Suicide évolutif

Le modèle proposé par Gyllenberg, Parvinen et Dieckmann en 2002 [7], décrit le processus de dispersion de populations locales entre différents patchs au sein d’une métapopulation. Ce processus exposant les individus en transfert à un risque de mortalité.

Parfois, des catastrophes locales peuvent avoir lieu et éradiquer une de ces populations locales, bien que la zone affectée demeure habitable. Ainsi sous certaines conditions environnementales, une métapopulation peut être viable, mais la sélection naturelle peut favoriser des taux de dispersion tels qu’ils conduiront la métapopulation à l’extinction, il s’agit alors d'un suicide évolutif.

En effet, le suicide évolutif peut avoir lieu pour des taux de catastrophe croissants lorsque la taille de la population locale est réduite et il peut également se produire pour des taux de catastrophe constants si le taux de croissance local à l’intérieur des zones montre un effet Allee.

Le modèle ajoute qu’il existe une bifurcation évolutive conduisant au suicide évolutif, dont la condition selon laquelle la taille de population subit une transition discontinue vers l’extinction, c’est-à-dire chutant brutalement, est nécessaire.

Dans le cas contraire où la taille de population tend de manière progressive vers zéro, la limite de viabilité est évolutivement répulsive et le suicide évolutif ne peut avoir lieu.

Ainsi, lorsqu’une catastrophe se produit, le taux de dispersion d’une population locale va diminuer et tendre vers la frontière séparant la zone de viabilité et celle de l’extinction, tel qu’en franchissant cette limite, il mènera à une bifurcation et la taille de la métapopulation va diminuer continuellement vers zéro. Cette diminution continuelle entraîne une répulsion de la part de la limite d’extinction et le suicide évolutif ne se produit pas. Cela signifie qu’une transition discontinue vers l’extinction est indispensable, la taille de métapopulation chutant brutalement vers zéro, tandis que le taux de dispersion franchit la limite d’extinction.

De manière générale, les mécanismes par lesquels le suicide évolutif peut se dérouler sont liés à la Tragédie des biens communs qui décrit une situation où le comportement d’individus égoïstes mène à une aggravation des conditions de vie : de tels individus sont considérés comme mutants dans la population de résidents. Leur apparition ainsi que la valeur reproductive associée dépendent grandement de l’environnement établi par les individus résidents, critère pour leur irruption, mais qui n’explique en rien comment les conditions de vie se dégradent par la suite lorsque le mutant apparaît et devient résident. Le rôle de l’évolution sur les détériorations qui suivront est plus probable : les conditions de vie peuvent atteindre un point tel où la viabilité de la population est compromise.

Habituellement, on considère que si les conditions de vie d’une population deviennent trop défavorables, la population s’éteint. Dans ce modèle, une dégradation de cet environnement peut refléter un taux de catastrophe décroissant ou un risque de dispersion croissant. Mais il faut noter que pour des taux de catastrophe bas en présence d’un effet Allee, la sélection naturelle va en réalité favoriser les individus qui dispersent trop peu pour recoloniser les zones vidées par les catastrophes. En améliorant les conditions environnementales (en réduisant le taux de catastrophe à des valeurs très basses), on peut mener à des conséquences drastiques et au suicide évolutif.

M. Gyllenberg & K. Parvinen décrivent le suicide évolutif comme un processus évolutif où une population viable s’adapte de telle façon qu’elle ne peut plus subsister. Il a été trouvé qu’une transition discontinue vers l’extinction est une condition nécessaire pour le suicide, dont l’apparition a lieu dans des modèles de métapopulations structurées. Dans le modèle proposé par M. Gyllenberg & K. Parvinen, le suicide évolutif peut également avoir lieu dans des modèles de population non structurées.

De plus, les auteurs soulignent qu’un modèle structuré ne garantit pas la possibilité de suicide : ils montrent que le suicide ne peut se produire dans des modèles de population structurées par classes d’âge (type Gurtin-MacCamy).

Également, l’étude menée observe que le suicide évolutif se produit dans un modèle de compétition asymétrique non structuré avec effet Allee : les stratégies des résidents et des mutants affectent les interactions compétitives. Ainsi, le succès reproductif du mutant ne dépend pas seulement de la variable d’interaction environnementale, mais aussi de la stratégie des résidents. En effet, lorsque le succès reproductif du mutant ne dépend pas de la stratégie du résident, les auteurs prouvent que le suicide évolutif est impossible.

Ainsi, lorsque Dieckmann, Marrow et Law décrivent la coévolution de phénotypes dans une communauté de prédateurs et de proies, les auteurs démontrent qu'une communauté peut évoluer à un stade où une disparition des prédateurs peut avoir lieu [5]. Le processus coévolutif conduit les valeurs phénotypiques de chaque stratégie vers la limite de coexistence, affectant ainsi les interactions compétitives proie-prédateur : la population de prédateurs s’éteint et le phénotype prédateur n’est plus défini, tandis que le phénotype proie continue d’évoluer vers son propre point d’équilibre. L’extinction des prédateurs est ainsi guidée par des dynamiques évolutives, et non par des dynamiques de population.

En 2011, K. Parvinen décrit l’évolution de la coopération altruiste dans un modèle de métapopulation et souligne qu’une émergence asymétrique entre coopérateurs et transfuges peut donner lieu par la suite à l’extinction de la population et au suicide évolutif.

Ainsi, au sein de la population, un groupe de coopérateurs est vulnérable face à l’exploitation de transfuges, individus qui ne coopèrent pas, mais reçoivent tous les bénéfices provenant de la coopération des autres individus. La coopération se produit alors de façon asymétrique.

La sélection naturelle pourrait causer une réduction de la stratégie de coopération jusqu’à ce que la population atteigne la limite de viabilité. Un individu dont la stratégie de coopération serait plus faible pourrait alors envahir la population provoquant l’extinction de la métapopulation. C’est le suicide évolutif, cas extrême de la Tragédie des biens communs (Hardin 1968) où un comportement égoïste donnerait lieu à une dégradation des biens communs.

L’auteur affirme par ailleurs qu’une métapopulation structurée ne serait pas une condition nécessaire pour observer une bifurcation évolutive vers une coopération altruiste. Ainsi, tout modèle de populations pourrait suffire.