Mangue à gorge noire flottante. Photo de Chelsea Sampson/Shutterstock

Les colibris, originaires d’Amérique du Nord et du Sud, comptent parmi les oiseaux les plus petits et les plus agiles au monde. Souvent à peine plus grands qu’un pouce, ils sont les seules espèces d’oiseaux capables de voler non seulement vers l’avant, mais aussi vers l’arrière ou sur le côté. Son vol flottant caractéristique le rend possible.

Cependant, flotter nécessite beaucoup d’énergie. Dans une étude génomique publiée dans la revue Science, une équipe internationale de scientifiques dirigée par le professeur Michael Hiller du Centre LOEWE de génomique translationnelle de la biodiversité (LOEWE-tBG) à Francfort, en Allemagne, a étudié les adaptations évolutives du métabolisme qu’ils pourraient avoir. a permis les capacités de vol uniques des colibris.

En vol stationnaire, les colibris battent des ailes jusqu’à 80 fois par seconde, créant le bourdonnement caractéristique. Aucune autre forme de locomotion dans le règne animal ne consomme autant d’énergie. Par conséquent, leur métabolisme fonctionne à plein régime et est plus actif que celui de tout autre vertébré. Pour répondre à leurs besoins énergétiques, les colibris dépendent du sucre contenu dans le nectar des fleurs. Le métabolisme des colibris présente également des caractéristiques distinctives : ils absorbent rapidement le sucre, possèdent des enzymes très actives qui traitent les sucres et peuvent métaboliser le fructose aussi efficacement que le glucose, contrairement, par exemple, aux humains.

Des chercheurs de Francfort et de Dresde ont découvert comment le métabolisme des oiseaux profite aux cellules musculaires du vol qui permettent aux colibris de flotter. Dans leur étude, ils ont séquencé le génome de l’ermite à longue queue (Phaethornis superciliosus) et l’ont comparé ainsi que d’autres génomes de colibris aux génomes de 45 autres oiseaux, tels que des poulets, des pigeons et des aigles.

Ils ont constaté que le gène codant pour l’enzyme musculaire FBP2 (fructose bisphosphatase 2) avait été perdu chez tous les colibris étudiés. Il est intéressant de noter que des recherches ultérieures ont montré que ce gène avait déjà été perdu chez l’ancêtre commun de tous les colibris vivants, à une époque où le vol stationnaire et l’alimentation en nectar évoluaient, il y a environ 48 à 30 millions d’années.

« Nos expériences ont démontré que l’inactivation ciblée du gène FBP2 dans les cellules musculaires améliore le métabolisme des sucres. De plus, le nombre et l’activité des mitochondries productrices d’énergie augmentent dans les cellules dépourvues de FBP2. Tout cela a déjà été observé dans les muscles du vol des colibris », explique la première auteure, le Dr Ekaterina Osipova, actuellement chercheuse postdoctorale à l’Université de Harvard et auparavant scientifique à l’Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique à Dresde et au LOEWE. -tBG à Francfort.

“Étant donné que le gène FBP2 n’est exprimé que dans les cellules musculaires, nos résultats suggèrent que la perte de ce gène chez l’ancêtre du colibri était probablement une étape clé dans l’évolution des adaptations métaboliques musculaires nécessaires au vol stationnaire”, ajoute le responsable de l’étude Michael Hiller, professeur. de génomique comparée à LOEWE-tBG et Senckenberg Society for Nature Research.

En plus de la perte du gène FBP2, d’autres changements génomiques importants se sont probablement produits chez les colibris. Plusieurs autres gènes jouant un rôle important dans le métabolisme du sucre présentent des modifications des acides aminés chez les colibris, probablement dues à une sélection dirigée. “La pertinence des changements dans ces gènes pour les adaptations évolutives du métabolisme des colibris doit être clarifiée par des études et des expériences plus approfondies”, a déclaré Hiller.