Vous avez dit… évolution? (2/2)

Voici le deuxième article de Matthieu, 22 ans, étudiant en train de préparer l’agrégation de SVT (Sciences de la Vie et de la Terre). Ces deux articles ont pour vocation d’expliquer la théorie de l’évolution le plus simplement possible, avant le battle théo Bible/évolution qui commence demain. Pour ceux qui nous rejoignent, voici le premier article.

Voici donc la suite avec pour objectif : quelques théoriciens de l’évolution, quelques difficultés à expliquer cette théorie & quelques exemples de spéciations observées (spéciation = apparition d’une barrière de reproduction au sein d’une population originellement appelée « une seule espèce » et maintenant « deux espèces »).

Scientifiques associés à cette théorie :

Karl von Linné, XVIIIe : à l’origine de la taxonomie binomiale des espèces (ex : Daucus carotta, la carotte) ; pour lui toutes les espèces ont été créées en l’état lors de la Création : position dite Fixiste.

Georges Cuvier, début XIXe : fondateur de la paléontologie ; puisque toutes les espèces fossiles ne peuvent être assimilées aux actuelles, il propose une théorie Catastrophiste, avec des crises de disparation puis repeuplement (une vingtaine de ‘révolutions’) sans trop avouer que cela ne colle pas avec une Création unique (les migrations n’expliquent pas les différences de fossiles).

Jean-Baptiste de Lamarck, XVIIe-XIXe : inventeur du mot ‘biologie’ ; début de la théorie Transformiste : commence à penser une certaine continuité entre les espèces.

Charles Darwin, XIXe : après un voyage en bateau de 5 ans autour du globe et de nombreuses observations naturalistes, il en vient au raisonnement présenté dans le précédent article : ascendance commune et spéciation (nouvelles espèces) à cause de variations aléatoires transmises à la descendance (les mutations génétiques qui viennent expliquer ce fait ne sont découvertes qu’au XXe siècle) et de la sélection des individus plus ‘aptes’.

Theodosius Dobzhansky, XXe : scientifique théoricien de l’évolution ; auteur de la phrase « En biologie, rien n’a de sens excepté à la lumière de l’évolution ».

Stephen Jay Gould, XXe : propose des modèles permettant l’apparition de nouvelles espèces ; critique du finalisme : la science au matérialisme méthodologique ne voit pas de dessein dans l’apparition ou la fixation de mutations.

Expériences et vérifiabilité de la théorie de l’évolution :

1. La variation de la taille des becs des Pinsons de Darwin (cf. 1er article) ; elle a été très bien documentée ; cela n’a pas créé de barrières reproductrices, car on l’observe sur une très courte échelle de temps. Cependant le phénomène réciproque a été observé (avec des années de pluie) et des modèles mathématiques montrent qu’il suffirait de 23 épisodes de sécheresse pour mener à une différence telle que cela pourrait être une nouvelle espèce.

2. En 1971, 5 couples de lézards sont introduits sur une petite île des côtes croates ; une espèce résidente s’est alors éteinte. 36 ans plus tard, des analyses génétiques ont pu montrer que l’ensemble de la population de lézards provenait des couples introduits. Cependant la différence d’environnement a induit sur cette île une évolution assez spectaculaire : en 36 ans, ces lézards ont radicalement changé de régime alimentaire (passée de 4% de végétaux à 61%), ce qui implique de grandes différences dans la digestion. De plus, parmi d’autres caractères modifiés, une structure anatomique est apparue : des valves caecales que ne possédaient pas les couples introduits et qui permettent une meilleure digestion de la cellulose !

3. Séparer une population de mouches (les fameuses Drosophiles de Morgan du lycée !) et la maintenir dans un espace clos et invariant pendant 50 ans a mené à un isolement reproducteur d’avec les populations naturelles d’où elles étaient issues qui, elles, ont continué à évoluer !

4. Ces phénomènes sont très facilement observables sur les végétaux qui, au fil des hybridations entre espèces proches peuvent facilement mener à de nouvelles espèces. De même chez les bactéries, ces êtres unicellulaires, qui se multiplient très vite et accumulent de nombreuses mutations… menant aux résistances aux antibiotiques par exemple !

5. La découverte de gènes « architectes » : une mutation peut induire le remplacement d’un organe par un autre ! On comprend que ça puisse être une grande source de variation.

Quelques difficultés langagières…

Ce que la théorie de l’évolution ne dit pas (ou ce qu’on ne devrait pas dire…) : ‘l’homme descend du singe’ ; ‘telle espèce est l’ancêtre de telle autre’ ; ‘telle espèce est plus évoluée que telle autre’… la liste est longue ^^

Ce qu’on oublie parfois de dire : appeler l’homme un singe parce que les scientifiques définissent un singe comme un primate avec les deux os frontaux fusionnés ne porte aucun jugement de valeur. (La science est amorale et pas immorale : elle est en-dehors du champ des valeurs, même si la morale a son mot à dire sur l’expérimentation scientifique !)

Cette théorie, un intérêt dans ma vie pratique ?

Bah oui, cette théorie peut sembler très distante, et finalement pas si nécessaire : pourquoi se focaliser dessus et dire que sans elle « rien n’a de sens en biologie » ? En fait, dans la pratique, cette théorie permet de faire de nombreuses hypothèses et prédictions qui, parce qu’elles se montrent souvent vraies, permettent plusieurs applications. Pour en citer quelques-unes très pragmatiques : comprendre comment évoluent les bactéries et virus responsables de maladies et prévoir des traitements qui prennent en compte cette évolution et leur résistance aux traitements ; comprendre comment évoluent les plantes cultivées et leurs parasites, pour pouvoir améliorer les rendements et minimiser les pertes ; savoir quels sont les animaux suffisamment proches de nous pour pouvoir tester des médicaments pour l’homme… et de nombreuses applications et guides nécessaires pour la recherche fondamentale aujourd’hui.

Je suis conscient que c’est court pour expliquer les raisonnements qui ont mené à cette explication du vivant ; s’il y a des questions, j’essaierai d’y répondre avec deux bémols : je n’ai pas réponse à tout et la théorie de l’évolution non plus, elle ne prétend pas à cela ; il reste des zones d’ombres, c’est normal pour une théorie scientifique.

En remerciant ceux qui ont lu jusqu’au bout… bon débat théologique à Guillaume et Reynald !

Rébellutionnaires, à demain :).

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18 Commentaires

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  • Pourquoi ne pas expliquer la différence entre micro et macro évolution ; en effet, et c’est indéniable, les pinsons ont des becs plus long mais ceux-ci n’ont pas évolue en chien ou reptile…

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    • Hello Maxime,

      En résumé, ma réponse :
      La limite entre macro et microévolution est uniquement subjective et dépend des auteurs, scientifiques ou non. On la met où on veut, en fonction de si on est spécialiste ou pas, en fonction de notre capacité à voir des modifications ou pas, en fonction de ce qui nous arrange pour discuter de tel ou tel aspect. Néanmoins, s’il faut en faire une, les deux processus sont documentés.

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    • En plus détaillé :
      C’est une bonne question et elle est récurrente … mais qui demande d’être précisée : où et comment fait-on la différence entre micro et macro évolution ?

      -> Sur la base de ce qui est visible à l’œil nu ? C’est très subjectif – mais admettons. Dans ce cas l’apparition de valves caecales chez les lézards cités dans l’article est visible pour qui apprend à reconnaitre cette particularité anatomique (http://www.pnas.org/content/105/12/4792.long).

      -> Sur un pourcentage de variation du génome ? Dans ce cas là c’est très bien documenté pour l’apparition récente de végétaux par hybridation et polyploïdisation (doublement du génome) et même chez des souris des îles de Madère qui ont réduit leur nombre de chromosomes par fusion de chromosomes et réorganisations géniques; ces souris ne sont plus interfécondes avec les descendants non-insulaires des espèces introduites lors de la colonisation portugaise de ces îles (et les espèces végétales apparues non plus, cela est notamment bien documenté pour une plante du littoral, la Spartine anglicane).

      -> Sur un degré de différence qui fasse dire au non-scientifique « Oh my god, que s’est-il passé ? » (excusez l’expression peu chrétienne…^^). Je n’ai pas développé dans l’article la découverte des mutations « homéotiques » dans les gènes dits « architectes » contrôlant le développement embryonnaire et le plan d’organisation de l’organisme, mais voir qu’une seule mutation dans un de ces gènes peut mener à des organismes (ex : Drosophile) avec un double torse ou bien le remplacement d’un organe par un autre (des antennes par des pattes e.g.) est quand même significatif, me semble-t-il.

      -> Comme j’essaye de le montrer, demander l’observation de changements « macrophysiques spectaculaires » relève de trois incompréhensions et de trois œillères :
      1. Uniquement 5% du génome code pour l’aspect physique des organismes, en moyenne ; donc seulement 5% de l’évolution aura trait à cet aspect des choses.
      2. Il existe une stabilité relative et apparente (on est bien d’accord sur ce point ! ☺) de la forme des organismes multicellulaires, surtout des animaux (c’est différent pour les végétaux, je ne développe pas); le plan d’organisation de ces organismes étant bien contrôlé est alors sous une pression sélective forte qui induit cette stabilité corrélée à la létalité de la majorité des mutations observées dans les gènes le contrôlant (mais pas tous, cf. les mutants homéotiques de Drosophiles); sans m’avancer sur un chiffre, il est donc logique que le taux d’évolution au niveau du plan d’organisation soit à un taux moindre que le reste.
      3. Bien que non observable pour le non spécialiste, on constate bien la variabilité évolutive des organismes. D’aucuns la nommeront « micro-évolution », mais lorsqu’on connait un peu mieux les contraintes physiologiques, cellulaires et biochimiques du fonctionnement du vivant, certaines évolutions sont tout aussi incroyables que l’évolution des traits physiques, et souvent tout aussi improbable.

      4. La présence des mutants homéotiques est d’une grande force pour proposer des variations dans l’organisation physique des individus ; elle est souvent simplement dépréciée par ceux voulant contrer la théorie de l’évolution.
      5. Bien que je ne sois pas spécialiste, l’observation de l’évolution anatomique (que je n’ai pas décrite à fond, il y a aussi une différence de taille et de morphologie globale significative) des lézards de l’île croate Mrcaru n’est pas un fait unique; bien souvent, je le reconnais, il faut être spécialiste du domaine pour voir les différences anatomiques, mais cela ne les rend pas moins pertinentes pour la validité du modèle.
      6. Le registre fossile présente un appui non négligeable de formes intermédiaires entre plusieurs populations dont sont dérivées les populations actuelles (l’aile parmi la famille des dinosaures, le membre des tétrapodes à partir d’une nageoire…). C’est pourquoi le modèle propose des modifications graduelles.

      Conclusion : je comprends la difficulté de ce point, mais j’ai peur que la limite qu’on veut mettre ne tienne pas ; peut-être que les « débattant » du « battle » théologique y feront référence, je serai le premier à leur demander gentiment de préciser l’utilisation qu’ils en font ☺
      Matthieu
      ps : nope, personne ne dit que les pinsons se sont ‘transformés’ en chien ou reptile, cela serait en effet inquiétant … ☺

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  • Il me semble que le modèle de l’évolution repose sur une proposition de base : La reproduction successive d’un individu avec une mutation qui le rend plus apte ?

    J’accepte ce modèle pour des mutations simples et qui ne nécessite pas de multiples mutations. Mais il demande que le système complet de reproduction soit fonctionnel à l’origine et le reste au cours des itérations et ensuite comment arrives-t-on à des mutations complexes stables qui ne sont pas stables pendant les stades intermédiaires ?

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    • Bonjour Fred,

      Je ne suis pas sûr de bien comprendre ta question. Concernant ta première phrase, pour la rendre exacte, il faut préférer la formulation en deux phrases qui suit :
      1. « Descendance des individus avec modifications suite à des mutations dans les gamètes » (c’est le « descent with modification » de Darwin).
      2. « Les individus ayant une meilleure fitness (taux de croissance et/ou de reproduction) sont avantagés et leur descendance sera plus nombreuses : les allèles concernés se répandent dans la population au cours des générations ».

      Ensuite, pour ta question : porte-t-elle sur l’évolution du système de reproduction lui-même ou bien sur l’évolution de structure au fil des générations ?

      Si c’est pour le système de reproduction : on est d’accord que si des modifications empêchent tous les moyens de reproduction d’un organisme, la mutation disparaît avec la mort de l’individu. On dit donc que les structures de reproduction subissent une forte pression de sélection.

      Si c’est plus général, si je comprends bien, tu poses la question suivante « Comment des structures « compliquées » peuvent-elles apparaître alors qu’il faut de nombreuses mutations « pour y arriver » ? ». Si c’est bien ta question, voici ma réponse ☺

      – Une mutation ne peut pas être qualifiée de « complexe ». C’est juste un changement de lettre entre A, T, G et C (en simplifié). Une mutation ne « nécessite pas de multiples mutations ».
      – Si une mutation n’est « pas stable » dans un « stade intermédiaire » ( ?), elle n’est pas sélectionnée, elle n’est pas transmise.
      – A chaque génération, au temps ‘t=T1’, le point de départ est ce qu’il est ; la sélection ne favorise pas des individus en fonction de leur historique (savoir s’ils ont subi de nombreux changements dernièrement ou non). Chaque mutation apportant un avantage sélectif est donc sélectionnée pour ce qu’elle apporte, dans un système déjà en place. La structure déjà en place peut être bénéfique pour l’individu au temps T1 ou être neutre, ce qui veut dire que la structure avait été sélectionnée auparavant et n’apportait plus d’avantage.
      – Les mutations n’apparaissent donc pas dans le but conscient d’aller vers la formation progressive de telle ou telle structure (c’est pourquoi les scientifique critiquent le finalisme, le fait de voir un dessein derrière l’apparition matérielle des mutations).
      – Certaines mutations peuvent même être sélectionnées sans aucun bénéfice apporté (modèle ‘neutraliste’ de l’évolution) si elle est prise en « auto-stop » par une portion génique qui, elle, apporte un avantage.
      – Certaines structures peuvent donc évoluer rapidement sans beaucoup d’impact sur la fitness de l’individu, notamment suite à des duplications de gènes : un des deux gènes continue à effectuer sa fonction et le duplicata peut évoluer et, plus tard, conférer, ou non, au gré des mutations, un avantage ou un désavantage.
      – Enfin, pour reprendre un exemple souvent mis en exergue pour la théorie de l’Intelligent Design, la structure de l’œil, comme le notre e.g., peut paraître incroyablement compliquée ; c’est leur fameux argument de la structure « complexe irréductible ». Seulement dans le monde vivant, on observe une très grande diversité de récepteurs à la lumière, qui montrent un continuum d’adaptations à différents milieux et sous différentes pressions évolutives ; cela illustre bien que différents « stades » évolutifs, peuvent être tout à fait intéressant dans un contexte donné. La même remarque peut être faite pour l’apparition de la plume avant le vol, structure servant encore aujourd’hui aux oiseaux pour réguler la température corporelle.

      J’ai eu beaucoup de mal à saisir ce que tu voulais dire, donc je suis désolé d’en avoir mis une tartine ^^et si je n’ai pas répondu à la question, je m’en excuse et je suis prêt à réessayer une réponse … si j’ai le temps ☺
      Matthieu

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      • Merci beaucoup pour cette réponse, elle m’éclaire. Je suis désolé si ma question te semble confus, mais tu y a bien répondu !

        En effet je me pose aussi la question par rapport à ces organes « complexes irréductibles ». En commençant par le système de reproduction en particulier, qui est nécessaire comme prémisse à la possibilité d’une évolution. Mais le fossé entre une simple division cellulaire avec mutation génétique et un couple d’organisme fécond avec un système de reproduction complémentaire me bloque encore dans mon acceptation de cette théorie comme probable ..

        En quoi une évolution vers un système mâle/femelle rend-il plus apte un être vivant ? N’y a t-il pas là un signe d’un dessein intelligent ?

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        • Ok ;

          Ma première réponse, sur les avantages de la reproduction sexuelle et des mécanismes associés, avec l’exemple des mammifères :
          – variabilité des gamètes
          – variabilité induite par la rencontre aléatoire des gamètes
          Ces deux variabilités permettent de maintenir un polymorphisme (grande variabilité) au niveau génétique ce qui est très important pour différents aspects comme la défense contre des pathogènes qui évoluent, la combinaison de différents caractères avantageux …
          – augmentation de la probabilité de la rencontre des gamètes qui favorise la reproduction.
          Mais je ne suis pas exhaustif, je ne suis pas spécialiste de cet aspect et n’ai pas le temps de creuser plus la question.

          Ma deuxième réponse qui reprend ma réponse vis-à-vis de l’œil ou de l’aile : grande variété de processus de reproduction. Aucun n’est considéré comme « sous-évolué » ; chacun est adapté à un type de milieu. La facilité est grande d’en considérer certains comme moins évolués, moins glorieux mais d’un point de vue scientifique, cet anthropomorphisme n’a pas lieu d’être. La sélection naturelle est observée sur la capacité à se perpétuer plus ou moins efficacement dans des conditions particulières, pas sur l’apparition de structures plus ou moins complexes pour cet aspect en tant que tel. De nombreux exemples d’évolutions par perte de capacités sont documentés (notamment lors de symbioses d’organismes, mais pas que).
          Cette diversité, disais-je donc :
          – Des bactéries et des organismes unicellulaires eucaryotes se perpétuent par division cellulaire ; mais pas que, vu que des transferts de gènes horizontaux sont nombreux (transfert de plasmides, ou de portions géniques ; présence de « types sexuels +/-» permettant de réaliser ces échanges). Donc les organismes unicellulaires n’ont pas une perpétuation « simple » comme on le pense au premier abord. Ce phénomène présente déjà pour une certaine part les bases d’une reproduction sexuée : apport de matériel génétique issus de deux individus, mais sans différenciation des gamètes.
          – On retrouve des modes de reproduction sexuée mais sans différenciation des gamètes. Ce mode est retrouvé chez des végétaux et des champignons, notamment. On parle de « types sexuels +/- » et pas de « femelle et mâle », qui ne sont définis que lorsqu’il y a « anisogamie » = gamètes différents (dans ce cas le plus gros et immobile est alors appelé « femelle » et le plus petit et mobile « mâle »).
          – Des animaux aussi « simples » (mais qu’est-ce que la simplicité … ?) que des éponges présentent également des mécanismes de reproduction sexuée.
          – Il existe ensuite tout un continuum de reproductions sexuée ou asexuée, chez des espèces différentes ou même au sein d’une même espèce (hermaphrodisme des escargots, multiplication végétative des animaux, des champignons…)
          – On retrouve aussi un continuum de structures permettant la production, protection et rencontre des gamètes… je vous épargne l’inventaire, même si parfois c’est assez marrant :p

          La théorie de l’évolution ne dit pas que les organismes actuels sont les ancêtres d’autres organismes actuels. Cependant, au sein du partage ou non de caractères, les arbres phylogénétiques les plus parcimonieux font apparaître la version ‘ancestrale’ ou ‘dérivée’ des caractères et permettent de comprendre le gradualisme dans ces structures.

          Un autre caractère qui pourrait poser question est l’état pluricellulaire des individus. On se rend compte là aussi que pour celui qui apprend à observer ces phénomènes, de nombreuses bactéries ou organismes unicellulaires passent, dans certaines conditions, par des états de colonies multicellulaires (avec l’apparition des capacités permises uniquement dans cet état de ‘biofilm’). Parfois, pour certains organismes, la définition d’individus est très difficile et subjective.

          Ma troisième réponse sera moins satisfaisante : je ne suis pas un spécialiste de la question de l’apparition de la reproduction sexuée. Plusieurs modèles sont aujourd’hui proposés ; les scientifiques reconnaissent eux-mêmes, Darwin le premier, que la reproduction sexuée (qui implique un coût pour les individus, je ne développe pas) est un phénomène difficile à expliquer. Dans ma réponse, je ne vais donc pas conclure, je ne m’y connais pas assez. Le fait qu’il reste des choses à découvrir ou à comprendre, de mon point de vue en tout cas, ne justifie pas de réfuter en bloc une théorie très largement étayée par ailleurs ; sinon on pourrait rejeter d’autres théories sous prétexte de leurs zones d’ombres (en physique, e.g.).

          Je comprends la difficulté, mais il me semble que les éléments que je rappelle permettent de justifier la possibilité de l’apparition de ce mécanisme de perpétuation de l’organisme qui procure de nombreux avantages. Ce qui est sûr c’est que l’apparition de ce mécanisme semble être très rapide dans l’histoire des espèces sur Terre, et il ne faut pas le voir comme « l’apparition de la reproduction sexuée chez les mammifères supérieurs », ça n’aurait en effet pas de sens !

          @+, et merci pour ces questions qui me font réfléchir et structurer ma pensée …
          Matthieu

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          • Je te retourne le remerciement.
            J’ai cherché des réponses à ces questions auparavant mais j’avais du mal à trouver des réponses approprié et convaincante .. d’où mes remises en questions!

            Je pense qu’avec cet introduction je suis plus apte à lire le débat qui va suivre de façon ouverte. (J’ai évolué !)

            Merci Matthieu !

            PS: Que pensez-vous de créer une page genre FAQ avec ces questions/réponses ? Matthieu a fait beaucoup d’effort pour construire et écrire ces réponses avec des arguments !

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            • Avec plaisir;

              Je garde en perso une copie de chacune de mes réponses. J’en ferai probablement une compilation organisée en fin d’année, pour moi-même, puisque je dois faire un topo sur le sujet à un groupe de jeunes de mon église.

              En l’état, je ne penses pas que mes réponses soient les meilleures qu’il puisse se trouver, et elles contiennent certainement des erreurs et des oublis mais si elles peuvent néanmoins aider ….

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  • Honnêtement, au début du week-end, j’étais plutôt septique face à l’annonce d’un résumé de la théorie de l’évolution en introduction d’un débat sur sa compatibilité biblique. Mais tu l’as franchement bien fait et l’étudiant en biologie que je suis n’a rien à dire de plus que « Bravo Matthieu » :)

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    • merci :)

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      • J’ai juste une question qui vient de me traverser l’esprit. Comment considères tu LUCA (Last Universal Common Ancester) ?
        Comme un objet théorique dont l’unique but est d’enraciner l’arbre phylogénétique et relier les 3 règnes du vivants, prouvant simplement que l’évolution reste une théorie incomplète qui n’explique pas tout, comme il en existe tant d’autre en science (comme la relativité générale et la physique quantique) ?
        Le rejet de la théorie de l’évolution ne viendrait elle pas de ce LUCA ?
        Ou as tu une autre explication ?

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        • Déjà pris trop de temps pour répondre au premier article du battle, dsl, je réfléchis tout en prenant mon temps pour formuler ma réponse … quelques jours probablement :)
          @ + Emmanuel ! (ps : tu fais quoi en biologie ? )

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          • Pas de problème.
            Je suis en dernière année de licence de bio. Celle-ci est assez généraliste, j’ai donc étudié tout ce qui va de la bio végétale à la bio animale en passant par l’écologie, la génétique, la physiologie et j’en passe ^^

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  • Très bien! Merci!

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  • Je partage ta déception… mais je réussis néanmoins à m’émerveiller de phénomènes biologiques, concernant l’évolution ou non, qui sont finalement plus incroyables qu’une transformation de baguette magique !

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  • Bonjour, merci pour ton article.
    Si je ne m’abuse, le changement de genre est un des principes clés du darwinisme, n’est-ce pas ? Mais l’a-t-on vu une seule fois ?

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    • Hello,

      Qu’appelles-tu le « changement de genre » ?

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