Les scientifiques pensent avoir découvert la « mère » de toutes les fleurs

Une récente étude a cherché à évaluer l’apparence et les caractéristiques de l’ancêtre de tous les angiospermes (plantes à fleur). Puisque aucun fossile assez vieux n’a encore été découvert, les scientifiques ont remonté sa piste en analysant les données de toutes les espèces recensées. Ils pensent être parvenus à trouver, dater et visuellement identifier cette « mère de toutes les fleurs ».

Voici la « mère » de toutes les fleurs, ou en tout cas leur plus ancien ancêtre commun reconstitué en 3D. © H. SAUQUET ET J. SCHÖNENBERGER 

Les angiospermes, des plantes très répandues

Aujourd’hui sur terre, la plupart des végétaux sont des angiospermes. On les distingue des gymnospermes (représentés principalement par les conifères ou les buissons), qui ne dominent aujourd’hui que dans des milieux plus froids, comme la taïga ou la végétation d’altitude. Ainsi la végétation des zones tropicales et tempérées est largement dominée par les plantes à fleurs. On en recensait en 2015 des centaines de milliers de variétés différentes. Ce qui représente 90 % du total des plantes connues (sachant que quelques milliers sont découvertes chaque année).

Il n’en a pourtant pas toujours été ainsi. Durant des centaines de millions d’années, les gymnospermes ont été prédominantes à la surface du globe, avec leurs parties reproductrices exposées, là où les angiospermes ont évolué pour qu’elles soient entourées de fleurs qui deviendront des fruits. Les gymnospermes seraient présents sur terre depuis 350 ou 400 millions d’années. Mais de quand date l’apparition des fleurs?

Les espèces de gymnospermes sont beaucoup moins nombreuses (environ 1000 connues). Après avoir dominé le règne végétale pendant des millions d’années, elles se retrouvent désormais réduites à certaines niches écologiques, comme la Taïga


Une lente évolution

L’évolution est un processus complexe. Ce processus de spécialisation progressive est extrêmement lent. À chaque génération, une espèce peut être amenée à se transformer par le biais de mutations génétiques : le plus souvent aléatoire, elle peut en effet présenter un avantage comparatif par rapport à ses congénères ; la mutation sera ensuite transmise à la descendance. Ainsi s’opère une diversification, qui peut aller jusqu’à l’apparition d’une nouvelle espèce. On suppose toujours que deux espèces d’une même famille ont un ancêtre commun. Les biologistes représentent donc l’évolution des espèces sous la forme d’un arbre phylogénétique (en quelque sorte l’arbre généalogique du vivant). Une tâche parfois difficile.

Darwin, l’un des pères de l’évolution, qualifiait ainsi l’apparition des fleurs d' »abominable mystère ». Comment comprendre le succès des angiospermes et leur poids actuel dans l’ensemble de la flore ? Quel pourrait bien être le premier ancêtre commun aussi bien du banal pissenlit que des redoutables plantes carnivores ? Les plantes à fleurs sont en effet un groupe « jeune », qui s’est diversifié très rapidement, notamment sous la pression de son environnement très varié (climat, humidité…) et de la coévolution (évolution de plusieurs espèces sous l’effet de leur influence réciproque) : le rôle des animaux, particulièrement les insectes pollinisateurs, et les nombreux prédateurs, est fondamental dans l’évolution des angiospermes.

La reconstitution de l’arbre phylogénétique des angiospermes avec les différents groupes et caractéristiques. Les zones indifférenciées sont représentées en vert clair, les sépales en vert, les pétales en jaune, les étamines en rouge, et enfin les pistils en bleu © H.S., Y.S., J.S. et M.v.B.


Un défi technique

L’identité de l’ancêtre commun le plus ancien des fleurs restait donc, 150 ans après L’Origine des espèces, un mystère pour les biologistes. Le principal obstacle était bien sûr l’absence de fossiles assez anciens : il a en effet fallu attendre les années 2000 pour exhumer des fossiles d’angiospermes du crétacé ( de -145 millions d’années à l’extinction des dinosaures il y a 63 millions d’années). Mais sachant que l’ancêtre de toutes les plantes à graines (gymnospermes comme angiospermes) datait de 400 millions d’années et qu’une étude de 2007 avait montré une diversification en cinq groupes dès le début du crétacé, ces fossiles n’avaient aucune chance d’être assez vieux pour être la fameuse « mère » de toutes les fleurs.

En l’absence de preuves tangibles, les scientifiques ont donc procédé par analyse de données. Ils ont utilisé une méthode d’échantillonnage (dite méthodes de Monte-Carlo par chaînes de Markov). Les mutations génétiques se déroulant à intervalle régulier, plus deux espèces divergent, plus elles sont éloignées de leur ancêtre commun. Ainsi, ils sont parvenus à remonter l’arbre phylogénétique des angiospermes en éliminant les traits qui n’appartiendraient pas à l’ancêtre commun. Grâce à leur base de données importante issue de près de 900 publications scientifiques (13 500 traits génétiques, provenant de 800 spécimens, certains très anciens, représentant 98 % des types d’angiospermes), ils pensent pouvoir décrire l’ancêtre commun tant recherché. Après six ans de recherches, ils parviennent à ce résultat.

Cette plante à fleurs a donc vécu il y a 150 à 250 millions d’années. Elle était bisexuelle et hermaphrodite (avec des parties reproductrices mâles et femelles) et avait des verticilles (sortes de pétales en groupes de trois plutôt qu’en spirales). Fait notable : aucune plante actuellement vivante ne ressemble à cette fleur, pourtant la mère génétique d’une famille de centaines de milliers de descendants…

Le graphique élaboré par l’équipe pour dresser le portrait-robot de la « mère de toutes les fleurs » © H.S., Y.S., J.S. et M.v.B.

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