Bilan de la nature : étudier la biodiversité grâce au séquençage de l’ADN environnemental
À mille kilomètres au sud de Tokyo, loin dans le plus grand océan de la planète, se trouve une chaîne de petites îles volcaniques : les îles Ogasawara. La nature a pu se développer ici selon ses propres conditions, loin des humains et du courant chaud de Kuroshio, qui agit comme une navette, déplaçant les espèces marines de Taiwan, au-dessus des îles Ryukyu et jusqu’à la côte Pacifique du Japon continental. Avec plus de 70 % des arbres et de nombreuses espèces animales endémiques de l’archipel, les îles ont été surnommées « les Galápagos de l’Est », car elles sont à la fois un point chaud de la biodiversité et un berceau de découvertes scientifiques. Pour cette raison, ils ont été désignés site du patrimoine mondial naturel de l’UNESCO en 2011.
Bien que la nature ici reste largement préservée des interférences humaines directes, elle est vulnérable aux menaces mondiales sur la biodiversité posées par le changement climatique. L’isolement géographique est à la fois une bénédiction et une malédiction, car il est difficile d’évaluer régulièrement la santé écologique de ces îles uniques. Cependant, les progrès dans le séquençage de l’ADN environnemental (ADNe) pourraient rendre plus sûr, moins coûteux et moins sujet aux erreurs humaines le suivi de l’état des choses naturelles ici et dans d’autres régions éloignées.
En 2021, une expédition de chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) a visité les îles, et à bord du navire se trouvaient la doctorante Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş et le professeur Timothy Ravasi de l’unité sur le changement climatique marin de l’OIST, ainsi que Professeur James Reimer de l’Université des Ryukyus. Les trois hommes ont rejoint l’expédition pour collecter des seaux d’eau de mer sur des sites spécifiques autour de l’archipel pour le laboratoire de l’OIST, afin de recenser les poissons et les coraux susceptibles d’habiter les îles. Leurs découvertes, analysées avec des collaborateurs de l’unité de génomique marine de l’OIST, ont été publiées dans la revue ADN environnemental.
Les chercheurs ont prélevé des échantillons dans les eaux autour de deux des 31 îles d’Ogasawara et, à partir de celles-ci, ils ont détecté 124 espèces uniques de poissons et 38 genres uniques de coraux. À leur grande surprise, ils ont découvert des espèces qui n’avaient pas été enregistrées auparavant ou dont on pensait qu’elles avaient une aire de répartition dans la région, notamment des poissons considérés comme endémiques d’Hawaï et des espèces de coraux en dehors de leur aire de répartition prévue. L’un d’eux, le corail élégance (Catalaphyllia jardinei) est menacé de surexploitation en raison de son attrait pour les aquariophiles, car il est facile à récolter et à conserver. « Les îles sont probablement une source importante de poissons et de larves de coraux, comme les Catalaphyllia, pour la biodiversité de la zone plus vaste de l’océan Pacifique », explique Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş, premier auteur de l’étude.
L’étude met également en évidence l’impact du développement humain sur la biodiversité. L’équipe a échantillonné l’eau de mer de trois sites relativement proches le long de la baie de Futami, sur l’île de Chichi, où se trouve le port de la principale colonie. « Sur les côtés ouest et est de la baie, nous avons trouvé une grande richesse en genres de coraux. Mais dans le petit port, nous avons trouvé une richesse très faible – donc même très localement comme ici, nous voyons l’effet sur la biodiversité corallienne que le développement humain a « .
Si leur isolement géographique et leur faible niveau de développement peuvent sembler faire des îles d’Ogasawara un refuge sûr pour la biodiversité, elles ne sont finalement pas à l’abri de menaces mondiales et locales. Au fil des années, des cas de blanchissement des coraux et de destruction des récifs coralliens locaux ont été signalés à la suite de la construction du port. « C’est une source de préoccupation et cela souligne l’importance des efforts de biosurveillance avec des techniques telles que l’échantillonnage de l’ADNe », explique le professeur Ravasi.
Le degré élevé d’endémisme ici est une source à la fois d’inspiration et d’inquiétude scientifique, comme c’est le cas dans les îles Galápagos. Comme le prévient Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş : « Si vous perdez une espèce endémique ici, elle disparaîtra – et vous perdrez un élément très important de l’écosystème qui en fait cet écosystème. »
L’échantillonnage de l’eau de mer pour l’analyse de l’ADNe peut offrir un moyen efficace de surveiller la biodiversité dans des endroits éloignés comme les îles Ogasawara, par rapport aux méthodes traditionnelles impliquant des plongeurs experts ou des drones-caméras. Cette méthode complète non seulement la collecte de données de routine, mais a également le potentiel d’impliquer des scientifiques citoyens et des fonctionnaires comme les gardes du parc, permettant une surveillance plus facile et plus complète de la santé des écosystèmes. Comme le note le professeur Ravasi, « la technologie s’est améliorée au fil du temps, rendant le coût du séquençage moins cher, ce qui conduit à une plus grande adoption, conduisant à son tour à une innovation accrue et à une diminution des coûts. C’est une spirale positive ». Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş s’associe à cela : « Bien que notre échantillonnage soit un événement ponctuel, les résultats de la recherche peuvent être utilisés pour des références futures. Plus largement, l’échantillonnage de l’eau pour l’analyse de l’ADNe peut facilement être intégré dans des efforts continus de biosurveillance. »