur les processus qui ont façonné la diversité aviaire. En tant que trésors d'informations sur la diversité des oiseaux, les collections des musées constituent une source croissante de matériel pour les scientifiques, les chercheurs et la société dans son ensemble.

Santiago Claramunt est conservateur adjoint de l'ornithologie au ROM.