Comprendre l’évolution et la sélection naturelle

L’évolution, théorie unifiée de la biologie, décrit un mécanisme de changement et de diversification des espèces au fil du temps.

Tâchons de comprendre ce qu’est l’évolution, comment Darwin a abordé la sélection naturelle, et comment se déroule l’évolution au fil des millénaires à travers notre série d’articles.

Comprendre l’évolution

Toutes les espèces d’organismes vivants, des bactéries aux chimpanzés, ont évolué à un moment donné à partir d’une espèce différente. Bien qu’il puisse sembler que les êtres vivants d’aujourd’hui restent les mêmes, ce n’est pas le cas : l’évolution est un processus progressif et continu.

La théorie de l’évolution est la théorie unificatrice de la biologie, c’est-à-dire le cadre dans lequel les biologistes posent des questions sur le monde vivant. Le principe selon lequel toutes les espèces ont évolué et se sont diversifiées à partir d’un ancêtre commun est le fondement à partir duquel nous abordons toutes les questions en biologie. Il fournit une direction pour les prédictions sur les êtres vivants, qui a été validée par de nombreuses expérimentations scientifiques.

L’évolution par sélection naturelle décrit un mécanisme de changement des espèces au fil du temps. Bien avant que Darwin ne commence à explorer le concept d’évolution, l’idée que les espèces changent au fil du temps avait déjà été suggérée et débattue. L’idée que les espèces sont statiques et immuables était ancrée dans les écrits de Platon, mais il y avait aussi des Grecs anciens qui exprimaient des idées sur l’évolution. Au cours du XVIIIème siècle, les idées sur l’évolution des animaux ont été réintroduites par le naturaliste Georges-Louis Leclerc Comte de Buffon qui a observé que diverses régions géographiques ont des populations végétales et animales différentes, même lorsque les environnements sont similaires. Il a également été admis qu’il existe des espèces disparues.

Qu'est-ce que la sélection naturelle ?
L’évolution par la sélection naturelle : Tous les organismes sont des produits de l’évolution adaptés à leur environnement. A gauche, le Saguaro (Carnegiea gigantea) peut absorber 750 litres d’eau en une seule pluie, ce qui permet à ces cactus de survivre aux conditions sèches du désert de Sonora au Mexique et dans le sud-ouest des États-Unis. A droite, le lézard semi-aquatique des Andes (Potamites montanicola), découvert au Pérou en 2010, vit entre 1 570 et 2 100 mètres d’altitude et, contrairement à la plupart des lézards, est nocturne et nage. Les scientifiques ne savent toujours pas comment ces animaux à sang froid sont capables de se déplacer dans les températures froides (10 à 15°C) de la nuit andine.

Pendant cette période, un naturaliste écossais du nom de James Hutton a proposé que les changements géologiques se produisent progressivement par l’accumulation de petits changements sur de longues périodes. Cette théorie contrastait avec l’opinion prédominante de l’époque : la géologie de la planète est la conséquence d’événements catastrophiques qui se sont produits au cours d’un passé relativement bref. Au cours du XIXème siècle, les idées de Hutton ont été popularisées par le géologue Charles Lyell, un ami de Charles Darwin. Les idées de Lyell, à leur tour, ont influencé le concept d’évolution de Darwin. Le grand âge de la terre proposé par Lyell soutenait l’évolution graduelle que Darwin proposait, et le lent processus de changement géologique fournissait une analogie pour le changement graduel des espèces.

Au début du XIXème siècle, Jean-Baptiste Lamarck a publié un livre qui détaille un mécanisme différent pour le changement évolutif. Ce mécanisme est aujourd’hui appelé transmission des caractères acquis ou lamarckisme. Selon cette idée, les modifications chez un individu sont causées par son environnement, ou par l’utilisation ou la l’abandon d’une structure au cours de sa vie, et ces changements peuvent être hérités par sa progéniture, entraînant des changements dans une espèce. Si ce mécanisme de changement évolutif a été discrédité, les idées de Lamarck ont eu une influence importante sur le concept d’évolution.

Synthèse intermédiaire des connaissances en matière d’évolution jusque Darwin

Les anciens Grecs ont exprimé des idées sur l’évolution, qui ont été réintroduites au XVIIIème siècle par Buffon qui a observé que différents environnements avaient des populations végétales et animales différentes.
James Hutton a proposé que les changements géologiques se produisent progressivement au fil du temps par l’accumulation de petits changements plutôt que par de grands événements catastrophiques.
Charles Lyell a popularisé la théorie de James Hutton; cette théorie du changement graduel a influencé la théorie de l’évolution de Darwin.
Jean-Baptiste Lamarck a proposé la théorie de la transmission des caractères acquis; cette théorie est aujourd’hui discréditée, mais elle a eu une influence importante sur la théorie de l’évolution.

Darwin et la sélection naturelle

Charles Darwin et Alfred Wallace ont développé indépendamment les théories de l’évolution et son principal principe de fonctionnement : la sélection naturelle.

Au milieu du XIXème siècle, le mécanisme de l’évolution a été conçu et décrit indépendamment par deux naturalistes : Charles Darwin et Alfred Russel Wallace. Il est important de noter que chaque naturaliste a passé du temps à explorer le monde naturel lors d’expéditions dans les tropiques. De 1831 à 1836, Darwin a voyagé dans le monde entier, notamment en Amérique du Sud, en Australie et à la pointe sud de l’Afrique. Wallace s’est rendu au Brésil pour collecter des insectes dans la forêt amazonienne de 1848 à 1852 et dans l’archipel malais de 1854 à 1862.

Portraits de Charles Darwin et d'Alfred Wallace, naturalistes de la sélection naturelle
Charles Darwin et Alfred Wallace :  Darwin et Alfred Wallace ont tous deux écrit des articles scientifiques sur la sélection naturelle qui ont été présentés ensemble devant la Linnean Society en 1858.

Le voyage de Darwin, tout comme les voyages ultérieurs de Wallace dans l’archipel malais, comprenait des arrêts dans plusieurs archipels, le dernier étant les îles Galápagos à l’ouest de l’Équateur. Sur ces îles, Darwin a observé que les espèces d’organismes des différentes îles étaient clairement similaires, tout en présentant des différences distinctes.

Par exemple, les pinsons terrestres des îles Galápagos comprennent plusieurs espèces ayant une forme de bec unique. Les espèces présentes sur les îles présentaient une série graduée de tailles et de formes de becs avec de très petites différences entre les plus semblables. Il a observé que ces pinsons ressemblaient beaucoup à une autre espèce de pinson sur le continent sud-américain. Darwin a imaginé que les espèces des îles pourraient être modifiées par rapport à l’une des espèces originales du continent. Après une étude plus approfondie, il s’est rendu compte que les becs variés de chaque pinson aidaient les oiseaux à acquérir un type de nourriture spécifique. Par exemple, les pinsons mangeurs de graines avaient un bec plus fort et plus épais pour casser les graines, tandis que les pinsons insectivores avaient un bec en forme de lance pour poignarder leurs proies.

Les pinsons (géospizes) de Darwin
La forme du bec chez les espèces de pinson : Darwin a observé que la forme du bec varie selon les espèces de pinson. Il a émis l’hypothèse que le bec d’une espèce ancestrale s’était adapté au fil du temps pour permettre aux pinsons d’acquérir différentes sources de nourriture. Les pinsons de Darwin sont un exemple de sélection naturelle.

La sélection naturelle

Wallace et Darwin ont observé des modèles similaires dans d’autres organismes et ont développé indépendamment la même explication sur le comment et le pourquoi de tels changements. Darwin a appelé ce mécanisme sélection naturelle. La sélection naturelle, également connue sous le nom de “survie du plus fort”, est la reproduction la plus prolifique d’individus possédant des caractéristiques favorables qui survivent aux changements environnementaux grâce à ces caractéristiques. Cela conduit à un changement évolutif, le trait devenant prédominant au sein d’une population.

Par exemple, Darwin a observé qu’une population de tortues géantes de l’archipel des Galápagos avait le cou plus long que celles qui vivaient sur d’autres îles aux basses terres sèches. Ces tortues ont été sélectionnées parce qu’elles pouvaient atteindre plus de feuilles et accéder à plus de nourriture que celles qui ont le cou court. En période de sécheresse, quand il y avait moins de feuilles, celles qui pouvaient atteindre plus de feuilles avaient de meilleures chances de manger et de survivre que celles qui ne pouvaient pas atteindre la source de nourriture. Par conséquent, les tortues à long cou auraient plus de chances de réussir leur reproduction et de transmettre le trait de long cou à leur progéniture. Avec le temps, seules les tortues à long cou seraient présentes dans la population.

La sélection naturelle, selon Darwin, est le résultat inévitable de trois principes qui fonctionnent dans la nature :

  • Premièrement, la plupart des caractéristiques des organismes sont héritées, ou transmises des parents à la progéniture, bien que l’on ne sache pas comment les traits ont été hérités.
  • Deuxièmement, il y a plus de descendants qui sont produits que ceux qui sont capables de survivre. La capacité de reproduction de tous les organismes est supérieure à la disponibilité des ressources nécessaires à leur nombre. Il y a donc une concurrence pour ces ressources à chaque génération. Darwin et Wallace ont tous deux été influencés par un essai écrit par l’économiste Thomas Malthus qui a discuté de ce principe en relation avec les populations humaines.
  • Troisièmement, Darwin et Wallace ont raisonné que la progéniture possédant les caractéristiques héritées qui leur permettent de mieux rivaliser pour des ressources limitées survivra et aura plus de descendants que les individus présentant des variations moins capables de rivaliser. Comme les caractéristiques sont héritées, ces traits seront mieux représentés dans la génération suivante. Cela entraînera des changements dans les populations au cours des générations successives dans un processus que Darwin a appelé la descendance avec modification.

En fin de compte, la sélection naturelle conduit à une plus grande adaptation de la population à son environnement local; c’est le seul mécanisme connu pour l’évolution adaptative.

Les articles de Darwin et Wallace présentant l’idée de sélection naturelle ont été lus ensemble en 1858 devant la Linnean Society à Londres. L’année suivante en 1859, le livre de Darwin, On the Origin of Species (L’Origine des espèces), a été publié. Son livre expose ses arguments en faveur de l’évolution par la sélection naturelle. Par de nombreux exemples comme celui des Pinsons des Galápagos, il appuie sa théorie sur des preuves de l’évolution.

La sélection naturelle ne peut avoir lieu qu’en présence d’une variation génétique. Les conditions environnementales déterminent les traits sélectionnés, c’est ce que nous aborderons dans les prochains articles.

Sam Zylberberg
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