The structure of the Cardiophorinae-Dendrometrinae clade (Coleoptera: Elateridae) is the weakest point of the current click-beetle phylogenetics and classification

Dans le monde naturel, l'histoire de la vie est écrite dans les gènes de chaque créature vivante, mais lire cette histoire revient souvent à essayer de reconstruire un vase brisé alors que certains morceaux manquent et que d'autres semblent suspectement similaires. Pour les scientifiques qui étudient la parenté entre les espèces, un groupe d'insectes connu sous le nom de cétoines (ou cliquants) représente depuis longtemps un casse-tête particulièrement tenace. Ces coléoptères, célèbres pour leur capacité à contracter leur corps et à bondir dans les airs pour échapper aux prédateurs, appartiennent à une famille appelée Elateridae. Au sein de cette famille, des chercheurs tentent depuis des décennies de démêler les relations entre plusieurs groupes majeurs, ou sous-familles, qui semblent avoir évolué très rapidement et de façon très rapprochée dans le temps. Lorsque l'évolution se produit aussi vite, les signaux génétiques qui indiquent habituellement aux scientifiques qui est apparenté à qui deviennent flous et contradictoires. Différentes études utilisant différentes méthodes ont produit des arbres phylogénétiques conflictuels, laissant la classification de ces coléoptères dans un état de confusion. Sans une carte claire de leur histoire évolutive, il est difficile de comprendre comment ces insectes se sont diversifiés ou de les nommer d'une manière qui reflète leurs véritables connexions biologiques.

Une équipe de chercheurs de l'Université Palacký en République tchèque a maintenant abordé ce problème spécifique en examinant le code génétique de ces coléoptères avec une profondeur sans précédent. Au lieu de se fier uniquement à de petits fragments d'ADN ou à des caractéristiques physiques, ils ont analysé des milliers de marqueurs génétiques provenant de l'ensemble des génomes de treize espèces représentant les groupes les plus contestés. Leur objectif était de percer le bruit des données contradictoires pour trouver les parties de l'histoire évolutive qui sont réellement claires. Ce qu'ils ont trouvé est un mélange de certitude et d'incertitude. D'une part, ils ont confirmé que cinq groupes distincts de coléoptères sont effectivement des lignées réelles et séparées qui existent depuis des millions d'années. D'autre part, ils ont découvert que l'ordre exact dans lequel ces cinq groupes se sont séparés les uns des autres est si profondément brouillé par une évolution ancienne rapide qu'aucune quantité de données génétiques ne peut actuellement le résoudre. Les chercheurs ont conclu que la façon actuelle dont ces coléoptères sont classés est fondamentalement erronée car elle tente de forcer un arbre ramifié clair sur une partie de l'histoire qui n'en possède tout simplement pas.

L'étude s'est concentrée sur un groupe spécifique de sous-familles de cétoines : Dendrometrinae, Hypnoidinae, Cardiophorinae et Negastriinae. Pendant des années, les scientifiques ont débattu pour savoir si ces groupes font tous partie d'une seule grande famille ou s'ils devraient être divisés. Des études antérieures utilisant des techniques génétiques plus anciennes ou des caractéristiques physiques avaient produit une douzaine d'arbres familiaux possibles, dont aucun ne concordait avec les autres. Certains suggéraient qu'un groupe était le groupe frère d'un autre, tandis que d'autres les plaçaient dans des positions totalement différentes. Ce manque d'accord signifiait que les noms scientifiques utilisés pour ces coléoptères étaient instables, changeant à chaque nouvelle étude publiée. Les chercheurs ont décidé de tester ces idées concurrentes en utilisant un ensemble massif de données génétiques, analysant plus de quatre mille gènes distincts de chaque coléoleoptère. Ils ont utilisé deux approches statistiques différentes pour construire leurs arbres : une qui examine le signal génétique combiné dans son ensemble, et une autre qui tient compte du fait que les gènes individuels peuvent avoir leurs propres histoires uniques dues à des événements biologiques aléatoires.

Les résultats ont révélé un schéma clair de ce qui est connu et de ce qui reste inconnaissable. Les chercheurs ont confirmé que cinq groupes spécifiques sont des lignées solides et distinctes. Cela inclut les Cardiophorinae et les Negastriinae, qui sont reconnus depuis longtemps comme des familles séparées, ainsi que trois autres groupes qui avaient été regroupés sous le nom de Dendrometrinae. L'étude a montré que le groupe autrefois connu sous le nom de Dendrometrinae est en réalité un mélange de lignées sans lien direct. Plus précisément, les chercheurs ont découvert que les tribus connues sous les noms de Dimini, Plastocerini et Oxynopterini ne sont pas étroitement liées au groupe central des Dendrometrinae comme on le pensait auparavant. Au lieu de cela, elles forment leur propre branche distincte. De même, la tribu Prosternini se distingue des autres. La seule relation qui est apparue de manière cohérente dans toutes leurs analyses est un partenariat fort entre les Cardiophorinae et les Negastriinae, qui apparaissent toujours comme une paire unie et unique.

Cependant, lorsque les chercheurs ont tenté de déterminer comment ces cinq groupes solides s'articulent les uns par rapport aux autres, les données sont devenues un flou. Les signaux génétiques pour les points de ramification entre ces groupes étaient si faibles et contradictoires que les modèles informatiques ne pouvaient pas décider d'une réponse unique. Dans certaines analyses, un groupe apparaissait comme le parent le plus proche des autres ; dans d'autres, un groupe différent occupait cette place. Les chercheurs ont déterminé que cette confusion n'est pas un échec de leur technologie ou de leurs méthodes, mais une caractéristique réelle de l'histoire de ces coléoptères. Il semble que ces groupes aient évolué lors d'une poussée très rapide, laissant très peu de temps pour que des changements génétiques uniques s'accumulent entre chaque séparation. Ce phénomène, connu sous le nom de tri de lignées incomplet, signifie que l'histoire génétique de ces coléoptères n'est pas un arbre ramifié propre, mais plutôt un réseau emmêlé où les lignes d'ascendance se croisent les unes sur les autres. Comme le signal est si bruyant, tenter d'imposer un arbre généalogique unique et définitif à cette partie de l'histoire évolutive serait trompeur.

Compte tenu de cette réalité biologique, les auteurs proposent un nouveau système de classification qui privilégie la stabilité et l'exactitude plutôt que de tenter de deviner l'ordre exact des séparations anciennes. Ils recommandent d'abandonner l'ancienne définition large de Dendrometrinae, qu'ils décrivent comme un regroupement non soutenu et probablement non naturel. Au lieu de cela, ils suggèrent d'élever les lignées distinctes au rang de sous-famille. Cela signifie reconnaître Oxynopterinae comme une sous-famille distincte comprenant les tribus Dimini, Plastocerini et Oxynopterini. Ils proposent également de relever le rang de Prosterninae au rang de pleine sous-famille. Le groupe Hypnoidinae conserve son statut de sous-famille, sa position ayant été débattue soit comme étant le groupe frère des Dendrometrinae, soit comme étant le frère des Cardiophorinae et Negastriinae. Le noyau des Dendrometrinae est redéfini pour n'inclure que les tribus Selatosomini, Dendrometrini et Pleonomini. Ce nouveau système reconnaît que, bien que nous ne puissions pas encore dire exactement comment ces cinq groupes sont liés entre eux, nous pouvons être certains qu'ils sont cinq branches majeures et distinctes de l'arbre généalogique de la famille des Elateridae.

Les chercheurs soulignent que ce changement ne vise pas à diviser les coléoptères en trop de petits groupes, mais à créer une classification qui reflète ce que les données soutiennent réellement. L'ensemble du groupe contient environ quatre mille espèces décrites, et les nouvelles sous-familles vont de la petite Hypnoidinae avec environ cent espèces à la grande Dendrometrinae avec plus de seize cents espèces. En donnant à chacune de ces lignées robustes son propre rang de sous-famille, la classification devient stable et résistante aux changements futurs, même à mesure que de nouvelles données arrivent. L'étude note également que pour un petit groupe, les Crepidomenini, les chercheurs n'ont pas pu prendre de décision finale faute de disposer des données génétiques nécessaires. Ceux-ci sont actuellement laissés dans une catégorie de transition en attendant de plus amples informations. Enfin, l'article conclut que la structure de cette partie de l'arbre généalogique des cétoines est le point le plus faible de la compréhension actuelle, non pas par manque d'effort, mais parce que l'histoire évolutive elle-même a été trop rapide et chaotique pour laisser une trace génétique claire. La solution proposée est d'accepter cette incertitude et de construire une classification qui ne nomme que les parties de l'arbre qui sont indéniablement réelles.