aperçu génomique de l'histoire évolutive complexe des papillons des landes tempérées

genomic insights into the complex evolutionary history of temperate heath butterflies

• Auteur / Autrice : Matthew Greenwood
• Direction : Laurence Despres
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biodiversité-Ecologie-Environnement
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ECologie Alpine

Mots clés

Mots clés libres

Taux d'évolution

Génomique

Spéciation

Phylogénie

Adaptation

Introgression

Introgression

Evolutionary rates

Adaptation

Phylogenomics

Speciation

Genomics

Résumé

L'élucidation des mécanismes par lesquels les nouvelles espèces apparaissent est à la fois un objectif fondamental de la biologie de l'évolution et la clé pour comprendre la réponse de la biodiversité mondiale aux changements globaux. Les radiations adaptatives décrivent la diversification souvent rapide d'une lignée, parallèlement à une augmentation de la diversité de phénotypes distincts et spécialisés, adaptés à différentes niches écologiques. Elles représentent des expériences naturelles permettant d'identifier les mécanismes de l'innovation phénotypique, de l'exploitation des niches et de la spéciation. Le projet proposé s'efforcera de découvrir ces signaux génétiques de diversification écologique en utilisant comme modèle la radiation adaptative du genre Coenonympha. Ce groupe comprend 31 espèces réparties dans tout le Paléarctique. Dans cette région, le genre présente des exemples de spécialisation écologique convergente répétée, vers des habitats alpins de haute altitude (Capblancq et al., 2015 ; 2019 ; 2020), vers des climats plus humides et plus secs, et vers des habitats plus ou moins ouverts. Le projet portera sur l'architecture génomique de la spéciation écologique. Plus précisément, nous posons trois questions : 1/ Quelle est l'histoire et le rythme des changements morphologiques dans la radiation adaptative du genre Coenonympha ? 2/ Quel est le rôle de l'introgression dans la spéciation? et 3/ Quels sont les gènes qui contribuent à la spéciation adaptative ? Pour répondre à ces questions, nous produirons une phylogénie robuste du genre Coenonympha et identifierons les traits adaptatifs associés à la diversification écologique. Le projet bénéficiera d'un génome de référence (projet financé par l'ANR) qui sera utilisé pour guider l'assemblage de novo des génomes. Le rythme des changements morphologiques sera ensuite estimé par rapport à la phylogénie datée en utilisant des modèles de mouvement browniens de l'évolution des traits. Ensuite, nous chercherons des preuves d'événements d'hybridation entre les espèces de Coenonympha, et nous identifierons les signatures génomiques de la sélection et de l'introgression adaptative en relation avec les changements écologiques. Enfin, la pertinence de ces régions génomiques pour les changements adaptatifs fonctionnels/morphologiques de la radiation des Coenonympha sera évaluée.

Elucidating the mechanisms by which novel species arise is both a fundamental goal of evolutionary biology and key for understanding the sustainability of global biodiversity in the face of anthropogenic change. Adaptive radiations describe the often-rapid diversification of a lineage, in parallel with a rise in diversity of distinct and specialized phenotypes, as a consequence of adaptation to different ecological niches. They provide natural experiments in which to resolve the molecular catalysts of phenotypic innovation, niche exploitation, and subsequent speciation. The proposed project will strive to uncover such genetic signals of ecological diversification using the Coenonympha butterfly genus radiation as a model. This group comprises 31 species distributed throughout the Palearctic. Within this region, the genus displays instances of repeated convergent ecological speciation, to high-elevation alpine habitats (Capblancq et al., 2015; 2019; 2020), to wetter and drier climates, and to open and closed habitats. The project will address the genomic landscape of these ecological speciation events. More specifically we ask three questions: 1/ What is the evolutionary history and pace of morphological change of the Coenonympha adaptive radiation? 2/ Does introgression underlie adaptive speciation in Coenonympha? and 3/ Which genomic loci contribute to adaptive speciation in the Coenonympha radiation? To answer these questions we will first produce a robust phylogeny for Coenonympha and identifying potential adaptive traits associated with the ecological diversification of this genus. The project will benefit from high quality genome assembly reference for the genus (ANR-funded project) that will be used to assist de novo assembly of the remaining species' genomes. The tempo of morphological change will then be estimated against the dated phylogenetic backbone using Brownian motion models of trait evolution. Second, we will search for evidence of interspecific hybridization events between Coenonympha species, and identify genomic signatures of selection and adaptive introgression in relation to ecological changes. Lastly, the relevance of these genic regions to functional/morphological adaptive changes in the Coenonympha radiation will be evaluated.