Une étude, dont les résultats intitulés «Taxon-restricted genes at the origin of a novel trait allowing access to a new environment» ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir comment des patineuses d'eau (les Rhagovelia) ont pu développer des structures en forme d'éventail à l'extrémité de leurs pattes pour remonter le courant des rivières, prouesse dont sont incapables d'autres espèces de punaises d'eau.

Indiquons tout d'abord que les Rhagovelia «appartiennent à un groupe de punaises, appelées gerromorphes, qui ont la particularité de marcher sur l'eau grâce à des poils hydrophobes couvrant leurs pattes», mais «contrairement à d'autres types de punaises d'eau, les Rhagovelia se sont spécialisées dans les ruisseaux à courants forts, un mode de vie rendu possible grâce à une structure en forme d'éventail située au bout de leur deuxième paire de pattes et jouant le rôle de palme».

Comme l'éventail n'existe pas en dehors des Rhagovelia, «il offre un bon modèle d'étude de l'origine des structures dites nouvelles (aussi connues sous le nom d'innovations évolutives) dans le processus d'évolution». L'étude ici présentée a ainsi été entreprise pour découvrir «quelle information dans le génome était responsable de la mise en place de cette structure».

Elle a d'abord fait apparaître «que les Rhagovelia possèdent deux gènes, jusqu'alors inconnus, dont l'expression est nécessaire pour que les pattes se développent avec un éventail intact», car «lorsque ces gènes sont inactivés, les Rhagovelia se retrouvent avec des pattes parfaitement formées mais sans éventails».

Ensuite, des recherches plus approfondies «ont montré que l'un de ces deux gènes est en réalité ancien car déjà présent chez l'ancêtre commun à toutes les punaises» tandis que le deuxième gène «est plus récent puisqu'il n'existe que chez les Rhagovelia». De plus, «la très forte ressemblance entre ces deux gènes» suggère «qu'une mutation génétique a provoqué la duplication du gène ancestral pour former un second gène plus récent».

Du fait qu'il a été observé «que ces gènes sont actifs uniquement au bout de la patte qui porte l'éventail», cela indique que «son évolution est passée par au moins deux évènements génétiques majeurs : une duplication d'un gène pour donner deux copies chez les Rhagovelia, puis l'activation de ces gènes dans un groupe de cellules qui vont former l'éventail». Comme «cette structure plumeuse des Rhagovelia» fait «penser à l'éventail des geishas japonaises, le gène récent a été nommé 'geisha' et le gène ancien 'mother-of-geisha'».

Notons pour finir que si, avec ou sans éventail, «les Rhagovelia restent très rapides sur une eau stagnante», sur de l'eau courante, seules «les Rhagovelia à éventail intact remontent le courant à grande vitesse sans aucune difficulté alors que les Rhagovelia sans éventail en sont incapables» et que «les Rhagovelia qui ont gardé des rudiments d'éventails réalisent une performance intermédiaire». Les modifications génétiques en question ont donc abouti à une innovation qui impactent directement le mode de vie de ces punaises d'eau en leur offrant «des opportunités écologiques jusqu'alors non exploitées».