Pourquoi si peu d’espèces d’insectes vivent dans l’océan ? Les scientifiques pensent qu’ils savent

Des scientifiques de l’Université métropolitaine de Tokyo ont récemment proposé une hypothèse intrigante pour expliquer la rareté des insectes dans les environnements marins, une question qui intrigue les scientifiques depuis des décennies.

L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Tsunaki Asano, a attribué ce phénomène à l’évolution d’un mécanisme chimique unique qui durcit la carapace des insectes, ce qui leur donne un avantage sur terre mais un désavantage en mer.

Les insectes ont conquis la terre, mais pas les mers

Les insectes sont parmi les organismes les plus performants sur Terre, représentant la majorité de la biomasse de tous les animaux terrestres et jouant un rôle important dans l’écosystème mondial.

Cependant, malgré leur abondance sur terre, les insectes sont étonnamment rares dans les environnements marins. Cette disparité déconcertante a laissé les scientifiques à la recherche de réponses.

Les progrès récents de la phylogénétique moléculaire ont révélé que les insectes et les crustacés appartiennent à la même famille, les Pancrustacea.

Les insectes se sont séparés de leurs ancêtres crustacés et se sont adaptés à la vie terrestre, mais les deux groupes partagent une caractéristique commune : un exosquelette composé d’une couche de cire et d’une cuticule dure (voir l’image ici).

Dans des travaux antérieurs, l’équipe d’Asano a découvert que les insectes développaient un gène unique responsable de la création d’une enzyme appelée multicuivre oxydase-2 (MCO2), qui leur permet de durcir leurs cuticules à l’aide d’oxygène.

MCO2 médie une réaction dans laquelle l’oxygène moléculaire oxyde des composés connus sous le nom de catécholamines dans la cuticule, les transformant en agents qui lient et durcissent la surface. Ceci est distinct des crustacés, qui dépendent du calcium de l’eau de mer pour durcir leurs cuticules.

Ce que les chercheurs ont appris

Les chercheurs soutiennent que le milieu terrestre, avec son oxygène abondant, est plus favorable aux insectes, alors que l’océan, avec son manque relatif d’oxygène et la présence d’organismes mieux adaptés, est moins hospitalier.

Mais les avantages du MCO2 pour les insectes ne s’arrêtent pas au durcissement de la carapace. La voie MCO2 produit une cuticule non seulement protectrice mais aussi légère.

L’équipe postule que ce matériau léger a permis aux insectes de grimper sur les plantes, de planer et finalement de voler, leur permettant de migrer et d’occuper des niches écologiques auparavant inoccupées. Cette diversification et cette expansion sont un facteur important dans l’incroyable succès des insectes sur terre.

En revanche, les carapaces des crustacés sont beaucoup plus denses, avec une forte corrélation entre la densité et le degré de calcification.

Si les insectes ne sont pas les seuls arthropodes à s’être adaptés à la vie terrestre, les caractéristiques de leurs cuticules sont essentielles à leur succès en milieu terrestre.

Les chercheurs pensent que le MCO2 est une caractéristique déterminante des insectes, allant même jusqu’à dire « pas de MCO2, pas d’insectes ». Ce travail révolutionnaire offre une nouvelle perspective sur le rôle que le durcissement de la cuticule pourrait jouer dans l’évolution des insectes et la transition des habitats aquatiques aux habitats terrestres.

En savoir plus sur les insectes

Les insectes sont un groupe d’organismes divers et fascinants, appartenant à la classe Insecta au sein du phylum Arthropoda.

Ils constituent le groupe d’animaux le plus abondant et le plus diversifié sur Terre, avec plus d’un million d’espèces décrites et des estimations suggérant que des millions d’autres restent à découvrir. Les insectes peuvent être trouvés dans pratiquement tous les habitats, des plus hautes montagnes aux grottes les plus profondes, et ils jouent un rôle essentiel dans de nombreux écosystèmes en tant que pollinisateurs, décomposeurs et sources de nourriture pour d’autres organismes.

Certaines caractéristiques clés des insectes comprennent:

Morphologie du corps

Les insectes ont généralement un corps segmenté divisé en trois parties principales : la tête, le thorax et l’abdomen. La tête contient des organes sensoriels, tels que des yeux composés et des antennes, ainsi que des pièces buccales adaptées à l’alimentation. Le thorax porte trois paires de pattes et, chez de nombreuses espèces, deux paires d’ailes. L’abdomen abrite les systèmes digestif, reproducteur et excréteur.

Exosquelette

Les insectes ont un exosquelette dur et protecteur fait d’un matériau appelé chitine. L’exosquelette fournit un soutien, une protection contre les prédateurs et les environnements difficiles, et aide à prévenir la perte d’eau.

Cycle de vie

Les insectes subissent une métamorphose complète ou incomplète au cours de leur cycle de vie. La métamorphose complète comprend quatre étapes : œuf, larve, nymphe et adulte, comme on le voit chez les papillons, les coléoptères et les mouches. La métamorphose incomplète implique trois étapes : œuf, nymphe et adulte, qui se produit chez les insectes comme les sauterelles et les vrais insectes.

la reproduction

La plupart des insectes se reproduisent sexuellement, les mâles et les femelles produisant respectivement du sperme et des ovules. Certaines espèces, cependant, sont capables de reproduction asexuée par des processus tels que la parthénogenèse.

Respiration

Les insectes respirent à travers une série de minuscules tubes appelés trachées qui se connectent à l’extérieur de leur corps par de petites ouvertures appelées spiracles. L’oxygène diffuse à travers ces tubes et atteint directement les cellules, tandis que le dioxyde de carbone est expulsé par le même système.

Communication et comportement

Les insectes présentent un large éventail de comportements, y compris la communication par des signaux chimiques (phéromones), des affichages visuels et des signaux auditifs. De nombreux insectes sont sociaux, certains, comme les fourmis et les abeilles, formant des colonies complexes avec une division du travail et des systèmes de communication complexes.

Régime

Les insectes ont diverses habitudes alimentaires, allant des herbivores qui se nourrissent de matériel végétal aux carnivores qui se nourrissent d’autres insectes ou animaux. Certains insectes, comme les papillons et les abeilles, consomment le nectar des fleurs, tandis que d’autres, comme les moustiques et les tiques, se nourrissent du sang de leurs hôtes.

Importance économique et écologique

Les insectes ont des impacts écologiques et économiques importants. Ils sont essentiels à la pollinisation de nombreuses plantes, y compris les cultures agricoles, et ils aident à recycler les nutriments en décomposant la matière organique morte. Les insectes servent également de source de nourriture vitale pour de nombreuses autres espèces. Cependant, certains insectes sont nuisibles, causant des dommages aux cultures, transmettant des maladies et envahissant les maisons.

Conservation

De nombreuses populations d’insectes sont en déclin en raison de facteurs tels que la perte d’habitat, l’utilisation de pesticides et le changement climatique. Il est crucial de protéger la biodiversité des insectes, car ils jouent un rôle vital dans le maintien d’écosystèmes sains et la fourniture de services essentiels aux humains.