9.3 : Diversité génétique
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Contrairement à la diversité des écosystèmes et des espèces, la diversité génétique est une mesure de la variabilité entre les individus au sein d'une même espèce. La diversité génétique est représentée par la variété des allèles présents au sein d'une population. Un gène représente l'unité physique fondamentale de l'hérédité, et les allèles sont des versions spécifiques de ces gènes. Par exemple, il existe un gène pour la couleur des fleurs des pois ; un allèle de ce gène contient des informations pour les fleurs blanches tandis qu'un autre allèle contient des informations pour les fleurs violettes. Les allèles sont transmis du parent à la progéniture. Les mutations, c'est-à-dire les modifications des séquences d'ADN qui résultent généralement d'erreurs lors de la réplication de l'ADN, sont à l'origine des nouveaux allèles.
À la suite de la reproduction sexuée, les individus peuvent avoir différentes combinaisons d'allèles pour chaque gène. La diversité génétique fournit la matière première de l'adaptation évolutive, le processus par lequel la composition génétique des populations change au fil du temps de manière à les rendre plus adaptées à l'environnement.
La perte de diversité génétique rend une espèce moins apte à se reproduire avec succès et à s'adapter à un environnement changeant ou à une nouvelle maladie. Les petites populations d'espèces sont particulièrement vulnérables à la perte de diversité génétique. Lorsqu'une espèce perd trop d'individus, elle devient génétiquement uniforme. Parmi les causes de la perte de diversité génétique, citons : la consanguinité entre des individus étroitement apparentés et la dérive génétique, processus par lequel la composition génétique d'une population fluctue de manière aléatoire au fil du temps.
La faible diversité génétique rend le diable de Tasmanie (figure\(\PageIndex{a}\)) particulièrement vulnérable à la tumeur faciale du diable (DFTD), un cancer qui le menace d'extinction. Les cancers contagieux sont généralement transmis par des virus, qui peuvent transmettre des gènes à l'origine du cancer ; toutefois, dans le cas de la DFTD, les cellules cancéreuses elles-mêmes se propagent entre les individus. Habituellement, le système immunitaire peut reconnaître les cellules cancéreuses, les cellules infectées et les cellules étrangères, mais les cellules DFTD échappent au système immunitaire. Si les diables de Tasmanie possédaient une grande diversité génétique, il est probable que certains individus posséderaient des allèles les rendant résistants à la DFTD. Ces individus survivraient et se reproduiraient plus fréquemment que les autres, et les allèles résistants deviendraient plus courants dans la population (une adaptation évolutive se produirait). Comme les diables de Tasmanie ont une faible diversité génétique, il y a moins de possibilités d'adaptation évolutive.
La diversité génétique est importante pour l'agriculture. Depuis le début de l'agriculture humaine il y a plus de 10 000 ans, des groupes humains sélectionnent et sélectionnent des variétés de cultures. Cette diversité de cultures correspondait à la diversité culturelle de populations humaines très subdivisées. Par exemple, les pommes de terre ont été domestiquées il y a environ 7 000 ans dans les Andes centrales du Pérou et de la Bolivie. Les habitants de cette région vivaient traditionnellement dans des villages relativement isolés séparés par des montagnes. Les pommes de terre cultivées dans cette région appartiennent à sept espèces et le nombre de variétés se chiffre probablement à des milliers. Chaque variété a été sélectionnée pour prospérer à des altitudes et à des conditions pédologiques et climatiques particulières. La diversité est motivée par les exigences diverses liées aux changements d'altitude spectaculaires, à la mobilité limitée des personnes et aux exigences créées par la rotation des cultures pour différentes variétés qui se porteront bien dans différents champs.
La pomme de terre est un exemple bien connu des risques liés à la faible diversité des cultures : lors de la famine tragique de la pomme de terre en Irlande (1845-1852 après JC), la seule variété de pomme de terre cultivée en Irlande est devenue vulnérable à la brûlure de la pomme de terre, anéantissant ainsi la récolte (figure\(\PageIndex{b}\)). La perte de la récolte a entraîné la famine, la mort et une émigration massive. La résistance aux maladies est l'un des principaux avantages du maintien de la biodiversité des cultures, et le manque de diversité des espèces cultivées contemporaines comporte des risques similaires. Les entreprises semencières, qui sont à l'origine de la plupart des variétés de cultures dans les pays développés, doivent continuellement créer de nouvelles variétés pour suivre l'évolution des organismes nuisibles. Ces mêmes entreprises semencières ont toutefois participé à la baisse du nombre de variétés disponibles en se concentrant sur la vente de moins de variétés dans un plus grand nombre de régions du monde en remplacement des variétés locales traditionnelles.
Les pommes de terre ne sont qu'un exemple de la diversité agricole. Toutes les plantes, tous les animaux et tous les champignons cultivés par l'homme ont été élevés à partir d'espèces d'ancêtres sauvages d'origine en diverses variétés, en fonction des exigences en matière de valeur alimentaire, d'adaptation aux conditions de croissance et de résistance aux ravageurs. La capacité de créer de nouvelles variétés dépend de la diversité des variétés disponibles et de la disponibilité de formes sauvages liées à la plante cultivée. Ces formes sauvages sont souvent à l'origine de nouveaux variants génétiques qui peuvent être sélectionnés avec des variétés existantes pour créer des variétés dotées de nouveaux attributs. La perte d'espèces sauvages liées à une culture signifiera la perte du potentiel d'amélioration des cultures. Le maintien de la diversité génétique des espèces sauvages liées aux espèces domestiques garantit notre approvisionnement alimentaire continu.
Depuis les années 1920, les ministères de l'Agriculture du gouvernement gèrent des banques de semences de variétés de cultures afin de préserver la diversité des cultures. Ce système présente des défauts car, au fil du temps, des variétés de semences sont perdues par accident et il n'est pas possible de les remplacer. En 2008, le Svalbard Global Seed Vault, situé sur l'île du Spitzberg, en Norvège (figure\(\PageIndex{c}\)), a commencé à stocker des semences du monde entier en tant que système de sauvegarde pour les banques de semences régionales. Si une banque de semences régionale stocke des variétés au Svalbard, les pertes du Svalbard peuvent être remplacées si quelque chose devait arriver aux semences régionales. La cave à graines du Svalbard est profondément ancrée dans la roche de l'île arctique. Les conditions à l'intérieur de la voûte sont maintenues à une température et une humidité idéales pour la survie des graines, mais l'emplacement souterrain profond de la chambre dans l'Arctique signifie que la défaillance des systèmes de la chambre ne compromettra pas les conditions climatiques à l'intérieur de la chambre.
Lecture supplémentaire
Dunlap, Garrett. 2018. Les faits : Pourquoi un cancer du visage transmissible décime les populations de diables de Tasmanie. Blog SITN. L'École supérieure des arts et des sciences. Université de Harvard.
Attribution
Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :
- Biologique issu de l'AP Environmental Science par la University of California College Prep, University of California (sous licence CC-BY). Téléchargez gratuitement sur CNX.
- Importance de la biodiversité à partir de la biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)