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Disséquer les organes génitaux au nom de la science

C'est juste après le coucher du soleil et je suis assis dans un camion au milieu des dunes blanchies du monument national de White Sands, au Nouveau-Mexique, dans l'attente de la noirceur totale. Je me suis aventuré ici avec l'entomologiste Eric Metzler à la recherche de créatures parmi les plus variées qui émergent de ces dunes: les papillons de nuit.

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Une fois qu'il fait assez noir, nous marchons vers une série de lumières noires que nous avons attachées à une corde à linge pour attirer les battants silencieux. Sous la lueur violette et violette du montage, j'aperçois notre premier spécimen qui flotte vers moi sur le sol.

“Excellent!” Dit Metzler, reconnaissant immédiatement l'espèce. «C'est génial, fantastique», ajoute-t-il en me tendant un vilain verre et du liège pour le ramasser.

Metzler y collecte régulièrement des papillons de nuit depuis 2007 au nom du Service des parcs nationaux. Entomologiste à la retraite qui occupe encore des postes auxiliaires à la Michigan State University et à la New Mexico State University, Metzler a été ravi de découvrir Protogygia whitesandensis - la première espèce indigène de papillon de nuit trouvée à White Sands - au cours de la première année de son étude. Depuis lors, il a découvert 600 espèces stupéfiantes, dont plus de 50 autres sciences entièrement nouvelles qu'il a répertoriées dans les collections nationales du Smithsonian.

Pourquoi un environnement rude et désolé qui ne reçoit que 10 pouces de pluie par an et oscille entre des températures extrêmes pourrait contenir une diversité aussi inhabituelle est encore un mystère. «Ce chiffre est extrêmement élevé, surtout si l’on considère à quel point le paysage est désert», déclare Metzler. Et beaucoup d'entomologistes ne sont pas particulièrement motivés à chercher pourquoi, ajoute-t-il, étant donné qu'il y a tellement plus d'insectes charismatiques à étudier.

Cependant, Metzler s'est engagé à disséquer minutieusement des centaines de papillons de nuit pour mieux comprendre leur évolution. Metzler est un «évangéliste des mites» autoproclamé, depuis son enfance, captivé par ces insectes flitter. Il a commencé à collectionner des papillons, mais il est passé aux papillons nocturnes lorsqu'il était occupé par un travail de jour au lycée et ne pouvait le faire que le soir.

«J'ai découvert qu'il y avait beaucoup plus de papillons que de papillons», dit-il, toujours aussi fasciné par eux à 72 ans. «Je ne serais jamais à court de papillons».

Les scientifiques estiment que nous ne connaissons que 20% de toutes les espèces de papillons de nuit dans le monde, contre environ 90% des quelque 20 000 espèces de papillons. C'est parce qu'il y a environ 30 fois plus d'espèces de papillons nocturnes, explique Robert Robbins, conservateur au département d'entomologie du Smithsonian, qui étudie l'évolution des papillons. Robbins convient également que nous en savons moins sur les papillons que sur les papillons simplement parce qu'ils ne sont pas aussi attrayants.

«En général, l'image des papillons nocturnes est qu'ils sont poilus et mangent vos pulls en laine», déclare Robbins.

Metzler installe des lumières et un drap blanc pour attirer les papillons à collectionner. (Laura Poppick) Le monument national de White Sands comprend 275 km2 de dunes en gypse, ce qui en fait le plus grand champ de dunes de gypse au monde et un environnement extrême pour tous les animaux. (Laura Poppick) Metzler a découvert plus de 600 espèces de papillons de nuit au monument national de White Sands depuis 2007. (Laura Poppick) La meilleure façon de distinguer deux espèces de papillons de nuit consiste à disséquer leurs organes génitaux. Ci-dessus sont les organes génitaux masculins de Protogygia whitesandensis, une espèce endémique de White Sands. L'aedeagus, à droite, transfère le sperme à la femme. (Eric Metzler) Metzler capture les papillons dans des flacons et les stocke sur la glace jusqu'à ce qu'il puisse les analyser dans son laboratoire. (Laura Poppick)

Pour l’homme qui n’a pas été entraîné, de nombreuses mites White Sands ont exactement la même apparence: une envergure d’environ un pouce, des corps gris moelleux et des ailes de couleur blanche distincte comme celle des dunes de gypse. Pourtant, aux yeux des experts, il y a des distinctions. Pour les analyser, Metzler s'appuie sur des analyses moléculaires pour séparer l'ADN des papillons de nuit. Mais il utilise également la méthode éprouvée de dissection des organes génitaux du papillon - fastidieux, mais le meilleur moyen de distinguer visuellement les espèces.

Grâce à ce travail, Metzler en est venu à croire que White Sands pourrait avoir la plus grande diversité de papillons indigènes du pays, à égalité avec les taux de diversité observés chez d’autres animaux des îles Galapagos.

Robbins dit que l'analyse attentive de Metzler de White Sands pourrait contribuer à notre compréhension limitée de l'évolution des papillons de nuit. Comme les papillons et les papillons ne se conservent pas bien comme des fossiles, les scientifiques n’ont pas une idée précise de ce que devrait être un taux d’évolution «normal». Mais nous savons que les dunes de White Sands se sont formées au cours des 10 000 dernières années, ce qui signifie que tous les papillons endémiques de cette région ont également évolué au cours de cette période.

«Si toutes ces espèces pourraient évoluer dans 10 000 ans, c'est assez étonnant», déclare Robbins.

Pour résoudre ce problème, Metzler passe des heures innombrables devant son microscope, dans son laboratoire à Alamogordo, à une demi-heure de route de White Sands. (À son appréciation, sa femme, Pat, ne s’occupe pas des milliers de papillons qu’elle stocke dans des congélateurs dans son garage et dans sa cuisine.) Lorsque je le rejoins dans son laboratoire, il me montre une femelle de la taille d’un coup d’ongle épinglé épinglée à un Conseil, et me tend une diapositive contenant les organes génitaux de cette espèce.

Tout ce que je vois, c'est une tache maculée. «En réalité, il y a quelque chose qui cloche quand il est suffisamment grossi», explique Metzler en se balançant autour de sa chaise et en plaçant la diapositive sous le microscope. Lorsque je le regarde sous un grossissement de 40x, la bavure apparaît comme un organe délicat en forme de méduse appelé corpus bursa - le sac où la femme recueille le sperme. «Lorsque vous regardez sous le microscope, c'est très attrayant», dit Metzler. Je suis d'accord.

Si tout se passe bien, Metzler peut préparer une diapositive d'organes génitaux en un jour. Il commence par rompre l'abdomen et le fait tremper dans de l'hydroxyde de potassium, un ingrédient de Drano. Cela dissout tous les tissus mous, qu'il balaie avec un pinceau, ne laissant que l'exosquelette et les organes génitaux - les seules parties constituées du matériau dur appelé chitine, le même matériau que l'on retrouve dans les ongles et les cheveux de l'homme.

Une fois que tout est clairement disposé et coloré sur des lames, il cherche à savoir si les organes d'un homme et d'une femme correspondent par «clé et serrure», ce qui signifie qu'ils appartiennent à la même espèce. Mais ce n'est pas toujours perceptible aux yeux de l'homme. Lorsqu'il ne parvient pas à identifier une espèce simplement en examinant son modèle d'orgue ou d'aile, il consulte sa bibliothèque et envoie des images à ses collègues. S'il est toujours perplexe, il envoie un échantillon de jambe à l'Université de Guelph en Ontario - le plus grand dépôt de papillons de nuit en Amérique du Nord - pour analyse moléculaire.

Les entomologistes ne s'entendent pas sur ce qui définit une espèce de papillon de nuit distincte, dit Robbins, et certains affirment que les papillons de Metzler ne sont pas tous distincts. Toutefois, selon les normes généralement acceptées selon lesquelles différents organes génitaux et codes à barres moléculaires sont utilisés, les 600 différents papillons de White Sands sont considérés comme des espèces distinctes. «Normalement, il s’agit d’une espèce distincte et ce n’était pas quelque chose d’anticipé avant que [Metzler] s’y installe», déclare Robbins.

James Mallet, entomologiste à l'Université de Harvard, qui étudie l'évolution et la spéciation des papillons, se demande si des taux d'endémisme similaires seraient trouvés ailleurs si le même type d'étude à long terme était réalisé. «Il existe relativement peu d'entomologistes et de zones relativement vastes aux États-Unis à étudier», souligne-t-il.

Mais Mallet note que White Sands contient des espèces de plantes qui ont été décimées par le pâturage et le développement ailleurs dans le Sud-Ouest, ce qui en fait un lieu particulièrement précieux pour l'exploration de nouvelles espèces et associations d'espèces. «Je pense que c'est fantastique qu'ils étudient ce domaine, il mérite d'être étudié», dit Mallet.

Ce qui le rend d'autant plus remarquable que, si Metzler n'avait pas décidé de se retirer dans le sud du Nouveau-Mexique, les papillons seraient probablement passés inaperçus. Comme le dit Robbins: «Nous ne parlons que d'une découverte incroyable faite purement par hasard."

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