COÉVOLUTION: THÉORIE, TYPES ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

La coévolution est un changement évolutif réciproque qui implique deux espèces ou plus. Le phénomène résulte de l'interaction entre eux. Les différentes interactions qui se produisent entre les organismes - concurrence, exploitation et mutualisme - ont des conséquences importantes dans l'évolution et la diversification des lignées en question.

Quelques exemples de systèmes évolutifs sont la relation entre les parasites et leurs hôtes, les plantes et herbivores qui s'en nourrissent, ou les interactions antagonistes qui se produisent entre les prédateurs et leurs proies.

Source: Brocken Inaglory

La co-évolution est considérée comme l'un des phénomènes responsables de la grande diversité que nous admirons aujourd'hui, produite par les interactions entre espèces.

En pratique, prouver qu'une interaction est un événement de coévolution n'est pas une tâche facile. Bien que l'interaction entre deux espèces soit apparemment parfaite, ce n'est pas une preuve fiable du processus coévolutionnaire.

Une approche consiste à utiliser des études phylogénétiques pour tester s'il existe un modèle similaire de diversification. Dans de nombreux cas, lorsque les phylogénies de deux espèces sont congruentes, on suppose qu'il y a coévolution entre les deux lignées.

Types d'interaction

Avant d'approfondir les questions liées à la coévolution, il est nécessaire de mentionner les types d'interactions qui se produisent entre les espèces, car celles-ci ont des conséquences évolutives très importantes.

Compétition

Les espèces peuvent entrer en compétition et cette interaction entraîne des effets négatifs sur la croissance ou la reproduction des individus impliqués. La compétition peut être intraspécifique, si elle se produit entre des membres de la même espèce, ou interspécifique, lorsque les individus appartiennent à des espèces différentes.

En écologie, le "principe d'exclusion compétitive" est utilisé. Ce concept propose que les espèces qui se disputent les mêmes ressources ne peuvent pas rivaliser de manière stable si le reste des facteurs écologiques reste constant. En d'autres termes, deux espèces n'occupent pas la même niche.

Dans ce type d'interaction, une espèce finit toujours par exclure l'autre. Ou ils sont divisés en une certaine dimension de la niche. Par exemple, si deux espèces d'oiseaux se nourrissent de la même chose et ont les mêmes aires de repos, pour continuer à coexister, elles peuvent avoir leurs pics d'activité à des moments différents de la journée.

Exploitation

Un deuxième type d'interaction entre les espèces est l'exploitation. Ici, une espèce X stimule le développement d'une espèce Y, mais ce Y inhibe le développement de X. Des exemples typiques incluent les interactions entre prédateur et proie, les parasites avec les hôtes et les plantes avec les herbivores.

Dans le cas des herbivores, il y a une évolution constante des mécanismes de détoxification face aux métabolites secondaires que la plante produit. De même, la plante évolue plus efficacement en toxines pour les chasser.

La même chose est vraie dans l'interaction prédateur-proie, où les proies améliorent constamment leur capacité à s'échapper et les prédateurs augmentent leurs capacités d'attaque.

Mutualisme

Le dernier type de relation implique un avantage, ou une relation positive pour les deux espèces qui participent à l'interaction. On parle alors d'une «exploitation réciproque» entre les espèces.

Par exemple, le mutualisme entre les insectes et leurs pollinisateurs se traduit par des avantages pour les deux: les insectes (ou tout autre pollinisateur) bénéficient des nutriments des plantes, tandis que les plantes gagnent en dispersion de leurs gamètes. Les relations symbiotiques sont un autre exemple bien connu de mutualisme.

Définition de la coévolution

La co-évolution se produit lorsque deux espèces ou plus influencent l'évolution de l'autre. À proprement parler, la coévolution fait référence à l'influence réciproque entre les espèces. Il est nécessaire de le distinguer d'un autre événement appelé évolution séquentielle, car il y a généralement confusion entre les deux phénomènes.

L'évolution séquentielle se produit lorsqu'une espèce a un effet sur l'évolution de l'autre, mais la même chose ne se produit pas dans l'autre sens - il n'y a pas de réciprocité.

Le terme a été utilisé pour la première fois en 1964 par les chercheurs Ehrlich et Raven.

Les travaux d'Ehrlich et Raven sur l'interaction entre les lépidoptères et les plantes ont inspiré des recherches successives sur la «coévolution». Cependant, le terme s'est déformé et a perdu son sens avec le temps.

Cependant, la première personne à mener une étude sur la coévolution entre deux espèces fut Charles Darwin, quand dans L'Origine des espèces (1859) il mentionna la relation entre les fleurs et les abeilles, bien qu'il n'utilise pas le mot " coévolution »pour décrire le phénomène.

Définition de Janzen

Ainsi, dans les années 60 et 70, il n'y avait pas de définition spécifique, jusqu'à ce que Janzen en 1980 publie une note qui parvient à corriger la situation.

Ce chercheur a défini le terme de coévolution comme: «une caractéristique des individus d'une population qui change en réponse à une autre caractéristique des individus d'une seconde population, suivie d'une réponse évolutive dans la seconde population au changement produit dans la première».

Bien que cette définition soit très précise et visait à clarifier les ambiguïtés possibles du phénomène coévolutionnaire, elle n'est pas pratique pour les biologistes, car elle est difficile à prouver.

De la même manière, une simple coadaptation n'implique pas un processus de coévolution. En d'autres termes, l'observation d'une interaction entre les deux espèces n'est pas une preuve solide pour garantir que nous sommes confrontés à un événement de coévolution.

Conditions pour que la coévolution se produise

Il y a deux conditions pour que le phénomène de coévolution ait lieu. L'une est la spécificité, puisque l'évolution de chaque caractéristique ou trait d'une espèce est due aux pressions sélectives imposées par les caractéristiques des autres espèces impliquées dans le système.

La deuxième condition est la réciprocité - les personnages doivent évoluer ensemble (pour éviter toute confusion avec l'évolution séquentielle).

Théories et hypothèses

Il existe quelques théories liées aux phénomènes de coévolution. Parmi elles, les hypothèses de la mosaïque géographique et celle de la reine rouge.

Hypothèse de la mosaïque géographique

Cette hypothèse a été proposée en 1994 par Thompson, et considère les phénomènes dynamiques de coévolution qui peuvent se produire dans différentes populations. En d'autres termes, chaque zone géographique ou région présente ses adaptations locales.

Le processus migratoire des individus joue un rôle fondamental, car l'entrée et la sortie des variants tendent à homogénéiser les phénotypes locaux des populations.

Ces deux phénomènes - adaptations locales et migrations - sont les forces responsables de la mosaïque géographique. Le résultat de l'événement est la possibilité de trouver différentes populations dans différents états coévolutionnaires, puisque chacune suit sa propre trajectoire dans le temps.

Grâce à l'existence de la mosaïque géographique, la tendance des études de coévolution menées dans différentes régions mais avec la même espèce à être incompatibles entre elles ou dans certains cas, contradictoires peut être expliquée.

Hypothèse de la reine rouge

L'hypothèse de la reine rouge a été proposée par Leigh Van Valen en 1973. Le chercheur s'est inspiré du livre de Lewis Carrol, Alice Through the Looking Glass. Dans un passage de l'histoire, l'auteur raconte comment les personnages courent aussi vite qu'ils le peuvent et restent toujours au même endroit.

Van Valen a développé sa théorie basée sur la probabilité constante d'extinction subie par les lignées d'organismes. Autrement dit, ils ne sont pas capables de «s'améliorer» avec le temps et la probabilité d'extinction est toujours la même.

Par exemple, les prédateurs et les proies vivent une course aux armements constante. Si le prédateur améliore sa capacité d'attaque de quelque manière que ce soit, la proie devrait s'améliorer dans une mesure similaire - si cela ne se produit pas, elle peut disparaître.

La même chose se produit dans la relation des parasites avec leurs hôtes ou chez les herbivores et les plantes. Cette amélioration constante des deux espèces impliquées est connue sous le nom d'hypothèse de la reine rouge.

Les types

Coévolution spécifique

Le terme «coévolution» comprend trois types de base. La forme la plus simple est appelée "coévolution spécifique", où deux espèces évoluent en réponse à l'autre et vice versa. Par exemple, une seule proie et un seul prédateur.

Ce type d'interaction donne lieu à une course aux armements évolutive, qui se traduit par une divergence de certains traits ou peut également produire une convergence d'espèces mutualistes.

Ce modèle spécifique, où peu d'espèces sont impliquées, est le mieux adapté pour démontrer l'existence de l'évolution. Si les pressions sélectives ont été suffisamment fortes, il faut s'attendre à l'apparition d'adaptations et de contre-adaptations chez l'espèce.

Coévolution diffuse

Le second type est appelé "coévolution diffuse", et il se produit lorsque plusieurs espèces sont impliquées dans l'interaction et que les effets de chaque espèce ne sont pas indépendants. Par exemple, la variation génétique de la résistance d'un hôte contre deux espèces différentes de parasites pourrait être liée.

Ce cas est beaucoup plus fréquent dans la nature. Cependant, il est beaucoup plus difficile à étudier que la coévolution spécifique, car l'existence de plusieurs espèces impliquées rend les conceptions expérimentales très difficiles.

Fuite et rayonnement

Enfin, nous avons le cas de «fuite et radiation», où une espèce évolue un type de défense contre un ennemi, en cas de succès cela peut proliférer et la lignée peut être diversifiée, puisque la pression de l'espèce ennemie n'est pas si forte.

Par exemple, lorsqu'une espèce végétale fait évoluer un certain composé chimique qui s'avère très efficace, elle peut se libérer de la consommation de divers herbivores. Par conséquent, la lignée de la plante peut être diversifiée.

Exemples

Les processus co-évolutifs sont considérés comme la source de la biodiversité de la planète Terre. Ce phénomène très particulier a été présent dans les événements les plus importants de l'évolution des organismes.

Nous allons maintenant décrire des exemples très généraux d'événements de coévolution entre différentes lignées puis nous parlerons de cas plus spécifiques au niveau des espèces.

Origine des organites chez les eucaryotes

L'un des événements les plus importants de l'évolution de la vie a été l'innovation de la cellule eucaryote. Celles-ci se caractérisent par un vrai noyau délimité par une membrane plasmique et présentant des compartiments subcellulaires ou organites.

Il existe des preuves très solides soutenant l'origine de ces cellules par coévolution avec des organismes symbiotiques qui ont cédé la place aux mitochondries actuelles. Cette idée est connue sous le nom de théorie endosymbiotique.

Il en va de même pour l'origine des plantes. Selon la théorie endosymbiotique, les chloroplastes sont nés grâce à un événement de symbiose entre une bactérie et un autre organisme plus grand qui a fini par engloutir le plus petit.

Les deux organites - les mitochondries et les chloroplastes - ont certaines caractéristiques qui rappellent les bactéries, telles que le type de matériel génétique, l'ADN circulaire et leur taille.

L'origine du système digestif

Le système digestif de nombreux animaux est un écosystème entier habité par une flore microbienne extrêmement diversifiée.

Dans de nombreux cas, ces micro-organismes jouent un rôle crucial dans la digestion des aliments, en aidant à la digestion des nutriments et dans certains cas, ils peuvent synthétiser des nutriments pour l'hôte.

Relations coévolutionnaires entre le bébé oiseau et la pie

Chez les oiseaux, il existe un phénomène très particulier, lié à la ponte des œufs dans les nids d'autres personnes. Ce système de coévolution est composé du crialo (Clamator glandarius) et de son espèce hôte, la pie (Pica pica).

La ponte de l'œuf ne se fait pas au hasard. En revanche, les veaux choisissent les couples de pies qui investissent le plus dans les soins parentaux. Ainsi, le nouvel individu recevra de meilleurs soins de la part de ses parents adoptifs.

Comment faites-vous? Utilisation des signaux liés à la sélection sexuelle de l'hôte, comme un nid plus grand.

En réponse à ce comportement, les pies ont diminué la taille de leur nid de près de 33% dans les zones où vivent les jeunes. De même, ils ont également une défense active des soins du nid.

La couvée est également capable de détruire les œufs de la pie, pour favoriser l'élevage de ses poussins. En réponse, les pies ont augmenté le nombre d'œufs par nid pour augmenter leur efficacité.

L'adaptation la plus importante est de pouvoir reconnaître l'œuf parasite afin de l'expulser du nid. Bien que les oiseaux parasites aient développé des œufs très similaires à ceux des pies.

Références

1. Darwin, C. (1859). Sur les origines des espèces au moyen de la sélection naturelle. Murray.
2. Freeman, S. et Herron, JC (2002). Analyse évolutive. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Évolution. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). Quand est-ce la coévolution. Evolution, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., et Kilner, RM (2003). Escalade d'une course aux armements coévolutionnaire par le rejet de l'hôte des jeunes parasites du couvain. Nature, 422 (6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evolution: la base de la biologie. Projet sud.