Inversion sexuelle : des insectes cavernicole, dont les femelles ont un pénis, ont évolué indépendamment

En 2014, dans des grottes au Brésil, des chercheurs ont découvert deux espèces particulières d’insectes dont les organes sexuels sont inversés. Contrairement à presque tous les autres animaux, les femelles ont des appendices en forme de pénis et les mâles des poches vaginales. Votre Guru vous a décrit ces créatures à l’époque :

Dans une nouvelle étude, une équipe internationale de chercheurs du Japon, du Brésil et de la Suisse a étudié l’évolution de ces deux espèces. À leur grande surprise, ils ont découvert que l’inversion sexuelle de ces insectes évoluait indépendamment les unes des autres.

Les chercheurs ont étudié trois insectes (Afrotrogla, Neotrogla et Sensitibilla), tous appartenant au même genre, psocoptère. Les Afrotrogla et Neotrogla sont particulièrement remarquables parce que les femelles ont un organe en forme de pénis, appelé gynosome (image ci-dessous). Cet organe est utilisé pour ancrer les organes génitaux vaginaux masculins d’une manière spécifique à l’espèce pendant plusieurs jours à la fois, au cours desquels « du sperme abondant et probablement nutritif est administré aux femelles », ont indiqué les chercheurs dans leur nouvelle étude.

Le gynosome du Neotrogla aurora. (Yoshizawa, 2014)

Bien que les Sensitibilla appartiennent au même groupe que les Afrotrogla et Neotrogla, ces insectes n’ont pas d’organes inversés. En étudiant les organes sexuels des trois espèces, les chercheurs sont arrivés à la conclusion que l’inversion des organes sexuels chez les deux espèces d’insectes identifiées avait évolué indépendamment, et non avant que les espèces divergent.

Les traits génitaux diffèrent d’un sexe à l’autre en raison de stratégies d’accouplement incompatibles. Chez la plupart des espèces animales, le succès de reproduction des mâles augmente avec le nombre de femelles, alors que la condition physique des femelles ne s’améliore pas avec le nombre de femelles (et peut même être nuisible en raison du nombre limité d’ovules). En réaction, certains mâles ont développé des traits dans leurs organes génitaux qui leur permettent de s’accoupler de façon coercitive avec les femelles, comme des crochets et des épines. En réponse, les femelles ont développé des caractéristiques de résistance ou de tolérance, telles que des poches qui s’adaptent aux épines ou des appendices anti-crochet.

A partir de l’étude : (a) copulation de Neotrogla sp. (b) Abdomen terminal de N. curvata lors de la copulation. Les structures fémelles sont surlignées en rouge. (c-l) Morphologie des organes génitaux féminins (c-i,k) et masculins (j,l) chez Sensitibillini. (c,i-j) Neotrogla truncata. (d) N. curvata. (e-f,k-l-l) N. aurora (noter que N. brasiliensis et N. sp. ont aussi ce type d’organes génitaux). g) Sensitibilla etosha. h) Afrotrogla oryx. Les régions en pointillés des illustrations indiquent que les membranes et les autres sont scléritiques (c-h). Les pointes de flèche en (c-h) indiquent l’ouverture du canal spermatécal, et les pointes de flèche dans (j) et (l) indiquent la présence (remplie) ou l’absence (ouverte) des poches vaginales masculines. (c-e) Vue latérale ; (f-i,k) vue ventrale ; (j,l) vue dorsale. (Kazunori Yoshizawa et coll./ Biology Letters)

 

Cependant, dans les grottes sèches et pauvres en ressources (milieu oligotrophe) où vivent l’Afrotrogla et le Neotrogla, l’environnement semble avoir forcé une inversion des organes. Comme la nourriture est rare, les mâles semblent avoir investi plus de ressources dans l’obtention d’éléments nutritifs que dans l’accouplement. En représailles, les femelles devaient assumer le rôle traditionnel des mâles. De plus, afin d’empêcher le mâle de s’échapper avec son sperme, les femelles ont développé un crochet qui s’accroche au mâle. La prédation dans l’écosystème de la grotte peut aussi avoir joué un rôle dans la différenciation étrange des organes sexuels observée chez ces insectes.

Les mâles ont généralement un potentiel de reproduction et des taux d’accouplement plus élevés que les femelles. Par conséquent, la sélection sexuelle agit fortement sur les mâles. Mais pour l’Afrotrogla et le Neotrogla, leurs adaptations génitales ont été entraînées par une sélection sexuelle inversée, les femelles étant en compétition pour le sperme. Dans une autre publication parue le mois dernier, la même équipe de chercheurs a rapporté que « la capacité d’obtenir de plus grandes quantités de sperme grâce à la valve (une valve de commutation à l’entrée de l’organe de stockage du sperme) a conduit à une concurrence féroce pour le sperme parmi les femelles, facilitant l’évolution du pénis féminin ». Rien de semblable n’est connu chez les animaux dont les rôles sexuels ont été inversés.

L’étude publiée dans Biology Letters : Independent origins of female penis and its coevolution with male vagina in cave insects (Psocodea: Prionoglarididae).