Présentation de « Life on the edge », une nouvelle boîte à outils pour prédire les réponses de la population au changement global – Methods Blog

Message fourni par Chris Barratt

Chris est chercheur dans le Groupe de sélection animale et de génomique (Centre de ressources génétiques des Pays-Bas) à l’Université et à la Recherche de Wageningen, et chercheur invité à Centre de biodiversité Naturalis à Leyde. À la fois généticien quantitatif, modélisateur spatial et défenseur de l’environnement, il s’engage à trouver de nouvelles façons intéressantes d’intégrer les données génomiques et la modélisation prédictive pour prédire et réduire la perte de biodiversité.

Notre boîte à outils récemment publiée dans MEE appelée «La vie à la limite» (LotE) peut être utilisé pour prédire la vulnérabilité d’une population en intégrant des données génomiques, spatiales et environnementales. LotE est une bête assez grosse et puissante, mais n’ayez pas peur : c’est un outil très flexible qui convient à de nombreux systèmes biologiques différents. Nous avons créé un tutoriel assez dense icimais nous voulions également le présenter de manière plus générale dans ce court blog pour donner un aperçu du travail, expliquer pourquoi nous pensons qu’il s’agit d’un pas en avant important pour les domaines de l’écologie et de l’évolution, et pour vous inspirer et réfléchir à ce que vous pourriez être. capable de l’appliquer à vos propres ensembles de données.

Mais avant de plonger dans le vif du sujet, un constat… nous n’avons pas complètement réinventé la roue avec ce travail. Je ne suis pas seulement britannique et trop modeste ici, la boîte à outils « La vie à la limite » a représenté une quantité de travail colossale, mais même si nous n’avons rien réinventé en soi, nous avons passé beaucoup de temps à réfléchir à des moyens de connecter de nombreux éléments disparates. analyses et méthodes, et comment nous pouvons quantifier et rapporter cela de manière cohérente, transparente et reproductible. En tant que tel, nous avons déployé de grands efforts pour créer un cadre qui relie la recherche écologique et évolutionniste dans un outil (espérons-le) utile pour les communautés de génomique des populations/changement climatique/conservation.

Qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

La vie à la limite est une boîte à outils de fonctions et de scripts R, bash et Julia interconnectés qui peuvent être utilisés pour effectuer un certain nombre de tâches afin d’évaluer la manière dont différentes populations au sein d’une espèce pourraient être affectées par les futurs changements globaux. Il fonctionne à partir d’un fichier texte de paramètres, dans lequel vous pouvez contrôler jusqu’à près de 70 paramètres différents adaptés à votre espèce étudiée (vous pouvez analyser de nombreuses espèces avec un ensemble de paramètres sur une ligne différente pour chacune). Grâce à lui, vous pouvez évaluer les aspects spatiaux, environnementaux et évolutifs des changements prévus entre les conditions environnementales actuelles et futures en utilisant des types de données complémentaires, conformément aux termes adoptés par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) dans 2007. Par exemple, vous pouvez évaluer comment les changements des conditions environnementales et l’adéquation de l’habitat (à l’aide de modèles de distribution des espèces) peuvent affecter les populations (« exposition »), et vous pouvez modéliser la manière dont les changements futurs du paysage et des conditions environnementales peuvent entraver le flux génétique entre ces populations (« exposition »). Barrières paysagères’). Au niveau moléculaire, vous pouvez quantifier la diversité génétique neutre (« sensibilité neutre ») entre les populations, ainsi qu’évaluer les adaptations locales à leur environnement et la manière dont ces associations génotype-environnement peuvent être affectées par les futurs changements environnementaux (« sensibilité adaptative ») dans les populations. . LotE quantifie toutes ces mesures de manière cohérente, et vous pouvez les utiliser toutes ensemble pour créer un indice de « vulnérabilité de la population » et le cartographier dans votre région d’étude (voir Fig. 1). Vous pouvez également utiliser les mesures individuelles elles-mêmes pour fournir des informations sur les actions de conservation qui peuvent être nécessaires pour des populations spécifiques. Par exemple, une population isolée avec un faible flux génétique vers les autres et une forte exposition climatique pourrait bénéficier d’une migration assistée. En revanche, une population présentant un flux génétique plus élevé vers les autres et une sensibilité adaptative élevée pourrait convenir à la mise en œuvre d’aires protégées ou à la restauration de l’habitat le long des corridors de connectivité.

Pourquoi est-ce important – quoi de neuf ?

Étant donné que vous lisez le blog de la British Ecological Society, je n’ai probablement pas besoin de vous expliquer qu’il existe un problème en cours. crise de la biodiversité – chaque jour, nous perdons un aspect de notre biodiversité et, dans la plupart des cas, cette biodiversité perdue ne reviendra jamais. Parce que la biodiversité est cruciale Pour la santé générale et la durabilité des systèmes écologiques de la Terre, leur protection est essentielle à notre propre survie et à l’héritage que nous laissons à nos enfants et aux générations futures.

Les évaluations de la vulnérabilité au changement climatique sont devenues populaires ces dernières années afin de donner la priorité aux espèces pour les actions de conservation, mais il est de plus en plus reconnu que les populations sont les premières à être affectées avant d’assister à un déclin des espèces à plus grande échelle. L’adoption généralisée de données de séquençage à haut débit, qui nous permettent d’examiner les populations d’espèces, a constitué une avancée majeure à cet égard. Malgré le développement de nouveaux outils et cadres pour permettre l’évaluation de la vulnérabilité au niveau de la population, il a toujours été difficile d’adapter le code et les scripts développés pour un système d’étude spécifique à un nouveau. C’est là que Life on the Edge prend tout son sens : il est entièrement standardisé et intègre des données très simples qui peuvent être facilement générées pour de nombreuses espèces (à condition que vous disposiez de bonnes données génomiques de population !). En fait, l’un des principaux facteurs de motivation du projet était que nous voyions combien de merveilleux ensembles de données étaient générés (le nôtre inclus) pour répondre à une question (par exemple, la thèse de doctorat de quelqu’un ou un court projet de génétique de la conservation), et ces données étaient ensuite publiées, archivées et souvent jamais consultées, et nous voulions trouver un moyen de pouvoir réutiliser certaines de ces données.

Comment cela peut-il être appliqué à vos ensembles de données ?

Pour l’utiliser vous-même, les seules choses dont vous avez besoin pour exécuter LotE sur une espèce qui vous intéresse sont :

1. Données génomiques des populations [ PLINK .ped/.map format] – généralement à partir d’ensembles de données de style RAD-seq/ddRAD/GBS
2. Coordonnées spatiales des échantillons génomiques [decimal lat/long in .csv format]
3. Données prédictives environnementales [e.g. Worldclim2 or CHELSA data in .asc raster format] qui est écologiquement pertinent pour votre espèce

Vous devrez également fournir un fichier de paramètres complet pour exécuter votre espèce d’intérêt, voir le manuscrit pour une ventilation détaillée.

Ce travail a été un travail d’amour intense au cours des 3 dernières années, nous sommes donc très heureux de pouvoir désormais le partager. Nous espérons qu’il pourra vous aider et inspirer vos recherches et lancer de nouveaux développements intéressants. L’article complet est icile tutoriel ici pour ceux d’entre vous qui souhaitent aller plus loin dans le terrier du lapin. S’il te plaît contactez-moi si vous avez des questions ou si vous souhaitez développer des outils supplémentaires susceptibles de le prendre en charge !

Article édité par Lydia Morley