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Schéma 1- Un arbre phylogénétique et les termes importants Schéma: Ornithomedia.com

A partir d'un ensemble de séquences d'ADN, il est possible de réaliser un arbre phylogénétique; il exprime les relations évolutives entre les séquences étudiées, c'est-à-dire une généalogie de ces séquences.
Un arbre est constitué de de branches (ou clades) et de nœuds (voir schéma 1).
La longueur des branches est proportionnelle à la quantité d’évolution entre les séquences et leurs ancêtres. Une branche contient un ancêtre et tous ses descendants.
Pour vérifier si un arbre est fiable, il existe différentes procédures, dont celles du "bootstrap" qui détecte si les séquences sont suffisamment longues pour soutenir un nœud donné: c'est celle qui est utilisée dans l'étude présentée dans cet article.
Deux groupes-soeurs ("sister-groups") sont connectés par un seul noeud.


Méthodologie

Cette recherche a été menée pendant cinq ans par un groupe international de 18 chercheurs. Elle est connue sous le nom de "Early Bird Assembling the Tree-of-Life Research Project" et représente la plus vaste analyse de génomes d'animaux.
32 kilobases de séquences d'ADN nucléaires de 19 loci (= localisation d'un gène sur un chromosome) indépendants situés sur 15 chromosomes différents pour 169 espèces d'oiseaux représentant tous les principaux groupes existants ont été analysés.
Le kilobase est une unité de mesure en biologie moléculaire représentant une longueur de 1000 paires de bases dans l'ADN.
Ces loci comprenaient des introns (appelés autrefois de façon erronée "junk DNA") (74%), des exons (régions codantes, les "vrais" gènes) (23%), et des régions non traduites (=n'étant apparemment pas utilisées) ou UTRs (3%).
Ces séquences d'ADN ont fait l'objet de multiples analyses statistiques afin de réaliser un arbre phylogénétique fiable. Des relations évolutives étonnantes entre groupes ont pu être mises en avant.

De nouvelles relations étonnantes

Schéma 2- le nouvel arbre phylogénétique des oiseaux. Les couleurs des branches représentent les principaux clades étudiés : les oiseaux terrestres (vert), les Charadriiformes ( jaune), les oiseaux aquatiques (bleu), les Gruiformes et les coucous typiques (gris), les Apodiformes et Caprimulgiformes (marron), les Galloanserae (orange), et Paleognathes (violet) (agrandir le schéma) Schéma: SJ Hackett et al. DOI:10.1126/science.1157704

Les résultats de cette analyse dessinent le nouvel arbre phylogénétique des oiseaux (voir schéma 2), qui remet en cause un certain nombre de certitudes sur les liens évolutifs entre les groupes d'oiseaux.
La classe Aves est divisée en deux groupes principaux: les Paleognathes (ratites et tinamous) et les Neognathes (tous les autres oiseaux).
Les Neognathes sont fractionnés en deux sous-groupes: les Galloanserae (les canards, les poulets et autres oiseaux apparentés) et les Neoaves (les autres Neognathes).
Au sein des Neoaves, le clade le plus important est constitué des oiseaux terrestres (en vert dans le schéma 2): les Passeriformes (oiseaux chanteurs), les Piciformes (pics et oiseaux proches), les Falconiformes (faucons), les Strigiformes (hiboux et chouettes), les Coraciiformes (martins-pêcheurs et chasseurs, calaos, rolliers et oiseaux apparentés), les Psittaciformes (perroquets), les Coliiformes (colious) et les Trogoniformes (trogons).

Selon le nouvel arbre phylogénétique, les faucons sont très proches des perroquets et des passereaux chanteurs Photo: Matthieu Canevet

Mais parmi ces oiseaux terrestres, on découvrir quelques surprises:
- les perroquets et les passereaux chanteurs constituent des groupes très proches
- les faucons constituent un groupe-soeur ("sister-group" ) des perroquets et des passereaux chanteurs
- les faucons (Falconiformes) constituent un clade distinct des aigles, des buses et du Balbuzard pêcheur (Accipitridés)
- les vautours du Nouveau Monde (Cathartidés) ne sont pas apparentés aux cigognes et aux espèces proches (Ciconiiformes), mais doivent être inclus parmi les Accipitridés avec les buses, les aigles et le Balbuzard pêcheur
- les pics (Piciformes) constituent un groupe spécialisé au sein des martins-pêcheurs, des calaos, des rolliers et des espèces apparentées (Coraciiformes)
- les caramias (Cariamidés) constituent un groupe-soeur des faucons, et non pas des Gruiformes
- le groupe-soeur du clade des oiseaux terrestres est le clade des oiseaux aquatiques: Charadriiformes (limicoles, goélands et Alcidés) (en jaune sur le schéma 2), Pelecaniformes, Ciconiformes (cigognes, hérons, butors et oiseaux proches), Procellariiformes (puffins, pétrels, océanites), Sphenisciformes (manchots) et Gaviiformes (plongeons) (en bleu sur le schéma 2)
- les turnix appartiennent à l'ordre des Charadriformes
- les pélicans (Pelecaniformes), les cigognes, les hérons, les butors et oiseaux apparentés (Ciconiformes) constituent un clade
- les phaétons (Phaethontidés), autrefois classés parmi les pélicans (Pelecaniformes), sont dorénavant exclus du nouveau clade "Pelecaniformes-Ciconiformes"

Selon le nouvel arbre phylogénétique, les colibris doivent être inclus dans le clade des engoulevents! Photo: Valère Claverie

- les colibris et les martinets (Apodiformes) sont inclus dans le clade des engoulevents (Caprimulgiformes)
- les caurals (Eurypygidés), des oiseaux néotropicaux, et le Cagou (Rhynochetos jubatus) sont des taxa "soeurs" qui ne sont plus inclus dans les Gruiformes
- les grèbes (Podicipediformes) et les flamants (Phoenicopteriformes) sont des taxa "soeurs"
- les tinamous (Tinamiformes) sont issus des Struthioniformes (nandous, autruches, casoars, émeus et kiwis).

Encore quelques mystères

En dépit de l'étendue du génome étudié et de la rigueur des analyses, il reste encore des mystères évolutifs, comme l'Hoatzin (Opisthocomus hoazin), les pigeons et tourterelles (Columbiformes), les gangas (Pteroclididés), les phaétons (Phaethontidés) et les mésites (Mesitornithidés), une famille d'oiseaux aux affinités incertaines (une sorte de "poubelle" taxonomique).

Pourquoi un tel bouleversement?

Les relations évolutives entre les groupes d'oiseaux ont longtemps été difficiles à comprendre car ces derniers sont apparus presque immédiatement, de façon "explosive", à un "moment" entre - 65 millions et - 100 millions d'années.
Ils n'ont ainsi souvent que quelques millions d'années, ce qui est très court à l'échelle géologique. Ainsi par exemple, les perroquets, les pigeons et les hiboux, bien distincts, semblent être apparus brusquement car y a peu ou pas de formes intermédiaires.

Des conclusions importantes

Cette nouvelle phylogénie confirme et perturbe à la fois notre approche actuelle des relations évolutives entre la plupart des groupes d'oiseaux qui est principalement basée sur l'analyse morphologique.
Ces résultats sont importants car ils impactent une grande partie de nos connaissances sur la biologie reproductrice, la spéciation, le comportement, l'écologie et l'évolution, et donc ils fournissent un nouveau cadre scientifique pour les décennies pour venir.
Deux conclusions primordiales peuvent être tirées: tout d'abord, les classifications conventionnelles concernant les relations évolutives entre de nombreux oiseaux sont souvent fausses. Ensuite, les oiseaux dont les apparences ou les comportements sont proches ne sont pas nécessairement apparentés.
Cette étude va avoir une influence importante sur de nombreux ouvrages ornithologiques, dont de nombreux guides d'identification dont l'organisation devra être revue.

Sources

- Hackett, S.J., Kimball, R.T., Reddy, S., Bowie, R.C., Braun, E.L., Braun, M.J., Chojnowski, J.L., Cox, W.A., Han, K., Harshman, J., Huddleston, C.J., Marks, B.D., Miglia, K.J., Moore, W.S., Sheldon, F.H., Steadman, D.W., Witt, C.C., Yuri, T. (2008). A Phylogenomic Study of Birds Reveals Their Evolutionary History. Science, 320(5884), 1763-1768. DOI: 10.1126/science.1157704
- http://scienceblogs.com/


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