Convergence in sympatric swallowtail butterflies reveals ecological interactions as a key driver of worldwide trait diversification

Les papillons de jour de la famille des Papilionidae présentent une incroyable diversité de motifs et de couleurs des ailes. Cependant, certaines espèces génétiquement très éloignées présentent des motifs très similaires sur leurs ailes, ce que l’on appelle des convergences évolutives. Une équipe composée de chercheur.e.s l’Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB) et de l’Institut des Sciences de l’Evolution-Montpellier s’est attachée à comprendre comment ces motifs ont évolué.

Lorsque des papillons de différentes espèces vivent dans les mêmes régions géographiques, ils sont souvent attaqués par les mêmes prédateurs. Les prédateurs pouvant apprendre à associer les motifs de couleur des ailes au goût agréable ou non des papillons, ils ont tendance à éviter les papillons présentant des défenses chimiques, en les identifiant grâce à leurs motifs. Ce comportement des prédateurs favorise alors le mimétisme entre espèces toxiques, mais aussi entre espèces toxiques et comestibles, les papillons comestibles présentant un motif connu des prédateurs bénéficiant d’une protection. Ainsi, l’hypothèse de travail était que les motifs de coloration convergeant devraient plus fréquemment être observés entre espèces partageant les mêmes régions géographiques, qu’entre espèces observées dans des localités différentes.

En utilisant l’extraordinaire collection de Papilionidae du MNHN (plus de 30 000 spécimens), l’équipe a pu caractériser précisément les variations de motifs des ailes au sein et entre les espèces. Pour cela, ils ont développé un nouvel outil d’intelligence artificielle pour quantifier automatiquement les variations de motifs de couleur. Les analyses montrent que la cohabitation entre espèces a clairement favorisé la convergence entre des espèces éloignées, avec un effet plus marqué sur les femelles. Cette observation suggère que les pressions sélectives différentes influencent l’évolution des motifs dans chacun des sexes. L’évolution de motifs mimétiques est favorisée chez les femelles, tandis que les mâles présentent plutôt des motifs divergents des mâles des autres espèces, probablement à cause des préférences sexuelles des femelles, qui favorise les motifs limitant le risque de croisements inter-espèces.

Cette étude, publiée dans le journal de l’académie des sciences américaine (PNAS) met en évidence le rôle clef des interactions écologiques entre espèces de papillons comme moteur de la diversité des motifs de coloration des ailes chez les Papilionidae.