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Principes fondamentaux de l’Évolution







 Introduction

L’Évolution, ou la théorie de l’évolution, a été décrite pour la première fois en 1859 par le naturaliste anglais Charles Darwin dans son livre « L’origine des espèces ». Elle permet l’explication de l’organisation, du fonctionnement, de la diversité et de l’unité du monde vivant passé et présent. Elle se base sur le principe que chaque espèce se transforme progressivement au cours des générations tant au niveau morphologique, anatomique et génétique, ce qui peut conduire à l’apparition de nouvelles espèces. Afin de comprendre et de se familiariser avec la théorie de l’évolution nous allons explorer ces principes fondamentaux illustrés par trois exemples d’évolution à une échelle de temps accessible à l’homme.

 L’Évolution, les fondamentaux

 Un nécessaire changement d’échelle (de l’individu à la population)

L’unité fonctionnelle dont se préoccupe la Théorie de l’évolution est la population (un groupe d’individu en interaction proche) et pas l’individu. Ce dernier est tout de même une pièce nécessaire et importante car il est le socle des populations, sans individu pas de population. Cependant, pour la théorie de l’évolution, l’individu s’efface devant la population car il a une durée de vie limitée alors que la population non. Les individus naissent et meurent, se relayant pour perpétuer les populations. Par conséquent, la capacité de l’individu à influencer la population à la génération suivante réside seulement dans le choix de son partenaire sexuel et du nombre de descendant qu’il aura avec. Ce changement d’échelle est d’autant plus fondamental et important que la perception de l’homme est anthropocentrique et centrée sur l’individu.

 La variabilité

Les êtres vivants sont tous différents. Même parmi ceux qui se reconnaissent comme potentiels partenaires sexuels. Ceci est plus ou moins flagrant pour l’Homme. Par exemple pour un éleveur toutes ses vaches sont différentes que ce soit une question de tailles, de cornes ou de tâches. Ceci est d’autant plus évident chez l’Homme où chaque individu a un visage propre et plus ou moins différent de tous les autres. Il existe donc des variations parmi les êtres vivants. Les individus portant les variations sont appelés variants. Ainsi, au sein d’une population il existe une capacité naturelle à varier, la variabilité.

 L’héritabilité

Les chiens ne font pas des chats… C’est-à-dire que les individus qui se reproduisent entre eux ont tendance à faire une descendance qui leur ressemble. Par exemple les parents de grande taille auront plutôt des enfants de grande taille. Même si les tailles seront semblables, elles ne seront pas forcément identiques à cause de la variabilité. Ainsi certaines caractéristiques des parents seront transmises à leurs descendants. Certaines variations sont transmises d’une génération à l’autre, c’est l’héritabilité.

 La sélectionnabilité

…mais les loups font des chiens. En effet, les chiens sont des loups domestiqués par l’Homme. Le teckel est un loup domestiqué. De la même manière la vache est un auroch domestiqué. Le maïs est une téosinte domestiquée. Le mouton est un mouflon domestiqué. On s’aperçoit qu’il y a des différences entre les espèces domestiques et leurs pendants sauvages. Ceci est le résultat de la domestication, c’est-à-dire le modelage des êtres vivants par des croisements sélectifs pour répondre aux besoins des Hommes. La sélection artificielle (due à l’Homme) par croisement de certains variant [1] portant des variations héréditaires d’intérêts est pratiquée depuis longtemps en horticulture et en élevage. C’est comme cela que l’homme maintient les races dites pures. Ainsi, les variations ont une capacité naturelle à être sélectionnées.

 La capacité de surpeuplement

Tant que les espèces trouvent des conditions de vie permettant leur reproduction (nourriture suffisante et conditions optimales d’habitat), elles produisent des descendants. Ainsi, si un couple produit deux descendants à la génération suivante, ils seront quatre, puis huit, puis seize… Très vite le nombre d’individus arrivera à saturation car les limites de capacités du milieu seront atteintes. On parle alors d’envahissement. Les espèces ont donc une capacité naturelle de surpeuplement. Cependant, nous observons qu’il n’y a pas d’espèce hégémonique mais qu’il coexiste des milliards d’espèces sur la Terre. Tous les individus, les variants, ne sont pas maintenus dans la population. Ils ne survivent pas tous. Les individus sont limités dans leur survie par leur environnement. C’est-à-dire que la présence des autres individus et les conditions physico-chimiques du milieu influencent la survie des individus. Il y a sélection des variants en fonction de leur environnement.

 La sélection naturelle

La sélection naturelle c’est la capacité d’un variant à avoir le plus grand nombre de descendants possible. Pour cela il doit survivre et se reproduire au maximum. Celui qui va pouvoir avoir la descendance la plus nombreuse est celui dont la variation confère un avantage dans un milieu et un temps donnés. La sélection naturelle est simplement le succès reproductif différentiel entre les variants. Ainsi, les individus qui survivent et se reproduisent le mieux seront ceux porteurs d’une variation qui les avantage le plus dans un milieu et un temps donnés. Les variants les plus avantagés vont mieux survivre et donc laisser plus de descendants à la génération suivante. Si le milieu n’est pas modifié, alors petit-à-petit et au fur et à mesure des générations, les variants avantagés vont avoir de plus en plus de descendants et la variation avantageuse va se répandre dans la population. Si l’on compare la nature de la population de la première génération avec celle de la dernière génération, on s’aperçoit que la nature de la population a changé. Elle comptera plus de variants avantagés qu’au départ. Le temps et le milieu vont trier les variants et ne conserver que ceux porteurs de la variation avantageuse, c’est la sélection naturelle. La sélection naturelle prend différentes formes selon les espèces. De manière générale, elle permet de sélectionner des critères qui avantagent la survie des individus selon plusieurs principes : échapper à son prédateur (mimétisme, course rapide, camouflage), la compétition (pour les ressources), le parasitisme, la coopération (symbiose), la sélection sexuelle (la capacité à trouver un partenaire sexuel, comme la roue du paon).

  Les variants non-optimaux

L’apparition des variations est due au hasard des mutations affectant l’ADN. De plus, la sélection naturelle joue sur un processus d’essais et d’erreurs. L’adage « la génétique propose et l’environnement dispose », résume bien la situation. C’est le hasard des situations du milieu du moment qui maintient ou non une variation dans la population. L’apparition de variation étant due au hasard, elles ne sont pas toujours optimales. Elles peuvent être létales, constituant ainsi des erreurs très rapidement éliminées de la population avec la disparition de leur porteur. Elles peuvent être un compromis entre une variation avantageuse, l’agressivité matriarcale, associée à au fardeau de l’accouchement par le clitoris chez les hyènes. Il y a un équilibre entre l’agressivité, un avantage entrainant la masculinisation partielle des parties génitales et la mort des nouveau-nés. Enfin, elles peuvent être neutres, c’est-à-dire qu’elles n’influencent ni la survie ni la reproduction du variant. Leur fréquence varie aléatoirement dans la population.

 Quelques exemples d’évolution à échelle humaine

 Le lézard de Croatie

En 1971, le lézard insectivore Podarcis sicula a été introduit sur l’ile croate de Pod Mrčaru. Malheureusement, la guerre éclate en Yougoslavie et les lézards tombent dans l’oubli jusqu’en 2004. 33 ans plus tard, les descendants diffèrent de manière spectaculaire de leurs ancêtres introduits. Les lézards sont plus gros, leur mâchoire plus imposante, leurs pattes plus petites et leur intestin présente un nouvel organe. De plus, il ne sont plus les véloces lézards territoriaux d’antan mais ils sont devenu de placides herbivores. En seulement 33 ans, le processus évolutif de sélection des variants avantagés dans un milieu et un moment donné a transformé de manière spectaculaire l’espèce. Il a sélectionné des individus présentant des modifications comportementales, anatomiques et morphologiques profondément marquées par rapport à leurs ancêtres en raison de l’adaptation à leur nouvel environnement.

  Le moustique du métro de Londres

Le moustique Culex pipiens se nourrit de préférence d’oiseaux, vit dans les espaces ouverts, ne peut se reproduire qu’après un repas et hiberne. Cependant il existe des variants morphologiquement identiques, tel que Culex pipiens molestus, qui se nourrissent sur les mammifères, pouvant vivre dans des espaces confinés, se reproduire sans s’être nourris au préalable et craignant l’hiver car ils n’hibernent pas. En milieu ouvert ces variants sont désavantagés. Lors de la construction du métro de Londres, ces variants ont trouvé un milieu confiné, plutôt chaud, stable toute l’année et où les mammifères (rats, homme) sont abondants. En revanche les moustiques Culex pipiens sont désavantagés dans le métro. Ainsi, Culex pipiens molestus a colonisé le métro et Culex pipiens est restée dehors si bien que les deux variants ne sont plus en contact. Avec le temps et l’action des processus évolutifs les deux variants constituent aujourd’hui deux espèces distinctes qui ne se sont plus capables de se reproduire entre elles, même en laboratoire.

  L’épinoche à trois épines du lac de Washington

Le nettoyage du lac Washington (Washington, États-Unis) dans les années 60 a amélioré la visibilité pour les habitants, et donc également pour les prédateurs de l’épinoche à trois épines, avantageant ainsi les épinoches porteuses d’armure. En effet, fin 1960, seulement 6% des poissons portaient des armures complètes alors qu’aujourd’hui près de 50% en porte et plus de 35% sont partiellement protégés. Ceci est d’autant plus intéressant qu’ avant 1960 la tendance était à la perte de l’armure, alors qu’après 1960 la tendance est au recouvrement des poissons de plaques osseuses protectrices.

 Conclusion

Nous avons ici survolé les principes essentiels de la théorie de l’évolution afin d’être familiarisé avec son fonctionnement et son cadre. Cependant, depuis sa publication en 1859, cette théorie n’a de cesse d’être affinée, précisée et perfectionnée qu’on connait maintenant les mécanismes complexes et subtiles à l’origine du processus évolutif. En revanche, il reste encore beaucoup de zones d’ombres a explorer. Malgré cela, la théorie de l’évolution n’est plus une simple théorie parmi d’autres. Depuis sa création elle n’a jamais été réfutée et est constamment affinée. C’est la seule théorie scientifique valide et unificatrice permettant l’explication de l’organisation, du fonctionnement et de l’unité du monde vivant.

 Bibliographie

Byrne K, Nichols RA (1999) Culex pipiens in London Underground tunnels : differentiation between surface and subterranean populations. Heredity 82(1) : 7–15.

Herrel A, Huyghe K, Vanhooydonck B, Backeljau T, Breugelmans K, Grbac I, Van Damme R, Irschick DJ (2008) Rapid large scale evolutionary divergence in morphology and performance associated with the exploitation of a novel dietary resource in the lizard Podarcis sicula. PNAS 105 : 4792-4795.

Hervé M, Poinsot D (2013) L’évolution des espèces – 2. Les mécanismes. Apogée, 64 p.

Kitano J, Bolnick DL, Beauchamp DA, Mazur MM, Mori S, Nakano T, Peichel CL (2008) Reverse evolution of armor plates in the threespine stickleback. Current Biology 18(10) : 769-774.

Lecointre G, Fortin C, Guillot G, Le Louarn-Bonnet ML (2009) Guide critique de l’évolution. Belin, 573 p.

 Pour lire Darwin

Darwin C (1859) On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. Éd. John Murray, Londres. En français. In english.

Darwin C (1871) The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex. Éd. John Murray, Londres.

 L’évolution dans OSI

Les pinsons de Darwin, une fiche d’activité ayant pour objectif de faire découvrir et d’aborder avec les enfants les notions de sélection naturelle et d’évolution des espèces de manière ludique.

[1] La sélection artificielle par croisement de certains variants manipule le patrimoine génétique de la population. Elle ne manipule pas le patrimoine génétique des individus comme le fait le génie génétique. Elle est artificielle car c’est l’homme qui choisit les individus qui vont se reproduire.



Pierre-Alex,
date de publication : 28 février 2015,
date de dernière mise à jour : 25 mars 2014


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