Mushroom-forming fungi (Agaricomycetes) have the greatest morphological diversity and complexity of any group of fungi. They have radiated into most niches and fulfil diverse roles in the ecosystem, including wood decomposers, pathogens or mycorrhizal mutualists. Despite the importance of mushroom-forming fungi, large-scale patterns of their evolutionary history are poorly known, in part due to the lack of a comprehensive and dated molecular phylogeny. Here, using multigene and genome-based data, we assemble a 5,284-species phylogenetic tree and infer ages and broad patterns of speciation/extinction and morphological innovation in mushroom-forming fungi. Agaricomycetes started a rapid class-wide radiation in the Jurassic, coinciding with the spread of (sub)tropical coniferous forests and a warming climate. A possible mass extinction, several clade-specific adaptive radiations and morphological diversification of fruiting bodies followed during the Cretaceous and the Paleogene, convergently giving rise to the classic toadstool morphology, with a cap, stalk and gills (pileate-stipitate morphology). This morphology is associated with increased rates of lineage diversification, suggesting it represents a key innovation in the evolution of mushroom-forming fungi. The increase in mushroom diversity started during the Mesozoic-Cenozoic radiation event, an era of humid climate when terrestrial communities dominated by gymnosperms and reptiles were also expanding.
Titre de l'article
Une mégaphylogénie résout les patrons globaux de l'évolution des champignons
Une mégaphylogénie résout les patrons globaux de l'évolution des champignons
Introduction à l'article
Les mycètes formant des sporophores présentent la plus grande diversité parmi les Fungi. Ils occupent la plupart des niches et ont divers rôles dans les écosystèmes, tels que décomposeurs du bois, pathogènes ou encore mutualistes mycorrhiziens.
Pour mieux comprendre leur histoire évolutive à grande échelle, les auteurs utilisent des données multigéniques et génomiales pour assembler un arbre phylogénétique de 5 284 espèces et en déduire les dates, les patrons de spéciation/extinction et les innovations morphologiques de ces champignons.
La classe des agaricomycètes a débuté une radiation lors de l'événement Mésozoïque-Cénozoïque, coïncidant avec l'expansion des gymnospermes et des reptiles, dans un climat humide se réchauffant. Ont eu lieu une possible extinction de masse, différentes radiations adaptatives des fructifications selon les clades, convergeant vers la forme classique ‹‹ pied-chapeau-lames ››. Cette forme serait une innovation clé pour l'évolution de ces champignons.
Les mycètes formant des sporophores présentent la plus grande diversité parmi les Fungi. Ils occupent la plupart des niches et ont divers rôles dans les écosystèmes, tels que décomposeurs du bois, pathogènes ou encore mutualistes mycorrhiziens.
Pour mieux comprendre leur histoire évolutive à grande échelle, les auteurs utilisent des données multigéniques et génomiales pour assembler un arbre phylogénétique de 5 284 espèces et en déduire les dates, les patrons de spéciation/extinction et les innovations morphologiques de ces champignons.
La classe des agaricomycètes a débuté une radiation lors de l'événement Mésozoïque-Cénozoïque, coïncidant avec l'expansion des gymnospermes et des reptiles, dans un climat humide se réchauffant. Ont eu lieu une possible extinction de masse, différentes radiations adaptatives des fructifications selon les clades, convergeant vers la forme classique ‹‹ pied-chapeau-lames ››. Cette forme serait une innovation clé pour l'évolution de ces champignons.
Expériences de l'article
C'est une approche phylogénétique comparative incluant 26% des agaricomycètes décrits). Les auteurs comparent une base de donnée robuste de 104 espèces avec des séquences de ces 5 284 espèces étudiées.
Ils ont utilisé une approche bayésienne en deux étapes entre le jeu de données de ces espèces et tous les points de calibration fossiles taxonomiquement informatifs et non-contradictoires disponibles sur les agaricomycètes pour en déduire dix phylogénies temporelles.
Les taux d'extinction et de spéciation globaux ont été examinées par une analyse bayésienne des mélanges macro-évolutionnaires (BAMM) afin d'en voir les variations au fil du temps et selon les lignées.
Afin de tester l'hypothèse du gradient longitudinal de diversité (LDG), ils ont analysé le lien entre latitude et taux de diversification. Enfin l'évolution de la morphologie a été explorée avec des reconstructions de l'état ancestral menant à 10 chronogrammes.
C'est une approche phylogénétique comparative incluant 26% des agaricomycètes décrits). Les auteurs comparent une base de donnée robuste de 104 espèces avec des séquences de ces 5 284 espèces étudiées.
Ils ont utilisé une approche bayésienne en deux étapes entre le jeu de données de ces espèces et tous les points de calibration fossiles taxonomiquement informatifs et non-contradictoires disponibles sur les agaricomycètes pour en déduire dix phylogénies temporelles.
Les taux d'extinction et de spéciation globaux ont été examinées par une analyse bayésienne des mélanges macro-évolutionnaires (BAMM) afin d'en voir les variations au fil du temps et selon les lignées.
Afin de tester l'hypothèse du gradient longitudinal de diversité (LDG), ils ont analysé le lien entre latitude et taux de diversification. Enfin l'évolution de la morphologie a été explorée avec des reconstructions de l'état ancestral menant à 10 chronogrammes.
Résultats de l'article
L'arbre phylogénétique est en accord avec littérature pour la plupart des clades et résout 21 ordres de mycètes. La plupart des ordres émergent au Jurassique, en association avec les gymnospermes, puis au Crétacée des virages évolutifs se font, notamment avec les angiospermes. La déforestation massive qui a permis l'émergence de ces derniers a entrainé une diversification au sein des agaricomycètes qui les ont accompagnés (Fig 1.). On voit également que des extinctions parfois importantes ont accompagné des radiations. L'accélération observée dans la plupart des ordres importants peut être due à des conditions climatiques et nutritionnelles généralement favorables.
Ce groupe ne se conforme pas à l'hypothèse du LDG en présentant une diversité d'espèces plus élevée dans les zones tempérées, et non à l'équateur.
La morphologie resupinée (en croûte) fut supplantée au Jurassique tardif, du fait de l'accélération de la radiation adaptative en direction de la forme actuelle en chapeau.
L'arbre phylogénétique est en accord avec littérature pour la plupart des clades et résout 21 ordres de mycètes. La plupart des ordres émergent au Jurassique, en association avec les gymnospermes, puis au Crétacée des virages évolutifs se font, notamment avec les angiospermes. La déforestation massive qui a permis l'émergence de ces derniers a entrainé une diversification au sein des agaricomycètes qui les ont accompagnés (Fig 1.). On voit également que des extinctions parfois importantes ont accompagné des radiations. L'accélération observée dans la plupart des ordres importants peut être due à des conditions climatiques et nutritionnelles généralement favorables.
Ce groupe ne se conforme pas à l'hypothèse du LDG en présentant une diversité d'espèces plus élevée dans les zones tempérées, et non à l'équateur.
La morphologie resupinée (en croûte) fut supplantée au Jurassique tardif, du fait de l'accélération de la radiation adaptative en direction de la forme actuelle en chapeau.
Ce que cet article apporte au débat
Cette analyse globale des dynamiques évolutives des agaricomycètes montre que leur histoire est faite de variations du taux de diversification à l'échelle de la classe ainsi que d'événement explosifs à l'échelle des clades.
La baisse de diversité au niveau des espèces liées à une flore forestière majoritairement composée de gymnospermes a été compensée et même dépassée par des radiations en association avec les angiospermes, en suivant leur essor. Cette augmentation de la spéciation a tout de même été accompagnée de l'extinctions d'un certain nombre de taxons engagés dans cette ruée.
Elle nous montre qu'une innovation-clé telle que la forme de ces champignons peut être le support d'un impotant phénomène de spéciation.
Cette analyse globale des dynamiques évolutives des agaricomycètes montre que leur histoire est faite de variations du taux de diversification à l'échelle de la classe ainsi que d'événement explosifs à l'échelle des clades.
La baisse de diversité au niveau des espèces liées à une flore forestière majoritairement composée de gymnospermes a été compensée et même dépassée par des radiations en association avec les angiospermes, en suivant leur essor. Cette augmentation de la spéciation a tout de même été accompagnée de l'extinctions d'un certain nombre de taxons engagés dans cette ruée.
Elle nous montre qu'une innovation-clé telle que la forme de ces champignons peut être le support d'un impotant phénomène de spéciation.
Figure
Fig.1 : Patrons de diversification des mycètes formant des fructifications.
Lignées au cours du temps en fonction de l'effectif (a), du taux de spéciation (b), du taux d'extinction (c) et du taux de diversification net (d).
Analyses par BAMM sur 10 chronogrammes comprenant 5 284 espèces.
Intervalle de confiance de 95% représenté par les ombrages.
Le Jurassique est marqué en vert (Carb., Carbonifère; Perm., Permien et Tri., Trias).
Megaphylogeny resolves global patterns of mushroom evolution.
Fig.1 : Patrons de diversification des mycètes formant des fructifications.
Lignées au cours du temps en fonction de l'effectif (a), du taux de spéciation (b), du taux d'extinction (c) et du taux de diversification net (d).
Analyses par BAMM sur 10 chronogrammes comprenant 5 284 espèces.
Intervalle de confiance de 95% représenté par les ombrages.
Le Jurassique est marqué en vert (Carb., Carbonifère; Perm., Permien et Tri., Trias).
Megaphylogeny resolves global patterns of mushroom evolution.
Dernière modification il y a plus de 6 ans.