De tout temps, les humains se sont penchés sur la façon dont étaient apparues les espèces vivantes sur la Terre. On a longtemps cru que les espèces étaient apparues telles qu'on les voyait et qu'elles étaient immuables. Plusieurs chercheurs ont énoncé leur théorie partant du fixisme jusqu'à l'évolutionnisme en passant par le catastrophisme. Voici une frise du temps qui vous aidera à vous y retrouver.
Comme nous l'avons vu dans la ligne de temps, c'est le voyage de Darwin sur le HMS Beagle qui fut déterminant dans l'élaboration de sa théorie de l'évolution. Ses lectures et ses réflexions l'amènent à penser que si tous les descendants engendrés réussissaient à se reproduire, l'effectif d'une population s'accroîtrait de manière exponentielle. Or, la taille des populations reste généralement stable. Darwin pense alors que la limitation de ressources comme l'espace et la nourriture doivent constituer des forces qui freinent le développement des populations. Il note aussi que les individus d'une population donnée présentent des variations. Il croit que ces variations sont héréditaires et, de là, ajoute que certains sont mieux adaptés à leur milieu que d'autres. De ce fait, les individus les mieux adaptés produiront plus de descendants; c'est l'inégalité du succès reproductif. Autre postulat très important, tous les vivants seraient des descendants d'un ancêtre commun.
Figure 1: Itinéraire du HMS Beagle (Image: Wikipédia)
Pour illustrer la théorie de l'évolution de Darwin, on reprend souvent l'exemple des girafes de Lamarck (voir figure 2). Alors que ce dernier croyait que c'est en s'étirant pour atteindre les feuilles des arbres que leur cou s'était allongé, Darwin l'explique en disant qu'au départ, toutes les girafes n'avaient pas un cou de la même longueur (voir figure 3). Parce que certaines avaient un cou plus long que d'autres, elles pouvaient atteindre les feuilles des grands arbres et donc, avaient plus de chance de survivre et de transmettre leurs caractéristiques à leurs descendants. C'est la sélection naturelle.
Figure 2: Évolution selon Lamarck
Figure 3: Évolution selon Darwin
Il est important de bien comprendre que la sélection naturelle se fait graduellement et que ce ne sont pas les individus qui évoluent, mais bien les populations.
Plus tard, d'autres recherches ont apporté des preuves en faveur de la théorie de l'évolution de Darwin, notamment la biogéographie, l'embryologie comparée et la génétique.
Plusieurs facteurs favorisent l'évolution des populations nommée microévolution.
Les individus d'une population donnée possèdent tous des gènes responsables de leurs caractéristiques propres. Cependant, l'expression de ces gènes peut varier d'un individu à l'autre parce que les allèles qui les constituent ne disent pas tous la même chose. Prenons un exemple simple: la longueur des doigts d'un individu. Ce dernier a reçu une paire de gènes codant pour cette caractéristique. un de ces gènes vient de sa mère et l'autre de son père. Mais les 2 gènes ne disent pas nécessairement la même chose. Le gène de sa mère dit peut-être doigts longs alors que celui de son père dit doigts courts. Lequel s'exprimera? En fait, selon les allèles, il se pourrait qu'un seul (le dominant) s'exprime. Toutefois, il arrive que les deux puissent s'exprimer et même qu'un caractère soit gouverné par plusieurs gènes ce qui donne une variété d'expressions possibles. C'est le cas de la couleur de la peau.
Dans une population donnée, les individus qui la composent possèdent des allèles qui peuvent différer. Lorsque certains individus quittent la population d'origine pour aller coloniser un nouveau milieu, ils apportent leur bagage génétique. La proportion respective des allèles peut alors différer de celle de la population d'origine. Les deux populations évolueront donc de façon différente puisque les proportions des allèles seront différentes. Il s'agit de l'effet fondateur. (Voir figure 4)
Figure 4: Effet fondateur (les couleurs représentent les allèles différents dans la population)
Il arrive aussi qu'une catastrophe (désastre naturel ou intervention humaine) dissémine la population. La proportion des allèles chez les individus survivants sera peut-être différente de celle de la population initiale. (Voir figure 5) Il s'agit alors d'un effet d'étranglement. C'est le hasard qui fait que certains allèles sont sur-représentés alors que d'autres sont sous-représentés voire absents.
Figure 5: Effet d'étranglement
Les populations ne sont pas isolées les unes des autres. De ce fait, certains individus quitteront une population donnée pour aller en rejoindre une autre. Parce que ces individus féconds se reproduiront, les migrations entraîneront une modification de la fréquence des allèles dans la population d'origine et dans la population d'accueil, et donc, permettront l'évolution. Le flux génétique tend à diminuer les différences entre les populations en contact.
Les nouveaux gènes et les nouveaux allèles sont le résultat de mutations. Ces mutations changent la séquence des bases azotées dans l'ADN. Les mutations qui surviennent dans les cellules somatiques n'affectent que l'individu et disparaissent à sa mort. Cependant, les mutations qui ont lieu dans les cellules germinales (gamètes) seront transmises aux descendants. Il est impossible de prévoir le résultat d'une mutation; elle peut être bonne ou mauvaise. Il existe 2 types de mutations. Les mutations ponctuelles qui n'altèrent qu'un gène donné, et les mutations de nombre et de structure, qui modifient le nombre ou la séquence de gènes.
La sélection naturelle repose sur le succès reproductif: les mieux adaptés ont plus de chance de produire des descendants féconds. Voyons voir les différents modes de sélection naturelle.
Étant donné qu'il existe souvent plusieurs allèles pour un caractère donné, les individus d'une population ne présentent pas tous le même phénotype. De ce fait, ils sont donc soumis aux pressions de l'environnement de façon différente. Prenons l'exemple d'une population de papillons. La population initiale présente des papillons ayant différentes teintes de bleu, allant du plus clair au plus sombre.
Figure 6: Population initiale
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A) Directionnelle: Si les papillons se trouvent sur un substrat foncé, les plus clairs seront plus visibles et les prédateurs les mangeront en plus grande quantité. La pression sélective s'effectuera donc sur les papillons pâles. Ceux qui sont plus foncés survivront et pourront se reproduire. Le phénomène peut aussi se produire en faveur de l'autre extrême. |
B) Stabilisante: La pression sélective tend à éliminer les extrêmes en favorisant les individus aux couleurs intermédiaires. |
C) Divergente: Dans ce cas, la pression sélective favorise les extrêmes aux détriments des individus présentant des phénotypes intermédiaires. |
Figure 7: Modes de sélection naturelle
L'apparition de nouvelles espèces constitue la spéciation.
Avant de voir comment apparaissent les nouvelles espèces et ce qui les maintient séparées, il est utile de savoir qu'une espèce est formée d'un groupe d'individus qui, en s'accouplant, peuvent engendrer une progéniture féconde.
L'apparition de nouvelles espèces peut se faire selon deux voies: l'anagenèse, aussi appelée évolution phylétique, et la cladogenèse, aussi appelée évolution divergente.
Lors de l'anagenèse, des modifications minimes s'accumulent au fil du temps et modifient les caractères d'une espèce. L'espèce originale disparaît au profit de la nouvelle. Il arrive que certains descendants d'une lignée subissent des modifications sans toutefois faire disparaître l'espèce d'origine. Dans ce cas il s'agit de cladogenèse. Cette dernière augmente le nombre d'espèces et favorise la diversité.
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Figure 8: Anagenèse |
Figure 9: Cladogenèse |
Certaines barrières empêchent les individus de deux espèces différentes de produire des descendants viables et féconds. Il s'agit donc d'isolement reproductif. Il existe deux grandes catégories d'isolement reproductif: les barrières prézygotiques (avant la formation du zygote), et les barrières postzygotiques (après la formation du zygote).
Tout ce qui empêche l'accouplement ou la fécondation est qualifié de barrière prézygotique. On retrouve dans cette catégorie:
Les 2 espèces vivent dans des milieux différents ou dans des régions différentes Les 2 espèces se reproduisent à des moments différents: heures dans la journée, semaines, mois, saisons, années Les parades nuptiales doivent être comprises par le mâle et la femelle pour que l'accouplement ait lieu Les organes reproducteurs sont incompatibles Les spermatozoïdes d'une espèce donnée sont incapables de féconder l'ovule de l'autre espèce
Il arrive parfois que l'accouplement et la fécondation aient lieu, mais que les descendants ne soient pas viables ou féconds. Dans ce cas, on parle de barrières postzygotiques. En voici des exemples:
L'hybride ne se développera pas. S'il se développe, il sera frêle L'hybride est stérile Les hybrides de première génération sont viables et féconds, mais lorsqu'ils se reproduisent entre eux, leurs descendants sont frêles ou stériles
La spéciation peut avoir lieu en présence ou en absence de barrière géographique.
Lorsqu'une barrière géographique est à l'origine de la spéciation, celle-ci est qualifiée d'allopatrique («allos» = autre; «patria» = patrie). Supposons qu'un tremblement de terre crée une faille assez grande pour empêcher le passage des individus d'un côté à l'autre. Avec le temps les deux populations, isolées de chaque côté, pourraient évoluer chacune de leur côté et produire deux espèces différentes. Il s'agirait alors de spéciation allopatrique.
Figure 10: Spéciation allopatrique
Dans la spéciation sympatrique («sun» = avec), la nouvelle espèce apparaît au sein même de la population de départ ou encore dans une zone de chevauchement de populations. Ce type de spéciation est rare chez les animaux. Il arrive parfois que, lors de la production des gamètes, des anomalies se produisent. Chez les Végétaux par exemple, des gamètes peuvent hériter d'un ensemble supplémentaire de chromosomes , ce qui entraîne la polyploïdie.
Figure 11: Spéciation sympatrique
Pages à lire dans le Campbell: 475 à 489; 493 à 509; 513 à 523 .
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Evolution (voir l'évolution, du Big Bang jusqu'à nos jours)
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Dernière mise à jour le 15 février, 2009
