Neuroterus valhalla est une espèce de guêpe cynipide nouvellement décrite, découverte dans les branches d’un chêne vivant près du pub Valhalla des étudiants diplômés de l’Université Rice. Crédit : Photo de Miles Zhang/Smithsonian NMNH
Le laboratoire attend de voir comment le gel historique de Houston en 2021 a affecté les petites espèces de guêpes.
Son nom semble légendaire, mais l’insecte récemment découvert, Neuroterus (noo-ROH’-teh-rus) valhalla, n’en a ni l’apparence ni le comportement. Il mesure à peine un millimètre de long et passe 11 mois de l’année enfermé dans une crypte.
Les chercheurs de l’Université de Rice qui l’ont découvert s’apprêtent à étudier comment ces minuscules guêpes non urticantes ont pu être affectées par le gel historique de février 2021 à Houston.
N. valhalla est décrite dans un article publié ce mois-ci dans Entomologie systématique. Son nom est un hommage à l’endroit où il a été découvert : juste à l’extérieur du pub Valhalla des étudiants diplômés de Rice.
“Cela aurait été une occasion manquée de ne pas l’appeler quelque chose en rapport avec Rice ou Valhalla”, a déclaré l’étudiant diplômé Pedro Brandão-Dias, auteur principal de l’article, qui a d’abord recueilli N. valhalla dans les branches d’un chêne vivant massif près du bar du campus au printemps 2018.
Illustration d’artiste du cycle de vie de Neuroterus valhalla, une guêpe cynipide qui utilise des produits chimiques pour inciter les chênes vivants à développer des cryptes protectrices, ou galles, autour de ses œufs. Les femelles de N. valhalla (A et D2) pondent deux fois par an en générations alternées à différents endroits sur les arbres. Une génération émerge en février ou mars, pondant des œufs dans les fleurs de chêne vivant (B) et induisant des galles (C1) où les adultes émergeront en 2-3 semaines. D’autres générations pondent des œufs sur les nœuds des tiges ramifiées (E), créant des galles (F1) d’où les adultes émergeront 11 mois plus tard. Les écologistes ont découvert N. valhalla à l’Université Rice, et n’ont pas encore trouvé de membre mâle de l’espèce (au centre). Crédit : Illustration avec l’aimable autorisation de Barbara Rossi
Brandão, un Brésilien, n’avait jamais vu un chêne avant de visiter Rice en 2015 pour une bourse de recherche de premier cycle dans le laboratoire du biologiste évolutionniste Scott Egan, auteur correspondant de l’étude. Brandão est retourné dans le groupe d’Egan en 2018 pour des études supérieures, et bien que la recherche principale de Brandão se concentre sur l’utilisation de l’ADN environnemental pour détecter les espèces menacées ou invasives, tout le monde dans le laboratoire se met au travail chaque printemps pour étudier les insectes de la famille Cynipidae. Connus sous le nom de guêpes biliaires, ces insectes sont les préférés du groupe d’Egan car ils peuvent être collectés dans les chênes vivants qui recouvrent le campus de 300 acres de Rice. Au cours des huit années passées par Egan à Rice, son laboratoire a découvert au moins autant de nouvelles espèces de guêpes à galles ou de prédateurs qui les attaquent.
“À Rice, nous mettons l’accent sur l’apprentissage par la pratique”, a déclaré M. Egan. “Dans mon laboratoire, les étudiants de premier et deuxième cycles participent au processus d’apprentissage par l’expérience en étudiant des écosystèmes biologiquement diversifiés sur les chênes verts juste devant notre porte. Armés d’un peu de patience et d’une loupe, les découvertes sont infinies.”
N. valhalla et d’autres guêpes galleuses trompent leur arbre hôte pour qu’il nourrisse et abrite leurs jeunes. Les guêpes déposent un cocktail biochimique avec leurs œufs. Le site produits chimiques amadouent l’arbre à former une crypte, ou galle, autour de l’oeuf. La galle abrite l’œuf et nourrit les larves qui en sortent.
Pedro Brandão-Dias (à gauche) et Camila Vinson devant la porte du Valhalla avec une photo de l’espèce de guêpe non urticante qu’ils ont découverte à proximité. Neuroterus valhalla, qui ne mesure qu’un millimètre de long, a été baptisée du nom du pub étudiant diplômé de Rice car elle a été découverte dans un arbre juste à l’extérieur. Crédit : Jeff Fitlow/Université de Rice
Il existe près de 1 000 espèces connues de guêpes biliaires. Certaines émergent de galles brunes sphériques qui se forment sur la face inférieure des feuilles de chêne. D’autres forment des galles à l’intérieur des branches et d’autres encore sur les fleurs des arbres, où Brandão a recueilli pour la première fois N. valhalla.
“Une fois qu’ils émergent, ils ne vivent que trois ou quatre jours”, a déclaré Brandão à propos de ces minuscules insectes. “Ils ne mangent pas. Leur seul but est de s’accoupler et de pondre des œufs.”
L’une des raisons pour lesquelles il a fallu près de quatre ans pour décrire la nouvelle espèce est que N. valhalla – comme beaucoup d’autres gallers – pond des œufs deux fois par an. Trouver l’endroit où N. valhalla a pondu ses œufs dans sa génération alternée a pris un peu de temps.
Brandão et ses collègues de laboratoire ont d’abord remarqué N. valhalla sur le grand arbre à l’extérieur de Valhalla, alors qu’ils étaient en train d’étudier la possibilité d’en faire la demande.ils collectaient des fleurs de chêne vivant, ou chatons, fin février et début mars 2018. Ils étaient à la recherche d’une autre espèce de galler connue pour former des galles sur les fleurs. Lorsque les tests ADN ont révélé la présence de deux espèces, les chercheurs ont regardé de plus près leurs prises et ont remarqué quelques insectes plus petits avec des pattes de couleur plus claire.
Pedro Brandão-Dias. Crédit : Jeff Fitlow/Université de Rice
“Ils pondent leurs œufs dans les chatons qui se développent”, dit Brandão à propos de N. valhalla. “Ils se développent dans des galles sur les fleurs, et ensuite ils émergent. Et cela se passe en mars. Mais les fleurs n’apparaissent qu’une fois par an, et au moment où elles émergent, il n’y a plus de fleurs sur lesquelles elles peuvent pondre. Elles doivent donc pondre sur un autre tissu.”
Egan a déclaré que les générations alternées de gallers ont souvent été prises pour de nouvelles espèces dans le passé. Les tests génomiques combinés à des observations détaillées dans la nature ont été cruciaux pour déterminer que N. valhalla était une espèce unique. Il a fallu de la chance et beaucoup de travail pour découvrir où les insectes sont allés dans leur génération alternée.
Kelly Weinersmith, professeur adjoint de biosciences, et ses collaborateurs de l’Université de l’Iowa ont eu de la chance en 2019. Weinersmith a échantillonné des galles d’une espèce de chêne vivant de Floride qui différait des arbres de Rice où N. valhalla a été trouvé. Weinersmith a envoyé des échantillons du voyage en Floride aux collaborateurs de l’Iowa Andrew Forbes et Anna Ward, qui ont remarqué que deux types distincts de guêpes émergeaient des gonflements de galles cryptiques aux jonctions des branches. Les tests ADN ont montré que les guêpes inconnues étaient la génération manquante de N. valhalla.
Camila Vinson. Crédit : Jeff Fitlow/Rice University
“Pour confirmer où elles allaient après avoir quitté les fleurs, j’ai réalisé une expérience où nous avons offert aux guêpes un tas de tissus différents de l’arbre et nous les avons observées”, a déclaré Brandão. L’idée était d’observer les N. valhalla qui venaient d’émerger des cryptes des chatons à Rice et de les surprendre en train de pondre leurs œufs dans une autre partie de la plante.
Les restrictions COVID-19 limitant le nombre de personnes pouvant se trouver dans les laboratoires du campus au début de 2020, une grande partie du travail a été confiée à Camila Vinson, étudiante de premier cycle à Rice, qui vivait sur le campus au Brown College.
“Nous sortions ensemble pour collecter les galles de chatons et les tissus pour les tests comportementaux dans des boîtes de Pétri, mais elle devait aller tous les jours au laboratoire pour voir si des insectes avaient émergé”, a déclaré Brandão. Vinson a catalogué et collecté des échantillons de guêpes qui ont émergé des chatons et “a fait l’expérience d’observation où nous avons mis les insectes dans une boîte de Pétri avec un tas de tissus et nous avons regardé où ils allaient”, a déclaré Brandão.
“Comme c’était pendant le COVID, j’en ai ramené quelques-uns à la maison, je les ai mis dans le microscope et j’ai pris des photos avec mon téléphone”, a-t-il dit.
L’équipe a confirmé les résultats de la boîte de Pétri en examinant les arbres où ils avaient précédemment collecté N. valhalla. Ils ont trouvé à la fois des trous d’émergence d’anciennes cryptes et plus d’une douzaine de galles qui contenaient encore des larves de N. valhalla.
Brandão a déclaré que la génération de N. valhalla qui éclot dans les chatons de chêne vivant passe des œufs aux adultes entièrement formés en 2 à 3 semaines. Le cycle prend 11 mois pour la génération qui se développe à l’intérieur des branches.
“S’ils sortent au mauvais moment, et qu’il n’y a pas de fleurs autour, ils ne peuvent pas pondre leurs œufs et ils meurent tout simplement”, a déclaré Brandão. “Ils doivent sortir au moment exact où l’arbre fleurit”.
Les arbres fleurissent à des moments différents d’une année à l’autre, et on ne sait pas exactement comment les guêpes coordonnent leur émergence avec la floraison. Vinson a été le premier à poser la question de savoir comment N. valhalla pourrait être affecté par la tempête hivernale de février 2021, qui a causé des températures froides record et a retardé la floraison des chênes verts à Houston.
Le jour où le gel s’est produit, j’ai demandé à Pedro : “Est-ce que cela va perturber leur sortie ou leur capacité à se reproduire ?”, se souvient-elle. Brandão a fait circuler la question dans un groupe international de chercheurs sur les guêpes biliaires. Tous ont convenu qu’elle méritait d’être suivie. Mme Vinson a donc décidé de s’y attaquer pour sa thèse de fin d’études. Selon elle, cette question s’inscrit dans le cadre d’une interrogation plus large sur la manière dont le changement climatique affectera les insectes spécialisés comme les guêpes biliaires.
“Nos guêpes gallicoles vivent sur des chênes vivants du sud des États-Unis jusqu’au Mexique”, a déclaré Vinson. “Ces environnements ne sont pas habitués aux températures que nous avons connues en février dernier. Et ce type de gel va probablement se produire de plus en plus fréquemment avec le changement climatique.
“La grande question est de savoir si ces populations vont être en danger ou si elles peuvent s’adapter rapidement. Est-ce queont-ils des stratégies qui s’intègrent bien dans un climat changeant ? “, a-t-elle déclaré.
Référence : “Décrire la biodiversité à l’ère de la génomique : A new species of Nearctic Cynipidae gall wasp and its genome” par Pedro F. P. Brandão-Dias, Yuanmeng Miles Zhang, Stacy Pirro, Camila C. Vinson, Kelly L. Weinersmith, Anna K. G. Ward, Andrew A. Forbes et Scott P. Egan, 10 janvier 2022, Entomologie systématique.
DOI : 10.1111/syen.12521
Les co-auteurs de l’étude sont Weinersmith, Forbes, Ward, Miles Zhang du laboratoire d’entomologie systématique du ministère de l’Agriculture au Smithsonian National Museum of Natural History et Stacy Pirro d’Iridian Genomes Inc.
