Abeilles

Il était une fois l’ancêtre des abeilles, apparu sur Terre au temps des dinosaures

Le plus ancien fossile d'abeille a 100 millions d'années, une époque où les plantes à fleurs se répandaient à la surface de la Terre. Depuis une décennie, les progrès de la génétique affinent nos connaissances sur l’histoire évolutive de ce pollinisateur hors pair et son adoption d'un mode de vie social.

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Date : 23 septembre 2019

Remontons dans le temps jusqu’au Crétacé, une période qui s’étend entre – 145 et – 65 millions d’années. La première abeille y voit le jour sur une planète bien différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. Les continents actuels ne sont même pas encore formés. Le supercontinent unique originel, appelé Pangée, poursuit sa fragmentation : la séparation de la Laurasie, au Nord, et du Gondwana, au Sud, s’accélère, tandis que l’Amérique du Sud dérive à l’Ouest de l’Afrique, laissant place à l’océan Atlantique.

Gondwana
C’est entre le Jurassique et le Crétacé que les ancêtres de nos abeilles actuelles auraient fait leur apparition. © DR

 

Le climat global devient chaud et humide et la nature est luxuriante. Les végétaux sont apparus depuis un milliard d’années sur cette planète bleue, d’abord sous forme d’algues, avant de gagner la terre ferme. Au Crétacé, le paysage se tapisse de forêts de fougères arborescentes, de cycas, de prêles géants, de pins et de cèdres.

Côté faune, c’est l’âge d’or des dinosaures. De grands ptérosaures volent dans les airs, avec les premiers oiseaux. De petits mammifères sont également présents, essentiellement de « multituberculés », aujourd’hui éteints, qui ressemblaient à nos rongeurs. Des insectes peuplent aussi la Terre depuis déjà longtemps : les premiers connus, les aptérygotes, insectes primitifs sans ailes, datent du Dévonien (- 400 Ma). Les insectes volants apparaissent au Carbonifère (vers – 350 Ma)Grimaldi, Engel, 2005. Evolution of the Insects.Cambridge University Press..

Comme les dinosaures, ils font dans le gigantisme : la libellule Meganeura monyi mesure 70 cm d’envergure, tandis que le mille-pattes Arthropleura est long d’1,50 mètre. Le plus ancien fossile connu d’hyménoptère – la famille à laquelle appartiennent les abeilles – date, lui, du Trias (entre – 250 et – 200 millions d’années).

Des premiers pollinisateurs…

Pour se multiplier et se disséminer, les plantes cycas ne disposent pas encore de fleur et ne peuvent compter que sur le vent pour transporter leur pollen. Une stratégie peu efficace : elle nécessite une énorme production de pollen et représente donc une grosse dépense énergétique pour la plante.

Heureusement, on commence à voir apparaître des insectes qui se nourrissent de pollen. Au gré de leur butinage, ils déposent donc, de plante en plante, un peu du pollen collecté et participent ainsi à la fécondation. Parmi ces premiers pollinisateurs, les kalligrammatidae, aujourd’hui éteints, ressemblaient à nos papillons.

… aux premières fleurs

Dans ces jungles foisonnantes vont se développer des végétaux d’un genre nouveau : les plantes à fleurs, ou angiospermes, qui protègent leurs ovules dans un réceptacle clos, et portent des fruits. Le plus ancien fossile retrouvé à ce jour, Nanjinganthus dendrostylaQiang Fu et al, 2018. An unexpected noncarpellate epigynous flower from the Jurassic of China.eLife, remonterait à la période précédente du Jurassique, vers – 174 millions d’années. L’apparition des fleurs sur Terre reste encore inexpliquée, Charles Darwin la qualifiait même d’« abominable secret ».

Ces plantes à fleurs vont co-évoluer avec les insectes, profitant de ce vecteur de pollinisation très efficace. Afin d’être facilement repérées par ces animaux, elles vont arborer des pétales de couleurs et de formes différentes, exhaler des parfums et produire du nectar sucré. Ce sera la clé de leur prolifération, elles vont rencontrer un succès considérable auprès des insectes et coloniser les écosystèmes. Il existe aujourd’hui plus de 300 000 espèces de plantes à fleurs, dites angiospermes, qui représentent 90 % de la biodiversité végétale terrestreDanforth et al., 2006. The history of early bee diversification based on five genes plus morphology. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America..

L’ancêtre de l’abeille

C’est dans ce monde de la nuit des temps que va apparaître la première abeille. Mais curieusement, celle-ci ne descend pas des premiers butineurs du Jurassique. Elle est la fille d’une guêpe carnivore, qui chassait de petits insectes consommant eux-mêmes le pollen des fleurs. En ramenant dans son nid ses proies couvertes de pollen, elle aurait peu à peu changé de régime alimentaire.

Pour retrouver sa trace, les paléontologues ont étudié les restes d’insectes englués dans l’ambre, la résine fossilisée des conifères. L’ambre conserve les spécimens quasi-intacts dans un écrin qui traverse des centaines de millions d’années.

Un fossile mi-guêpe, mi-abeille

Melittosphex_burmensis
Découverte en 2006, Melittosphex burmensis, fossilisée dans l’ambre, est la plus ancienne abeille connue. Elle aurait vécu il y a 100 millions d’années. © Hectarea

Le plus vieux fossile d’abeille retrouvé à ce jour est Melittosphex burmensis, un spécimen minuscule : 2,95 millimètres. Il vivait au Crétacé il y a environ 100 millions d’années. Il présente des similitudes anatomiques avec la guêpe mais c’est le premier à arborer des poils ramifiés, une caractéristique propre aux abeilles. Le fossile birman appartient à la superfamille des Apoïdes. Sa découverte a conduit les entomologistes à y créer une nouvelle famille, les Melittosphecidæ, dont c’est pour l’instant le seul membre connu.

La quête génétique

Le plus ancien fossile retrouvé date donc de 100 millions d’années, mais la toute première abeille est plus ancienne, même si elle n’a pas été immortalisée dans l’ambre ou pas encore retrouvée.

Les analyses génétiques effectuées ces dernières années confirment que les abeilles descendent bien d’une guêpe carnivoreDebevec, et al., 2012. Identifying the sister group to the bees : a molecular phylogeny of Aculeata with an emphasis on the superfamily Apoidea. Zoologica Scripta.. Une étude publiée en 2018Sann et al., 2018. Phylogenomic analysis of Apoidea sheds new light on the sister group of bees.BMC Evolutionary Biology., basée sur les analyses ADN de 79 espèces de guêpes et d’abeilles, estime que la superfamille des abeilles, les Apoïdes, remonte à la fin du Jurassique, il y a 185 millions d’années.

La vie sociale

Les premières abeilles ont probablement été d’abord solitaires et spécialistes d’un type de fleurs avant de devenir généralistes et, pour certaines, « eusociales ». L’eusocialité est une forme de société animale divisée en « castes ». Cette organisation est aussi caractérisée par le soin apporté aux larves et par le chevauchement d’au moins deux générations. Il est possible que la construction d’un nid, la recherche de nourriture dans un lieu central et la socialité aillent de pair.

Les premières formes sociales élaborées de la famille des Apidés supérieurs remontent à 87 millions d’années (ancêtres des corbiculates, ou abeilles à corbeilles). Des fossiles retrouvés dans l’ambre de la Baltique se sont avérés être des abeilles sociales, ouvrières, avec des corbeilles à pollen sur leurs pattes. Les proches parents de la superfamille des Apoïdes, les fourmis, sont toutes des insectes sociauxBranstetter et al., 2018. Phylogenomic Insights into the Evolution of Stinging Wasps and the Origins of Ants and Bees. Current Biology..

Survivre au froid

À la fin du Crétacé (- 65 Ma), l’âge d’or des reptiles du Mésozoïque prend fin brutalement avec l’extinction des dinosaures. Commence alors l’ère tertiaire du Cénozoïque, marquée par la prolifération des mammifères (marsupiaux et placentaires). La présence d’abeilles en Europe est établie par des fossiles retrouvés dans l’ambre de la Baltique (âgés de 55 à 40 Ma). Cependant, elles vont bientôt devoir quitter la région, à cause des températures en baisse.

En effet, les premières abeilles à former des colonies permanentes ne construisaient qu’un seul rayon où était gardé le couvain. Mais en cas de refroidissement, ce type de rayon ne permet pas de conserver la température nécessaire au développement des larves.

apis dorsata
Nid d’Apis dorsata. Ces abeilles asiatiques actuelles ne construisent qu’un seul rayon pour leur colonie. Celui-ci est alors très vulnérable aux températures basses. © Muhammad Mahdi Karim

 

Avec le climat froid de l’Oligocène (- 33 à – 23 Ma), l’abeille va fuir le continent européen pour se réfugier en Asie, région plus hospitalière.

Une fois là-bas, elle va continuer à évoluer. Elle installe désormais son nid dans des cavités abritées (arbres creux, fissures de la roche…) et, en construisant des rayons multiples disposés parallèlement, elle parvient mieux à maintenir une température suffisante pour ses larves.

Cette évolution lui permet désormais de survivre à des hivers froids et ainsi de se propager à nouveau en Europe durant l’ère suivante, le Miocène (- 23 à – 5 Ma).

L’apparition d’Apis mellifera

Au fil des bouleversements géologiques et climatiques, des populations d’abeilles se sont retrouvées isolées dans différentes régions du monde. Quatre groupes d’espèces d’abeilles du genre Apis sont ainsi apparus il y a 9 à 6 millions d’années :

  • Apis dorsata, « abeille géante » d’Asie et d’Australie ;
  • Apis florea, « abeille naine » d’Asie ;
  • Apis cerana, « abeille asiatique » ;
  • Apis mellifera, « abeille mellifère ».

La divergence entre les sous-espèces d’Apis mellifera aurait peut-être eu lieu entre – 1,3 et – 0,7 Ma. Présente originellement dans une région qui pourrait se situer au Nord de l’Afrique ou au Moyen-Orient, elle s’est ensuite propagée en Europe au cours de plusieurs vagues successives et s’est diversifiée en une trentaine de sous-espèces qui ont évolué chacune en fonction des conditions locales. La domestication des abeilles a commencé au Néolithique, probablement vers 3 500 ans avant Jésus-Christ.