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7 mars 2010 7 07 /03 /mars /2010 15:35

 

 

baleine3

 

 

 

 

Au fil des millions d'années qui ont vu les espèces se transformer par sélection naturelle, certaines d'entre elles ont semblé faire demi-tour en revenant à un milieu qu'elles avaient abandonné longtemps auparavant. C'est, par exemple, le cas de la baleine qui, après avoir quitté, comme tous les mammifères, la mer pour la terre ferme, y est ensuite retournée : cela veut-il dire que la baleine d'aujourd'hui a ainsi retrouvé les caractéristiques de son lointain ancêtre ? Comment pourrait-on définir cette apparente régression ? Existe-t-il un « schéma » évolutif des espèces ? A-t-on le droit de dire que l'histoire du vivant peut se répéter, qu'elle peut réemprunter les étapes d'un passé qu'on croyait abandonné à jamais ?

 

 

 

Le pari de Darwin

 

Il y un siècle et demi, Darwin, par une observation minutieuse de la Nature, a posé les bases de la théorie de l'Évolution, jamais remise en cause depuis par les scientifiques, bien que souvent remaniée et réactualisée en fonction des connaissances nouvelles. Le naturaliste anglais ne connaissait pas la génétique - support de l'hérédité - mais il était convaincu que l'acquisition de nouveaux caractères et la perte des anciens était irréversible. C'était une conviction mais nullement une démonstration scientifique : après tout, pourquoi ne pas imaginer - même par hasard - qu'une espèce retrouve ses caractéristiques anciennes, archaïques, à la façon d'un film qu'on aurait repassé à l'envers ?

 

L’ADN est le support de l’hérédité : le code génétique qu’il contient – et ADN-3.jpgque nous avons déjà longuement évoqué (voir par exemple le sujet : le hasard au centre de la vie) – permet la transmission puis l’apparition des caractéristiques qui font appartenir un individu à une espèce donnée. Que ce code comporte une erreur de transcription et voilà le message génétique modifié : c’est cela qu’on appelle une mutation qui pourra être, selon les cas, favorable (pas très souvent), délétère (rarement) ou neutre (cas le plus fréquent). Ces mutations sont totalement indispensables à l’évolution adaptative des espèces mais on comprend que seules celles qui sont favorables seront conservées par la sélection naturelle puisqu’elles confèrent un avantage à leur porteur. Ce nouvel individu, favorisé par la mutation, développera une descendance plus robuste que les autres qui, au fil de quelques générations, en viendra à supplanter peu à peu la population d’origine. On comprend bien cette « avancée » dans le temps mais comment pourrait-il y avoir une « évolution à rebours » ?

 

Pour qu’une espèce voit réapparaître des caractéristiques de son passé, il est certainement nécessaire que : 1. les conditions de milieu aient à nouveau changé et surtout que : 2. l’ancienne formule du code génétique ait été conservée quelque part dans l’ADN transmis au fil du temps. Cela est-il oui ou non possible ? Ce n’est que récemment que la question a pu être tranchée.

 

 

 

L’irréversibilité de l’évolution

 

Des travaux sur l’inévitable mouche à vinaigre (drosophila melanogaster) ont, dans un premier temps, orienté les réflexions sur le problème. On sait que cette mouche est particulièrement intéressante pour drosophile-2.jpgla génétique (c’est d’ailleurs sur elle que les pionniers de la discipline comme Morgan dans les années 1930 ont le plus travaillé) car, à partir d’une souche d’origine dite « sauvage », il est possible d’observer une multitude de mutations qu’on pourra alors étudier en les sélectionnant : la drosophile se reproduit en effet facilement et surtout très vite ce qui permet à un observateur d’examiner des dizaines de générations en quelques semaines. La reproduction du vivant en accéléré en quelque sorte. Des scientifiques ont donc observé une colonie de drosophiles sur une cinquantaine de générations, en modifiant les conditions environnementales (nourriture, luminosité, température, etc.) de façon à faire apparaître un maximum de souches mutées. Chaque fois, ils ont noté les modifications permettant aux insectes de survivre. Dans un deuxième temps, ils ont replacé les mouches dans leur milieu d’origine, point de départ des premiers individus étudiés. Ils ont encore attendu une cinquantaine de générations et… observé que les mouches retrouvaient les caractéristiques de leurs ancêtres du point de départ : normal, me direz-vous, de voir réapparaître les caractères les mieux adaptés au milieu d’origine. Alors, retour en arrière ? Eh bien non ! Les caractères drosophile-mutee.jpgmorphologiques et adaptatifs ont bien reparu… mais avec un matériel génétique différent : les chromosomes des mouches portaient en effet de nombreuses variantes (des allèles) prouvant que l’évolution avait bel et bien continué d’avancer ; il s’agissait en l’occurrence d’une nouvelle adaptation à un milieu identique, donnant des réponses apparentes identiques… mais génétiquement différentes. Ici, l’évolution n’est donc pas revenue en arrière…

 

Aller plus loin dans l’analyse de ce mécanisme d’irréversibilité, c’est chercher à en expliquer les raisons « biologiques ». C’est précisément ce qu’a fait un généticien américain, Joseph Thornton, de l’université de l’Oregon, travaux dont la presse spécialisée s’est récemment faite l’écho. De quoi s’agit-il ? Pour ne pas entrer dans des détails techniques bien trop complexes, essayons de les résumer succinctement. On a dit que des mutations apparaissent au fil du temps et des générations d’individus. De ce fait, puisque les paléontologues savent quand se sont différenciées les différentes lignées animales, il est possible de dater l’apparition des mutations pour, par exemple, une protéine bien précise et de remonter dans le temps jusqu’à la protéine de départ. Thornton  a étudié une protéine spécifique intervenant dans le système endocrinien mais peu importe : appelons-la « protéine GR ». Il est parvenu à récréer la protéineproteine-prostaglandines-copie-1.jpg GR « archaïque », celle qui existait il y a plus de 400 millions d’années et, surtout, il l’a comparée à la protéine GR actuelle. Bilan : 37 mutations successives dont seulement 7 peuvent expliquer les différences entre les deux versions. A quoi ont bien pu servir les 30 mutations inopérantes ? s’est demandé Thornton. Il a donc enlevé les 7 mutations « actives » en pensant obtenir une protéine à nouveau archaïque : surprise, le produit obtenu était complètement inactif, incapable d’entraîner une quelconque action métabolique. La conclusion tombe sous le sens : les mutations « neutres », sans conséquences apparentes, sont en réalité quand même fort importantes puisqu’elles empêchent la protéine de retrouver ses caractéristiques d’origine… Mais pourquoi ?

 

L’explication est la suivante : les modifications neutres n’entraînent aucune action et, du coup, la sélection naturelle ne les enlève pas puisqu’elles n’avantagent, ni ne désavantagent la molécule qui en est porteuse. L’évolution ne les « voit » même pas. Oui mais elles existent, ces mutations neutres, et empêchent la molécule de retrouver sa forme d’origine… et donc ses fonctions. Pour qu’elle redevienne opérationnelle comme au départ, il faudrait que la protéine en question subisse à nouveau les mêmes mutations naturelles, dans le même ordre évolutif mais inversé : il s’agit là d’une éventualité dont, on le comprend aisément, la probabilité est voisine de zéro.

 

Ce qui est valable pour une protéine, l’est a fortiori pour un individu entier, bien plus complexe. On peut donc aujourd’hui affirmer que, non, décidément, l’évolution ne rebrousse pas chemin et que la transformation des êtres vivants – comme l’Histoire – ne repasse pas les plats. On savait depuis le siècle dernier que les nageoires de la baleine n’étaient pas les mêmes que celles de son ancêtre marin : on comprend à présent pourquoi.

 

 

 

Les moteurs de l’évolution

 

L’évolution va toujours de l’avant et ce qui est perdu l’est définitivement. J’ai écrit quelque part dans un autre sujet que 99% des espèces vivantes ayant un jour existé sur notre planète ont disparu pour toujours – après avoir souvent vécu bien plus longtemps que l’Homme ne le pourra jamais - et que l’évolution ne pourra plus les récréer (que l’Homme puisse le faire à partir de quelques brins d’ADN est une autre histoire hors de notre propos d’aujourd’hui). Les êtres vivants se transforment au fil du temps, en fonction des variations du milieu où ils se trouvent, selon des mécanismes complexes que l’on commence à décrypter et dont on sait que le hasard est le grand ordonnateur (ce qui est logique si c’est le milieu qui commande). Quatre moteurs principaux sont aujourd’hui retenus par les spécialistes :

 

les mutations dont on vient de parler et qui représentent la source de nouveauté véritable de l’évolution ;

 

la sélection naturelle qui permet de sauvegarder ou non tel ou tel caractère en fonction de ce qu’il peut apporter à un individu confronté à un milieu donné ;

 

les mécanismes de brassage, c’est à dire tout ce qui permet la diversification des espèces (reproduction sexuée, isolement géographique, grandes migrations, etc.) 

 

et la dérive, facteur moins connu (qu’on appelle aussi le hasard d’échantillonnage) : puisque les parents n’ont forcément qu’une descendance limitée, il ne peut exister qu’une très faible partie des combinaisons génétiques possibles (leur nombre potentiel est en effet immense et seules quelques rares d’entre elles voient le jour) et c’est le hasard - et lui seul - qui permet l’apparition de l’une ou l’autre.

 

     Au bout du compte, le grand mouvement de l’évolution des êtres vivants est donc conditionné par le hasard puisqu'une mutation sera ou non maintenue en fonction d’un milieu précis, d’un échantillonnage particulier, hasard.vaguesld’un brassage opérant ou non… C’est la raison pour laquelle j’insiste souvent sur le fait qu’on ne peut pas parler de progrès (les rats musqués sont-ils mieux adaptés, plus « évolués » que les velociraptors ? Tout dépend du temps et du lieu dont on parle). Il ne faut pas parler de progrès mais d’une évolution adaptative. Le « progrès » si cher à certains n’est qu’une vue de l’esprit qui relève peut-être de la philosophie mais certainement pas de la science : c’est d’ailleurs la raison pour laquelle Darwin avait ce mot en horreur. Et cela mettait en rage ses détracteurs qui, eux, positionnaient l’Homme en haut de l’échelle du vivant, l’Homme but ultime d’une évolution universelle qui n’aurait été créée que pour lui. Egocentrisme et vanité, quand vous nous tenez…

 

Dans son remarquable livre « la vie est belle », le paléontologue mondialement reconnu que fut Stephen Jay Gould écrivit quelques lignes que je ne peux m’empêcher, pour terminer ce sujet, de citer ici tant elles résument bien le sens de mon propos : « … Chaque fois que l’on redéroule le film, l’évolution prend une voie différente de celle que nous connaissons. Mais si les conséquences qui en découlent sont tout à fait différentes, cela ne veut pas dire que l’évolution est absurde et dépourvue de tout contenu signifiant : quand on redéroule le film, on s’aperçoit que chaque nouvelle voie empruntée est tout aussi interprétable, tout aussi explicable a posteriori que celle qui a été réellement suivie et que nous connaissons. Mais la diversité des itinéraires possibles montre à l’évidence que les résultats finaux ne peuvent être prédits au départ. Chacune des étapes a ses propres causes mais on ne peut dire quels états finaux seront réellement atteints ; et aucun de ceux-ci ne sera à nouveau obtenu lorsqu’on redéroulera le film, parce que chacune des nouvelles voies de l’évolution se réalise par l’enchaînement de milliers d’étapes imprévisibles. Changez faiblement les événements initiaux, si faiblement que cela peut paraître sur le moment n’avoir qu’une minime importance, et l’évolution se déroulera selon une direction toute différente. » Stephen J. Gould, in « la vie est belle, les surprises de l’évolution » Edition du Seuil, collection Sciences).

 

 

 

 

Images

 

1. baleines (sources : regional02.ca)

 

     2. l'ADN et sa double hélice (sources : nature-biodiversite.forumculture.net)

 

3. drosophiles dont l'importance en génétique n'est plus à démontrer (sources :www.pbase.com)

 

4. drosophile mutée : ici, l'individu a deux paires d'ailes mais ce pourrait-être une patte surnuméraire, des ailes vestigiales, l'absence des yeux, etc. (sources : www.inrp.fr)

 

5. représentation 3D d'une protéine (prostaglandine). Une mutation peut modifier la dimension spatiale d'une molécule ce qui la rend incapable de reconnaître secondairement un transmetteur métabolique (sources : www.astrosurf.com)

 

6. le hasard est partout et nulle part (sources : ossiane.blog.lemonde.fr)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

 

 

 

 

 Mots-clés : baleine (évolution) - Charles Darwin - génétique - théorie de l'évolution - ADN - mutation - sélection naturelle - mouche drosophile - Joseph Thornton (en anglais) - hasard - brassage - dérive ou hasard d'échantillonnage - Stephen J. Gould

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 

 

 

 

 Sujets apparentés sur le blog :

 

1. les mécanismes de l'Evolution

 

2. reproduction sexuée et sélection naturelle

 

3. le hasard au centre de la Vie

 

4. la notion d'espèce

 

 

 

 

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Mise à jour : 4 juin 2013

 

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Published by cepheides - dans paléontologie
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commentaires

FMR 03/08/2011 14:19


Bonjour et merci pour ces petits rappels. Mais il y a un sujet que vous n'abordez pas quant à l'évolution des espèces, c'est le rôle des virus ; je pense que cela peut-être l'objet d'un article
complet.
Amitiés FMR


cepheides 03/08/2011 14:56



Bonjour. Votre remarque est effectivement fort juste : je vais penser à un sujet rassemblant un maximum d'information sur les virus, probablement dans quelques
semaines... Merci, en tout cas, pour votre intervention.



Thierry-alias-Jean-Philippe 27/03/2010 04:55


Bonjour Céphéïdes, je suis de passage sur ton blog pour te faire un coucou. L'évolution,que va t-il en être pour l'homme ? Il va évoluer de façon à préserver son environnement ? Il va s'adapter à
un environnement abimé ? Il doit y avoir des limites que l'on ne va pas tarder à toucher. Bon, long débat à venir je crois... Je te souhaite de passer un bon samedi et à bientôt


cepheides 28/03/2010 13:47


Bonjour Thierry. Je pense que la réponse est entre les deux : l'Homme n'abandonnera certainement pas ses sources de profit, fussent-elles susceptibles de mettre en
péril l'équilibre de la Terre mais, d'un autre côté, il lui faudra composer avec la réalité sans laquelle il ne sert à rien d'accumuler les dits-profits... Je suis persuadé que l'Homme - comme
beaucoup d'espèces vivantes - est capable de s'adapter à des conditions extrêmes... du moins un certain temps, alors...


tiot le chti 26/03/2010 15:45


salut
Je me demande vers quel genre évoluera l'être humain à moins qu'il disparaisse ?
Très intéressant ton sujet
bonne soirée


cepheides 26/03/2010 17:52


Eh bien Tiot, pour être franc, je me le demande aussi...


bernard 19/03/2010 13:40


l'évolution .. oui irréversible
Bon we
Bien à toi !


P'tite Marie 18/03/2010 14:09


Bonjour Céphéides ! J'ai découvert votre blog par hasard et je me suis particulièrement intéresser à l'évolution dont je ne savaispas grand chose. Je dois avouer que ça m'a drolement fait
réfléchir. Je n'étais pas une grande fan des religions (n'importe laquele) mais maintenant je n'ai plus de doute. La science nous montre bien que la nature se moque bien des humains qu'on est et
nous montre que, en dehors du hasard et de la matière dont nous somme fait, il n' y arien que des histoires à dormir debout et des fantaisies dont le seul but est de nous rassurer. moi, c'est la
vérité - pas les fantaisies - qui me rassure ! Merci donc pour vos articles parfois un peu compliquer à comprendre mais si passionants...


cepheides 19/03/2010 17:03


Il est certain que les religions - toutes les religions - ont ceci en commun qu'elles prétendent que le corps (et l'esprit) ne sont qu'une partie de l'être humain :
l'âme (le plus souvent) est une dimension qui subsiste lorsque les fonctions organiques ont disparu. Dès lors, elles peuvent proposer un au-delà (de la mort) qui autorise une survie, et donc un
devenir. Elles sont donc toutes organisées autour d'un "créateur" et s'inspirent en conséquence toutes plus ou moins du créationnisme : nous sommes alors dans le domaine philosophique qui est
différent de ce que peut être une approche scientifique pure. Depuis Darwin, l'approche scientifique méticuleuse s'organise autour de l'évolutionnisme qu'il est aujourd'hui difficile de contester
tant les preuves en sa faveur sont nombreuses et c'est là que le bât blesse car les observations ne cadrent absolument pas avec le créationnisme, indispensable aux religions...  Dès lors, à
chacun d'entre nous de faire le tri.


Carême-Prenant 16/03/2010 15:30


Excellent votre article ! Je me pose une question : vous affirmez que l'évolution est irréversible; est-ce à dire que deux espèces qui se sont séparées au point de ne plus être inter-fécondables ne
pourront plus jamais se rejoindre et fusionner (je pense à certains oiseaux ou insectes notamment)? En d'autres termes qu'une "spéciation" est irréversible ? Merci pour votre réponse. J'attends
avec impatience de nouveaux articles sur le sujet. Cordialement. CM


cepheides 18/03/2010 13:58


En effet, l'évolution est irréversible : à partir du moment où deux espèces sont devenues incapables de se reproduire entre elles, il n'y a aucune chance pour qu'on
revienne à l'état antérieur; les gènes responsables des différences survenues par modification du milieu rendent impossibles un tel retour en arrière. Si l'une des deux espèces retrouve
l'environnement de l'autre et même si - en apparence - les caractères morphologiques des uns et des autres finissent par se ressembler fortement, ce sera suite à un mécanisme convergent reposant
sur des patrimoines génétiques différents. Bien sûr, on peut avancer que, en théorie, un retour en arrière est possible : il faudrait pour cela que chacune des nouvelles espèces retrouve par hasard
le patrimoine génétique d'origine mais autant dire que cette éventualité approche le zéro absolu. Même dans cette éventualité plus qu'improbable, on n'aurait pas le droit de parler de "retour en
arrière", les mutations génétiques ayant quand même continuer à faire avancer les espèces...


Henri L 11/03/2010 14:44


Merci pour ce nouvel intéressant article. En somme si je comprends bien :
* c'est par hasard qu'une mutation apparaît et selon l'environnement cette dernière est retenue ou non en fonction de l'avantage qu'elle procure à son possesseur ;
* c'est par hasard que seules certaines combinaisons génétiques sont issues des parents alors que bien plus sont potentiellement possibles (ce que vous appelez le dérive)
* et c'est encore par hasard que les populations échangent leurs gènes "au hasard" de leurs rencontres.
Si l'on ajoute un de vos précédents écrits sur la forte possibilité du hasard en biologie (dans la formation de nos molécules), cela met effectivement le hasard au centre de tout. Pourtant, il y
peu encore, les scientifiques nous expliquaient que tout était déterminisme et matière... Comment expliquez-vous cet apparent paradoxe ?


cepheides 12/03/2010 17:52



Bonjour Henri L et merci de votre fidélité. Le paradoxe que vous citez n'en est pas un. En réalité, on parle de la même chose mais cela dépend du niveau on se
trouve. Le hasard est ici la probabilité pour qu'une série de faits se succèdent afin de voir apparaître un événement. Par exemple, dans le cas de la sélection d'un spermatozoïde lors d'une
fécondation, il est certain que cette sélection dépend bien d'un enchaînement de phénomènes physico-chimiques : capacité du spermatozoïde à être très mobile, facilitation par le milieu plus
favorable, intervention de bien des facteurs de l'organisme (viscosité, réaction inflammatoire localisée, mouvements du corps, agressions cellulaires, régulations endocrines, etc, etc). Si l'on
connaissait tous les facteurs, on pourrait prévoir laquelle de ces gamètes sera choisie. Il n'en reste pas moins que, au départ, presque tous les spermatozoïdes ont leur chance et que c'est
l'enchaînement des faits qu'on vient d'énumérer qui va permettre le choix d'un individu particulier. La même situation se produirait-elle quelques heures plus tard qu'il est très peu probable que
le même spermatozoïde soit à nouveau sélectionné. Alors oui, en pareil cas, l'ensemble de ces faits changeants et que l'on ne connait pas peut être assimilé à du hasard.


Statistiquement, s'il existait un nombre suffisant de situations, l'ensemble des possibilités pourrait se présenter mais, dans la réalité, seul un tout petit nombre
de cas est possible : puisque les enchaînements de faits qui permettent cette sélection sont variables (et qu'on ne les connaîtra jamais totalement) on peut dire qu'il n'existe qu'une probabilité
plus ou moins grande de survenue d'un événement et que lorsque celui-ci survient, c'est le hasard qui l'a permis. Dans le sujet, "le hasard au centre de la vie", j'ai assez longuement développé
cette problématique. 


Ce qu'il faut retenir de tout ça c'est que pour une situation donnée, la solution trouvée par la nature dépend des événements du moment. Comme ces événements ne
reviennent jamais tout à fait à l'identique, on comprend que l'évolution ne repasse jamais par le même chemin (sauf coïncidence hautement improbable et statistiquement égale à zéro). En
conclusion, rien n'échappe à la matière mais son organisation relève souvent du hasard, c'est à dire de l'inconnu statistique.



bernard 10/03/2010 20:23


Darwin .. la théorie de l'évolution .. c'est passionnant
Bien à toi !


rachel dupin 07/03/2010 17:18


Encore un excellent article....


cepheides 08/03/2010 15:12


Merci !


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