Why do the majority of eukaryotes favor the complex and resource-intensive route of sexual reproduction, despite the availability of simpler and cheaper alternatives like asexuality? Reproduction is one of the most fundamental aspects of life; and this question continues to be a central and largely unresolved query in the field of evolutionary biology as the mechanisms through which sexual reproduction is maintained in nature remain unknown.
The present work aims to resolve this evolutionary mystery, employing grass thrips belonging to the genus Aptinothrips as a study system. This group of herbivorous insects, native to Europe, provides an interesting case for exploring and contrasting sexual and asexual reproduction. Three independently derived asexual lineages have been identified within this group, each originating from a sexual lineage, with one asexual species being particularly diverse and competitive, Aptinothrips rufus. Females of this species are endosymbiont-induced parthenogens infected by Wolbachia, which might play an important role in generating diversity in this species, a key component of its apparent success compared to its relatives. In natural populations, sexual individuals and their parthenogenetic counterparts are frequently coexisting, yet there is currently not a single system in which the persistence of reproductive polymorphism can be explained. The coexistence of sexual and asexual grass thrips in the same meadows offers an ideal opportunity to investigate the factors contributing to the maintenance of both reproductive modes when they are in promiscuity.
In this work, I firstly assessed the role played by Wolbachia in the generation of clonal lineages within the genus Aptinothrips with a focus on the very diverse asexual Aptinothrips rufus. This study then explores whether the clonal diversity observed in asexuals is functionally relevant, specifically whether it results in niche differentiation among genetically distinct asexual lineages. Subsequently, both experimental setups and natural settings are employed to measure the ecological niches of sexual and asexual populations, aiming to assess whether variations in niche size and types contribute to the coexistence of both reproductive strategies in wild populations. Simultaneously, ecological correlates with sex are examined, particularly in relation to enhanced habitat heterogeneity, as theoretical predictions suggest an advantage of sexual reproduction in such circumstances. Ultimately, we perform an additional evaluation of the reproductive mode in the sexual species A. elegans, noting a limited production of males in the Swiss Prealps, and discuss potential implications for future studies.
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Pourquoi la majorité des eucaryotes privilégient-ils la voie complexe et coûteuse de la reproduction sexuée, malgré l'existence d'alternatives plus simples et moins coûteuses comme l'asexualité ? La reproduction est l'un des aspects les plus fondamentaux de la vie ; et cette question demeure une interrogation centrale et largement non résolue dans le domaine de la biologie évolutive, car les mécanismes permettant le maintien de la reproduction sexuée dans la nature restent inconnus.
Le présent travail vise à résoudre ce mystère évolutif, en utilisant les thrips du genre Aptinothrips comme système d'étude. Ce groupe d'insectes herbivores, originaire d'Europe, offre un cas intéressant pour explorer et contraster la reproduction sexuée et asexuée. Trois lignées asexuées indépendamment dérivées ont été identifiées au sein de ce groupe, chacune provenant d'un ancêtre sexué, avec une espèce asexuée en particulier, Aptinothrips rufus, qui se distingue par sa diversité et sa compétitivité. Les femelles de cette espèce sont infectées par par Wolbachia, un endosymbiote induisant la parthénogénèse qui pourrait jouer un rôle important dans la génération de la diversité chez cette espèce, un élément clé de son succès apparent par rapport à ses congénères. Dans les populations naturelles, les individus sexués et leurs homologues parthénogénétiques coexistent fréquemment, mais il n'existe actuellement aucun système dans lequel la persistance du polymorphisme reproducteur puisse être expliquée. La coexistence de thrips sexués et asexués dans les mêmes prairies offre une occasion idéale d'investiguer les facteurs contribuant au maintien des deux modes de reproduction lorsqu'ils sont en promiscuité.
Dans ce travail, j'ai d'abord évalué le rôle joué par Wolbachia dans la génération de lignées clonales au sein du genre Aptinothrips, en mettant l'accent sur l'Aptinothrips rufus. Elle explore ensuite, à l’aide de dispositifs expérimentaux, puis dans l’environnement naturel, si des différences de niche écologique existent entre différents clones et entre différentes espèces sexuées ou asexuées. Les impacts de ces différences sur la coexistence des deux stratégies de reproduction sont ensuite discutés Parallèlement les conditions théoriques favorisant habituellement les espèces sexuées, comme une hétérogénéité accrue des habitats, ont été testées. Enfin, nous réalisons une évaluation supplémentaire du mode de reproduction dans l'espèce sexuée A. elegans, notant une production limitée de mâles dans les Préalpes suisses, et discutons des implications potentielles pour les études futures.