Our planet is an increasingly urbanized landscape, with over half of the human population
residing in cities. Despite advances in urban ecology, we do not adequately understand how
urbanization affects the evolution of organisms, nor how this evolution may affect ecosystems
and human health. Here, we review evidence for the effects of urbanization on the evolution
of microbes, plants, and animals that inhabit cities. Urbanization affects adaptive and
nonadaptive evolutionary processes that shape the genetic diversity within and between
populations. Rapid adaptation has facilitated the success of some native species in urban areas,
but it has also allowed human pests and disease to spread more rapidly. The nascent field of
urban evolution brings together efforts to understand evolution in response to environmental
change while developing new hypotheses concerning adaptation to urban infrastructure and
human socioeconomic activity. The next generation of research on urban evolution will provide
critical insight into the importance of evolution for sustainable interactions between humans
and our city environments.
Titre de la review
Évolution du vivant dans les zones urbaines
Évolution du vivant dans les zones urbaines
Résumé de la review
Les villes sont une perturbation unique d’origine anthropique. Beaucoup d’organismes, tels que le rat, les punaises, et pigeons parmi bien d’autres, ont développés des adaptations au cours de longue période pour cohabiter avec les zones urbaines. Cette review prend en compte des articles ayant traité les processus évolutifs adaptatifs (sélection sexuelle et naturelle) et non adaptatifs (flux de gènes, dérive génétique, et mutations) dans de nombreux organismes aussi divers que les microbes, les plantes, les insectes, les poissons, les mammifères et les oiseaux (Fig. 1). Dans cette review, les chercheurs ont essayés de savoir si l’urbanisation affectait l’évolution et les mécanismes responsables de ces évolutions. D’autres changements morphologiques, comportementaux, physiologiques, et d’expression de gènes ont été observés, mais ceux-ci peuvent souvent être expliqué par la plasticité phénotypique.
La pollution urbaine est l’un des facteurs qui augmente considérablement le taux de mutations. Ces mutations peuvent survenir après l’urbanisation ou être une substitution ancestrale qui est survenue avant. Il existe l’exemple des phalènes du bouleau (Biston betularia) qui, pendant la révolution industrielle, a acquis une mutation changeant sa couleur blanche en noir, augmentant ainsi sa fitness, et inversement une fois que la pollution sur les troncs des bouleaux diminua. Des études ont trouvé davantage d’exemples de l’influence de la pollution, qu’elle soit lumineuse, sonore, ou chimique, sur les organismes : le trèfle blanc (Trifolium repens), la souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus), ou encore le merle (Turdus merula).
La dérive génétique est généralement plus forte dans les petites populations isolées et est donc plus susceptible de se produire lorsque l’urbanisation accroit l’isolation et diminue la taille d’une population. Ceci entraine alors une perte de diversité génétique et une augmentation de différenciation entre les populations (Fig. 2). Cette dérive a souvent été retrouvée dans les grandes villes sur plusieurs organismes. Un des exemples illustratifs est celui du moustique dans les métros de Londres, qui se trouvent être sexuellement isolé de la population initiale.
L’urbanisation est souvent synonyme de fragmentation d’habitats par des routes, des immeubles ou des rivières, ce qui entrave le flux de gènes entre populations et peut alors faciliter la divergence génétique (Fig. 2). Cette fragmentation affecte fortement le flux de gènes chez beaucoup d’espèces : le bruant chanteur (Melospiza melodia), le lézard des murailles (Podarcis muralis), ou encore le bourdon (Bombus vosnesenskii). Cependant, quelques espèces ne sont pas affectées et dans certain cas les corridors et les parcs urbains peuvent être une source de diversité génétique. L’urbanisation peut alors être signe de barrière de dispersion mais néanmoins facilité le flux de gènes dans certains cas.
Les organismes ont su s’adapter à leur environnement, et les villes n’y échappent pas. L’exemple des phalènes du bouleau est ici encore probant. Des études ont pu montrer que de nombreuses populations urbaines divergent des populations naturelles par une large diversité de traits, d’histoire de vie, morphologiques, physiologiques, comportementaux, et de reproduction. Chez le roselin familier (Carpodacus mexicanus) par exemple, leur bec est devenu plus gros et plus fort que celui de la population naturelle, dû à l’abondance de graines de tournesol dans les villes, qui sont plus grosses et plus dures. Il existe également une adaptation évolutive moléculaire en réponse à des pathogènes ou agents chimiques présent dans les villes. Cela se traduit souvent par une fréquence d’un gène plus ou moins élevé ou une variation dans son expression.
L'adaptation et l'évolution des organismes dans les villes a donc pu être suffisamment étudiées pour conclure que les villes influencent fortement les populations.
Les villes sont une perturbation unique d’origine anthropique. Beaucoup d’organismes, tels que le rat, les punaises, et pigeons parmi bien d’autres, ont développés des adaptations au cours de longue période pour cohabiter avec les zones urbaines. Cette review prend en compte des articles ayant traité les processus évolutifs adaptatifs (sélection sexuelle et naturelle) et non adaptatifs (flux de gènes, dérive génétique, et mutations) dans de nombreux organismes aussi divers que les microbes, les plantes, les insectes, les poissons, les mammifères et les oiseaux (Fig. 1). Dans cette review, les chercheurs ont essayés de savoir si l’urbanisation affectait l’évolution et les mécanismes responsables de ces évolutions. D’autres changements morphologiques, comportementaux, physiologiques, et d’expression de gènes ont été observés, mais ceux-ci peuvent souvent être expliqué par la plasticité phénotypique.
La pollution urbaine est l’un des facteurs qui augmente considérablement le taux de mutations. Ces mutations peuvent survenir après l’urbanisation ou être une substitution ancestrale qui est survenue avant. Il existe l’exemple des phalènes du bouleau (Biston betularia) qui, pendant la révolution industrielle, a acquis une mutation changeant sa couleur blanche en noir, augmentant ainsi sa fitness, et inversement une fois que la pollution sur les troncs des bouleaux diminua. Des études ont trouvé davantage d’exemples de l’influence de la pollution, qu’elle soit lumineuse, sonore, ou chimique, sur les organismes : le trèfle blanc (Trifolium repens), la souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus), ou encore le merle (Turdus merula).
La dérive génétique est généralement plus forte dans les petites populations isolées et est donc plus susceptible de se produire lorsque l’urbanisation accroit l’isolation et diminue la taille d’une population. Ceci entraine alors une perte de diversité génétique et une augmentation de différenciation entre les populations (Fig. 2). Cette dérive a souvent été retrouvée dans les grandes villes sur plusieurs organismes. Un des exemples illustratifs est celui du moustique dans les métros de Londres, qui se trouvent être sexuellement isolé de la population initiale.
L’urbanisation est souvent synonyme de fragmentation d’habitats par des routes, des immeubles ou des rivières, ce qui entrave le flux de gènes entre populations et peut alors faciliter la divergence génétique (Fig. 2). Cette fragmentation affecte fortement le flux de gènes chez beaucoup d’espèces : le bruant chanteur (Melospiza melodia), le lézard des murailles (Podarcis muralis), ou encore le bourdon (Bombus vosnesenskii). Cependant, quelques espèces ne sont pas affectées et dans certain cas les corridors et les parcs urbains peuvent être une source de diversité génétique. L’urbanisation peut alors être signe de barrière de dispersion mais néanmoins facilité le flux de gènes dans certains cas.
Les organismes ont su s’adapter à leur environnement, et les villes n’y échappent pas. L’exemple des phalènes du bouleau est ici encore probant. Des études ont pu montrer que de nombreuses populations urbaines divergent des populations naturelles par une large diversité de traits, d’histoire de vie, morphologiques, physiologiques, comportementaux, et de reproduction. Chez le roselin familier (Carpodacus mexicanus) par exemple, leur bec est devenu plus gros et plus fort que celui de la population naturelle, dû à l’abondance de graines de tournesol dans les villes, qui sont plus grosses et plus dures. Il existe également une adaptation évolutive moléculaire en réponse à des pathogènes ou agents chimiques présent dans les villes. Cela se traduit souvent par une fréquence d’un gène plus ou moins élevé ou une variation dans son expression.
L'adaptation et l'évolution des organismes dans les villes a donc pu être suffisamment étudiées pour conclure que les villes influencent fortement les populations.
Rigueur de la review
Cette étude a compilé et analysé une très grande variété d'études, pouvant ainsi traiter la question de manière compréhensive. De plus, elle reste objective et politiquement neutre, de prenant pas le parti de la ville plutôt que l'espace naturel et vice et versa.
Cette étude a compilé et analysé une très grande variété d'études, pouvant ainsi traiter la question de manière compréhensive. De plus, elle reste objective et politiquement neutre, de prenant pas le parti de la ville plutôt que l'espace naturel et vice et versa.
Ce que cette review apporte au débat
Cette étude fournit de nombreuses manifestations directes que les populations s'adaptent en réponse à l'urbanisation. Cette adaptation peut se traduire par une plasticité phénotypique ou une évolution génétique. Elle touche tous les taxons, du microbe aux mammifères en passant par les plantes.
Il est donc important de considérer les villes comme une pression de sélection, pouvant induire des changements génétiques et ainsi diversifier les organismes urbains des organismes naturels. Ceci pourrait alors donner suite à l'émergence d'espèce totalement différente de l'espèce initiale et donc peut être augmenter la biodiversité dans les villes.
Cette étude fournit de nombreuses manifestations directes que les populations s'adaptent en réponse à l'urbanisation. Cette adaptation peut se traduire par une plasticité phénotypique ou une évolution génétique. Elle touche tous les taxons, du microbe aux mammifères en passant par les plantes.
Il est donc important de considérer les villes comme une pression de sélection, pouvant induire des changements génétiques et ainsi diversifier les organismes urbains des organismes naturels. Ceci pourrait alors donner suite à l'émergence d'espèce totalement différente de l'espèce initiale et donc peut être augmenter la biodiversité dans les villes.
Remarques sur la review
Cette étude est d'autant plus importante qu'elle est récente et ouvre une nouvelle perspective en terme de conservation et de conseils pour les futures études.
Cette étude est d'autant plus importante qu'elle est récente et ouvre une nouvelle perspective en terme de conservation et de conseils pour les futures études.
Figure
Figure 1. Carte mondiale des villes (>300 000 habitants), des origines commensales, et des situations géographiques des études sur l’évolution du vivant dans les villes. Les silhouettes bleue représentent le commensalisme entre animaux et Homme. L'évolution urbaines du vivant est représentée par les silhouettes noires. Seulement un lieu est montré lorsque plusieurs villes sont étudiées avec une même espèce. Les points représentent la variation de la taille de la population humaines.
Figure 2. Diagramme du gradient rural-urbain et les effets prédits par l'urbanisation sur l'évolution.
Figure 1. Carte mondiale des villes (>300 000 habitants), des origines commensales, et des situations géographiques des études sur l’évolution du vivant dans les villes. Les silhouettes bleue représentent le commensalisme entre animaux et Homme. L'évolution urbaines du vivant est représentée par les silhouettes noires. Seulement un lieu est montré lorsque plusieurs villes sont étudiées avec une même espèce. Les points représentent la variation de la taille de la population humaines.
Figure 2. Diagramme du gradient rural-urbain et les effets prédits par l'urbanisation sur l'évolution.
Dernière modification il y a plus de 8 ans.