Grands concepts de l'évolution biologique 1

LE DEVELOPPEMENT DE LA THEORIE DE L'EVOLUTION

I.Développement de la théorie de l'évolution

I.1 L'évolution des êtres vivants, c'est leur changement à long terme 

La théorie de l'évolution est un domaine scientifique de plus en plus vaste, au point que la simple énumération de ses thèmes a de quoi décourager. Certaines des disciplines qui s'y rapportent comme la génétique moléculaire sont jeunes et en plein essor . D'autres comme la morphplogie et l'embryologie ont accumulé leur acquis à un rythme plus tranquille , mais sur une durée bien plus longue . Pour comprendre l'évolution, les biologistes étudient des objets aussi différents que des composés chimiques dans des tubes à essai, le comportement d'animaux dans la jungle ou des fossiles récoltés dans les endroits les plus arides, les moins hospitaliers de la planète. 

Toutefois, une idée merveilleusement simple rt aisée à comprendre - l'évolution par sélection naturelle - peut être testée scientifiquement dans tous ces domaines. Cette théorie, l'une des plus riches de toute la science  est la seule qui puisse prétendre à jouer un rôle unificateur en biologie. Elle peut donner un sens aussi bien à l'agitation microscopique des êtres vivants dans une goutte d'eau , qu'au spectacle coloré d'un jardin botanique ou au galop assourdissant d'un troupeau de gnous. Débordant de la biologie, elle aide aussi à comprendre les processus géochimiques qui ont mené à la naissance de la vie ou à la constitution de l'atmosphère terrestre actuelle . Comme l'a dit Theodosius Dobzhansky, l'un des plus éminents spécialistes de l'évolution biologique au 20ème siècle, dans une phrase souvent citée et à peine exagérée :" rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de la théorie de l'évolution"

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Evolution signifie changement dans la structure et le comportement des organismes , au fil des générations Les aspects divers des organismes actuels; à tous les niveaux depuis la séquence de leur ADN jusqu'à leur structure macroscopique ou jusqu'à leurs comportements sociaux sont issus de la modification de cedux de leurs ancêtres . Il ne faudrait cependant pas inclure dans la notion d'évolution tout changement, quel qu'il soit . Au sens strict du mot, on ne considère pas comme évolutives les modifications que subit un organisme au cours de son développement . C'est pour exclure de tells modifications que la restriction " au fil des générations " est introduite dans la définition . On ne considère pas d'avantage comme " évolutif " le changement de composition d'un écosystème . Imaginons un écosystème composé de 10 espèces. Au temps 1, les individus des 10 espèces sont de petite taille , on pourrait donc dire que l'individu moyen de la population est de petite taille . Après quelqus générations, il ne reste plus que 5 de ces espèces ; Les 5 autres se sont localement éteintes et ont été remplacées par 5 espèces immigrées et dont les individus sont plus grands. La taille moyenne d'une espèce  ( ou d'un individu ) au sein de l'écosystème s'est donc modifié quoiqu'il ne se soit produit aucun changement évolutif au sein des espèces

La plupart des proicessus dont il sera question dans ce texte concernent des modifications qui se produisent au sein de populations ou d'espèces et  au fil des générations, ce sont de tels changement que nous appelerons "évolutifs " . Comme ce sont les membres d'une population qui procréent la génération suivante de la même population, on peut dire que chaque population descend d'une population ancestrale . On peut ainsi étendre la notion de lignée à l'ensemble des populations qui se succèdent dans le temps. L'évolution consiste dans les modifications qui surviennent dans une telle lignée . Lorsqu'il définissait l'évolution comme " la modification au cours de la descendance" , Darwin entendait clairement par descendance, cette succession de populationsdans une même lignée.

Les modifications évolutives des êtres vivants ont une autre particularité : elles dépendent d'une part des changements dans les conditions du milieu , et d'autre part d'une innovation génétique qui se fait au hasard .C'est ce qui fait qu'à tout moment , leur avenir ne peut être prévu, ou alors seulement de manière conditionnelle. De plus , les voies de l'évolution se sont ramifiées en filiations arborescentes. La diversité des espèces naturelles a été engendrée par les nombreuses bifurcations évolutives depuis l'ancêtre commun de toute vie.

Les changements en politique, en économie , dans l'histoire des hommes de leurs technologies et même de leurs théories scientifiques sont parfois qualifiés d'une manière un peu vague d'évolutifs.. Mais ceci signifie surtout que ces changements se sont produits au cours du temps et pas nécessairement dans une direction prédéterminée.S'il est arrivé qu'au cours de leur histoire, des idées ou des institutions humaines en aient engendré d'autres , une telle diversification n'est ni aussi nette, ni aussi caractéristique que dans l'histoire des êtres vivants . La modification et la bifurcation constituent deux thèmes majeurs de la théorie de l'évolution.

I.2 Les êtres vivants sont adaptés

Un autre concept crucial de la théorie de l'évolution est celui d'adaptation.Expliquer les modalités de l'adaptation que l'on rencontre chez les êtres vivants  constitue un des buts de l'étude moderne de l'évolution biologique. L'adaptation d'un être vivant peut être considérée comme un " plan "celui de l'ensemble des propriétés qui permettent à cet être de survivre et de se multiplier.

Pour mieux faire comprendre ce concept par un exemple, on pourrait citer l'une de ces multiples particularités anatomique, métaboliques ou comportementalesqui font quu'un organisme est bien construit pour vivre. L'exemple favori de Darwin était le pic. L'adaptation la plus évidente, la plus caractéristique , de cet oiseau est son bec puissant qui lui permet de forer des trous dans les arbres . Il lui permet donc de se nourrir tout au long de l'année , non seulement des insectes qui vivent sous l'écorce ou dans le bois, mais de sève elle-même , sans compter que les trous constituent aussi des refuges sûrs où nidifierMais les pics ont de nombreux autres caractères aussi adaptatifs que leur bec.Leur langue par exemple est longue, protractile et bien faite pour extraire les insectes du trou que le bec a foré.Ils ont aussi une queue raide qu'ils utilisent comme un étai et des pattes courtes , pourvues de longs orteils griffus , pour s'accrocher à l'écorce . Même la mue des pics est particulière  : La paire axiale de plumes rectrices qui contribue de manière cruciale à la rigidité de la queue , sont remplacées en tout dernier lieu . Le plan du bec et du corps du pic est adaptatif; il assure à l'animal de plus grandes chances de survie dans son milieu naturel.   

Le camouflage est un autre exemple, particulièrement clair d'adaptation.Les espèces camouflées ont des motifs colorés, des particularités de leur forme et de leur comportement qui les rendent moins visibles dans leur habitat naturel. C'est en dissimulant l'organisme à ses ennemis que le camouflage contribue à sa survie, il est donc adaptatif.. L'adaptation n'est pas un concept particulier , qui se rapporterait seulement à quelques singularités des êtres vivants.C'est ainsi qu'il s'applique à presque toutes les parties du corps humain. Les mains sont faites pour saisir, les yeux pour voir, , le tube digestif pour digérer, les jambes pour marcher et courir et toutes ces fonctions contribuent à notre survie. Pourtant, bien que la plupart des traits que nous remarquons chez un organisme soient adaptatifs, il ne faudrait pas en conclure que le moindre détail de ses formes ou de son comportement l'est. Nous reviendrons plus tard sur ce point . L'adaptation est cependant tellement répandue qu'il faut l'expliquer . Darwin y voyait un problème majeur que toute théorie de l'évolution devait résoudre. Dans sa théorie comme dans la biologie moderne , le problème est résolu par la sélection naturelle.

La sélection naturelle résulte du fait que dans toute population, certains individus laissent plus de descendants que d'autres. Dans la mesure où les descendants ressemblent à leurs parents , les caractères de ceux des parents qui sont les plus prolifiques que la moyenne deviendront plus fréquents de génération en génération . Du même coup, la composition de la population s'en trouvera modifiée. Telle est l'idée simple mais extraordinairement fructueuse dont nous allons explorer les implications multiples.  , il était déjà persuadé qu'il y avait 

1.3 ) Une histoire brève de la théorie de l'évolution 

Nous commencerons p20004ar une esquisse historique où nous distinguerons quatre étapes principales :

1 Les idées sur l'évolution ou sur son absence avant Darwin

2. La théorie de Darwin ( 1859)

3. L'éclipse de la Théorie darwinienne ( env. 1880-1920 )

4. La théorie synthétique ( 1920 à 1950 )

1.3.1 L'évolution biologique avant Darwin. 

Si l'histoire de la biologie évolutive débute en 1859 avec la parution du livre de Charles Darwin,  " On the origin of species " , maintes idées de Darwin ont cependant des origines plus anciennes. L'affirmation la plus immédiatemment contestée de Darwin étaient que les espèces ne seraient pas immuables mais évolueraient en d'autres espèces, c'est ainsi que les ancêtres de l'homme remonteraient en une série de formes intermédiaires jusqu'à un stade unicellulaire. Au milieu du dix-neuvième siècle, on croyait généralement à la fixité des espèces.. Cette conception avait cependant déjà été mise en cause un siècle ou deux avant darwin , des naturalistes et des philosophes avaient souvent spéculé sur la transformation des espèces . Le mathématicien et homme de sciences Maupertuis en a discuté de même que Diderot et les encyclopédistes. Erasme Darwin, le propre grand père de Charles fut également un de ces précurseurs. Aucun de ceux-ci cependant n'expliqua la transformation des espèces par une théorie que nous considérerions aujourd'hui comme acceptable, ils étaient ssentiellement intéressés par la possibilité du fait transformiste.

La question fut pour la première fois posée clairement par le naturaliste français Jean Baptiste de Lamarcq ( 1744-1829 ) . Dans sa " philosophie zoologique" (1809) il soutenait qu'au cours du temps les espèces se transforment en d'autres espèces. La manière dont il envisagea ce changement différait fortement des vues de Darwin et de notre conception moderne de l'évolution et les historiens préfèrent désigner la position lamarckienne par le terme contemporain de " transformisme".

La figure qui suit illustre en quoi l'idée que se faissait Lamarck se faisait de l'évolution diffère de celle de Darwin et moderne . Lamarck supposait que les espèces changeaient l'une en l'autre , en lignées continues et infinies . Dans son système, les espèces ne présentaient ni bifurcations ni extinctions..L'explication lamarckienne du mécanisme de l'évolution tenait en deux parties.L'agent principal consistait en forces internes, c'est à dire à un mécanisme inconnu interne à l'organisme qui l'amènerait à engendreer une descendance légèrement différente de lui même, de telle manière que l'accumulation de ces changements au cours des nombreuses générations transformerait la lignée de manière notable , éventuellement assez pour en faire une nouvelle espèce

Le second mécanisme imaginé par Lamarck est celui auquel son nom est généralement associé , maintenant bien qu'il put être moins important à ses yeux, c'est l'héritabilité des caractères acquis. Au cours de sen développement, un organisme acquiert de nombreux caractères individuels liés à son histoire particulière des accidents ou des maladies qui lui sont survenus et des exercices musculaires auxquels il s'est livréLamarck suggérait qu'une espèce pouvait être transformée si ces modifications étaient héritées par ses descendants et s'additionnaient au fil du temps .

Dans sa discussion fameuse du cou des Girafes  il soutenait que l'ancêtre des Girafes s'étaient étirées pour accéder aux plus hautes feuilles des arbres , cet exercice leur aurait légèrement allongé le cou et que cet allongement se serait transmis à ses descendants . Ceux-ci entraient dans la vie avec un cou susceptible de s'allonger plus encore . Après de nombreuses générations d'élongation verticale , le résultat eut été celui que nous connaissons actuellement.. Lamarck décrivait le processus en termes d'efforts de la Girafe et parlait de 'désir" et de "volonté"de modification des organismes . . C'est pourquoi certaines représentations caricaturales de sa théorie lui ont fait dire que les organismes évoluent de leur propre volonté . La théorie lamarckienne, cependant, ne postule aucun effort conscient de l'organisme , seulement une certaine flexibilité individuelle du développement et l'héritabilité des caractères acquis.

En tant que personne, Lamarck n'avait pas le talent de se faire des amis et son rivalm principal , l'anatomiste Georges Cuvier ( ( 1769-1832) savait comment mener une controverse . Lamarck s'intéressait à des aspects multiples de la chimie et de la météorologie aussi bien qu'à la biologie, mais ses travaux ne suscitèrent pas toujours l'attention qu'il leur croyait due. Vers 1809, il était déjà persuadé qu'il y navait autour de ses idées une conspiration du silence . Les météorologistes ignoraient sa méthode de prévision, les chimistes son système chimique , et quand la "philosophie zoologique"  fut finalement publiée , Cuvier veilla à ce qu'elle n'ait pas d'avantage d'écho.

L'influence réelle du livre fut cependant considérable . Ce fut au moins , en partie, en réaction contre Lamarck que Cuvier et son école firent de la croyance en la fixité des espèces la position orthodoxe des biologistes professionnels. Ils étudièrent l'anatomie des animaux pour mettre en évidence les divers plans fondamentaux , inalyérables, suivant lesquels les divers types d'organismes auraient été conçus. C'est ainsi que Cuvier subdivisa le règne animal en quatre embranchements  : les vertébrés, les articulés, les mollusques,  et les rayonnés. [ Les groupes majeurs de la zoologie moderne sont différents mais ne contredisent pas le système de Cuvier] Ce fut aussi Cuvier qui établit que contrairement à l'opinion de Lamarck  des espèces s'étaient éteintes.

EnGgrande Bretagne, les idées de Lamarck furent surtout connues par la discussion critique qu'en fit Charles Lyell ( 1797 - 1975) dans ses Principes of géology (1830-1833) alors que l'influence de Cuvier passa par Richard Oven (1804-1892), qui avait étudié à Paris dans son laboratoire avant de retourner en Angleterre Oven était généralement considéré comme le chef de file de l'anatomie de Grande Bretagne et vers le milieux du 19ème siècle , la plupart des biologistes et des géologues s'étaient rangés au point de vue de Cuvier. et admettaient que chaque esp§ce avait une origine distincte et demeurait inchangée jusque son extinction.    .  

1.3.2 Charles Darwin.

Entre temps Charles Darwin élaborait sa propre vision . Après des études à Cambridge, il avait parcouru le monde  comme naturaliste à bord du beagle  ( 1832-1837 ). Après un bref séjour à Londre, il s'installa définitivement à la campagne , son père était un médecfin de renom et son beau père b et son beau père contrôlait le commerce des porcelaines de Wedgwood. Charles Darwin pouvait donc vivre de ses rentes . Du point de vue qui nous intéresse, la portée cruciale de sa vie fut l"année qui suivit le voyage du Beagle . En étudiant sa collection d'oiseaux des Iles Galapagos.Il regretta de n'avoir pas noté plus la provenance de chaque spécimen parce que ceux-ci variaient d"île en île . Alors qu'il avait cru d'abord que tous les pinsons des galapagos appartenaient à la même espèce il devenait clair que chaque île abritait la sienne propre . Comme il était tentant d'imaginer que que toutes ces espèces descendaient d'un même pinson ancestral . Darwin était également frappé par les variations géographiques des nandous -  des oiseaux sud-américains proches des autruches  - et ce furent  et ce furent probablement ces observations sur la variation géographique qui menèrent en premier lieu Darwin à l'idée que les espèces peuvent changer. .

L'étape importante suivante devait être d'imaginer une théorie qui expliquerait la transformation des espèces.. Nous disposons des carnets de notes de Darwin de cette époque , ils nous expliquent comment il s'est colleté avec des idées diverses y compris les conceptions lamarckiennes  poour les rejeter finalement toutes. C'est qu'elles étaient incapable d'expliquer  un fait fondamental : l'adaptation . Darwin voulait que sa propre théorie expliquât non seulement pourquoi les espèces changent mais aussi pourquoi elles sont si bien agencées pour vivre.   

C'est en lisant l'essai de Malthus sur les populations qu'il put solutionner son problème.A cause de la compétition pour l'existence, , les formes les mieux adaptées à la survie laissent plus de descendants et du coup leur fréquence augmente au sein de la population.Avec le temps lorsque le milieu changera une nouvelle forme deviendra la mieux adaptée et sa fréquence augmentera. Ce processus ne s'arrêtant pas , en fin de compte ( selon les mots de Darwin )       

 

 

 

 

 

 

 

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Date de dernière mise à jour : 24/04/2017