ÉVOLUTION BIOLOGIQUE: THÉORIES, PROCESSUS, PREUVES ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

L' évolution biologique est la modification des propriétés de groupes d'organismes au cours des générations. Les groupes d'organismes de la même espèce sont appelés «populations biologiques».

En substance, la théorie néo-darwinienne moderne de l'évolution dit que l'évolution consiste en un changement progressif des formes de vie. Cela a commencé - vraisemblablement - avec une molécule capable de se répliquer il y a environ 3,5 milliards d'années.

Source: chensiyuan

Au fil du temps, une ramification des lignées s'est produite et des espèces nouvelles et diverses ont émergé. Les mécanismes de ce changement évolutif sont la sélection naturelle et la dérive génétique.

La biologie évolutive cherche à comprendre l'origine de la diversité biologique et comment elle est maintenue. Comme il s'agit d'une science centrale en biologie, elle est généralement considérée comme une pensée unificatrice, qui intègre les différentes disciplines des sciences biologiques.

Cette propriété unificatrice de la biologie évolutionniste a été marquée dans la célèbre phrase de Théodose Dobzhansky: «rien n'a de sens en biologie, sauf à la lumière de l'évolution».

Aujourd'hui, la biologie évolutive a bénéficié de toutes les avancées de la science, permettant la reconstruction des phylogénies à l'aide de nombreux caractères moléculaires et de puissantes analyses statistiques.

Quel est le processus évolutif?

L'évolution est un terme dérivé des racines latines evolvere, qui se traduit par le déploiement ou la révélation d'un potentiel caché. Aujourd'hui, le mot évolution évoque simplement un changement. Il fait probablement partie de notre lexique quotidien de se référer aux changements d'un objet ou d'une personne.

Cependant, l'évolution biologique fait référence à des changements dans des groupes d'organismes au fil des générations. Cette définition générale de l'évolution est utilisée par Futuyma (2005). Il est important de noter que les organismes en tant qu'individus n'évoluent pas, contrairement aux groupes d'organismes.

En biologie, l'ensemble des individus d'une même espèce qui coexistent dans le temps et l'espace sont appelés populations. Pour qu'un changement dans une population soit considéré comme évolutif, il doit être transmis d'une génération à l'autre via le matériel génétique.

Théories scientifiques de l'évolution

Depuis des temps immémoriaux, l'être humain a éprouvé une curiosité intrinsèque sur l'origine de la vie et l'existence de l'énorme diversité que présentent les êtres organiques.

Le naturaliste britannique Charles Darwin (1809-1882) ayant eu un impact significatif sur le développement de cette science, nous examinerons les théories proposées avant et après ses contributions.

Avant Darwin: créationnisme et immuabilité des espèces

Avant Darwin, les naturalistes et autres scientifiques étaient caractérisés par une pensée créationniste concernant l'origine des espèces.

Des visions essentialistes ont été traitées, où chaque espèce avait une essence immuable et la variation que nous avons observée dans le groupe était uniquement due aux imperfections de l'être. Cette conception a été traitée au temps de Platon et d'Aristote.

Plus tard, les chrétiens ont commencé à interpréter littéralement les passages de la Bible, comprenant que les êtres organiques ont été créés en un seul événement par une entité surnaturelle. Cette conception ne permettait pas de changer les espèces au fil du temps, puisqu'elles avaient été créées sous la perfection divine.

Au 18ème siècle, le but des naturalistes était de cataloguer le plan divin que Dieu avait créé. Par exemple, Linné a jeté les bases de la taxonomie actuelle en suivant cette ligne de pensée.

Plus tard, ce point de vue a été contesté par divers penseurs. La théorie pré-darwinienne la plus pertinente de l'époque a été formulée par Jean Baptiste Lamarck. Pour lui, chaque espèce est née individuellement par génération spontanée et était capable de «progresser» ou de s'améliorer avec le temps.

L'un des principes les plus pertinents établis par Lamarck était l'héritage des caractères acquis. Ce naturaliste croyait que les différents traits que nous acquérons tout au long de notre vie pouvaient être transmis à notre progéniture.

Par exemple, selon la vision lamarkienne, un bodybuilder qui travaille dur tous ses groupes musculaires, devait avoir des enfants aux muscles développés. Le même principe s'appliquerait à la non-utilisation des organes.

Les contributions de Darwin et Wallace à la biologie évolutive: la sélection naturelle

Le nom de Charles Darwin apparaît dans la plupart des textes de biologie, quelle que soit sa spécialité. Darwin a révolutionné la biologie, et la science en général, dans une mesure incroyable - comparable, par exemple, aux contributions de Newton.

Dans sa jeunesse, Darwin a gardé une pensée fidèle aux enseignements bibliques. Cependant, accompagné d'une pensée religieuse, Darwin a manifesté un intérêt pour les sciences naturelles, c'est pourquoi il s'est entouré des esprits scientifiques les plus brillants du moment.

Le voyage sur le Beagle

La vie de Darwin a pris un tournant quand, à un âge précoce, il a commencé un voyage à bord du HMS Beagle, un navire britannique qui explorerait différentes régions d'Amérique du Sud. Après un voyage qui a duré quelques années, Darwin a observé et collecté une énorme diversité de faune et de flore sud-américaines.

Grâce à sa situation financière optimale, Darwin a pu consacrer sa vie exclusivement à ses travaux en sciences biologiques. Après de longues méditations - et aussi des conférences sur l'économie - Darwin a produit sa théorie de la sélection naturelle.

La sélection naturelle est une idée simple et puissante, étant un mécanisme évolutif important - mais pas le seul, comme nous le verrons plus tard.

Cette idée n'a pas été uniquement déduite par Darwin. Un jeune naturaliste nommé Alfred Wallace est venu indépendamment avec des idées très similaires. Wallace a communiqué avec Darwin, et les deux ont présenté ensemble la théorie de l'évolution par sélection naturelle.

L'origine des espèces

Plus tard, Darwin présente son chef-d'œuvre: "L'Origine des espèces", qui déploie sa théorie en détail et avec des preuves solides. Ce livre a six éditions sur lesquelles Darwin a travaillé tout au long de sa vie.

La théorie de la sélection naturelle soutient que s'il existe une variation utile et héréditaire dans une population d'individus, il y aura une reproduction différentielle entre les détenteurs de la caractéristique. Celles-ci auront tendance à générer plus de descendants, augmentant ainsi la fréquence du trait dans la population.

En outre, Darwin a également proposé une ascendance commune: toutes les espèces ont divergé au cours du temps d'évolution d'un ancêtre commun. Ainsi, tous les êtres organiques peuvent être représentés dans le grand arbre de vie.

Après Darwin: néo-darwinisme et synthèse

Immédiatement après la publication de "The Origin", une grande controverse éclate parmi les scientifiques les plus importants de l'époque. Cependant, au fil des années, la théorie a été progressivement acceptée.

Il y avait des biologistes qui n'ont jamais accepté les idées darwiniennes, ils ont donc généré leurs propres théories évolutionnistes, aujourd'hui presque complètement discréditées. Des exemples en sont le néo-lamarkisme, l'orthogenèse et le mutationisme, entre autres.

Entre les années 30 et 40, toutes les théories anti-darwiniennes ont été abandonnées avec l'avènement de la synthèse évolutionnaire. Cela consistait en l'union des idées darwiniennes avec les contributions d'une série de généticiens et de paléontologues tels que Fisher, Haldane, Mayr et Wright, entre autres.

La synthèse a réussi à unifier les théories évolutionnistes avec des principes génétiques corrects, car l'une des difficultés que Darwin a dû éprouver au cours de son travail était l'ignorance des gènes en tant que particules de l'hérédité.

Preuve de l'évolution: juste une théorie?

Aujourd'hui, l'évolution biologique est un fait étayé par des preuves solides et abondantes. Bien que les biologistes ne doutent pas de la véracité du processus, dans la vie de tous les jours, nous entendons dire que l'évolution n'est «qu'une théorie» - avec des connotations péjoratives.

Ce malentendu vient du fait que le terme «théorie» a des significations différentes en science et dans la vie quotidienne. Pour la plupart des gens, une théorie est une prédiction incertaine d'un fait, caractérisée par une base faible. Pour un scientifique, une théorie est un ensemble d'idées cohérentes et correctement structurées.

En suivant cet ordre d'idées, nous pouvons conclure que l'évolution est un fait et qu'il existe des mécanismes pour l'expliquer, comme la théorie de la sélection naturelle. Les preuves les plus remarquables du processus évolutif sont les suivantes.

Homologie

Deux processus ou structures sont homologues si ledit trait a été hérité directement d'un ancêtre commun. En biologie évolutionniste, l'homologie est un point fondamental, car ce sont les seules caractéristiques qui permettent de reconstruire les relations ancêtres-descendants entre les groupes.

Homologies morphologiques

Un exemple très célèbre d'homologie est celui des os des membres des tétrapodes. Prenons trois animaux qui diffèrent dans leur mode de locomotion pour comprendre pourquoi l'homologie est une preuve solide du processus évolutif: les humains, les baleines et les chauves-souris.

Ces trois groupes partagent un plan structurel de base dans leurs membres antérieurs, car ils l'ont hérité d'un ancêtre commun. Autrement dit, un tétrapode ancestral avait un humérus, suivi d'un radius et d'un cubitus, et enfin une série de phalanges.

Il n'y a aucune raison fonctionnelle pour laquelle trois animaux aux modes de vie aussi disparates devraient partager le même plan d'os dans leurs membres.

Si la vie a été conçue, il n'y a aucune raison de construire un organisme aquatique, volant et terrestre avec le même plan. Aucun ingénieur, aussi inexpérimenté soit-il, ne créerait un organisme volant et un organisme nageur de la même manière.

La manière la plus logique d'expliquer cela est par l'ascendance commune. Tous trois ont hérité de ce plan structurel d'un ancêtre et ont subi les modifications adaptatives que nous voyons aujourd'hui: ailes, nageoires et bras.

Homologies moléculaires

Les homologies ne se limitent pas aux caractéristiques anatomiques d'un être vivant. Ils peuvent également être mis en évidence au niveau moléculaire. L'information génétique des êtres vivants est stockée dans l'ADN et est traduite sous forme de triplets: trois nucléotides correspondent à un acide aminé.

Une homologie moléculaire universelle est la lecture de ce code génétique, puisque pratiquement tous les êtres organiques partagent ce langage - bien qu'il y ait des exceptions très spécifiques.

Les archives fossiles

Lorsque Darwin propose sa théorie de la sélection naturelle, il soutient que toutes les formes de transition graduelle ne sont pas présentes dans les archives fossiles parce qu'elles sont incomplètes. En revanche, les opposants aux idées darwiniennes voient la discontinuité du dossier comme une preuve contre la théorie.

Il faut se rappeler que le processus de fossilisation d'un être organique est un événement improbable, couplé à la probabilité qu'un spécimen se retrouve en bon état. Pour ces raisons, moins de 1% de toutes les formes qui ont jamais vécu sont représentées dans les archives fossiles.

Malgré cela, des fossiles très bien conservés ont été trouvés qui servent de «fenêtre sur le passé». L'un des plus célèbres est l'Archaeopteryx. Dans ce fossile, les caractéristiques intermédiaires entre un reptile et un oiseau ressortent. De même, nous avons plusieurs fossiles d'hominidés qui nous ont permis de reconstruire l'évolution des humains.

Certaines théories alternatives ont été proposées pour expliquer la discontinuité du registre, comme la théorie de l'équilibre ponctué.

Biogéographie

Bien que l'évolution soit soutenue par des preuves provenant de nombreuses branches du savoir, c'est la biogéographie qui a convaincu Darwin de la véracité du processus évolutif.

La distribution des organismes vivants sur la planète Terre n'est pas homogène, et de nombreux aspects de ce modèle peuvent être expliqués par la théorie de l'évolution - et non par l'hypothèse de création spéciale.

Lorsque nous examinons la faune des îles océaniques (éléments isolés n'ayant jamais été en contact avec le continent), nous constatons que la composition des espèces est très particulière. Par exemple, cela peut être vu sur les îles situées dans l'Atlantique Nord, appelées les îles Bermudes.

Les vertébrés (non marins) originaires de la région sont très peu nombreux, principalement des oiseaux, des chauves-souris migratrices et des lézards, entre autres. Certaines de ces espèces présentent une relation significative avec la faune d'Amérique du Nord. D'autres, pour leur part, sont endémiques à l'île et ne se trouvent dans aucune autre région.

Ce schéma de distribution est compatible avec les processus évolutifs, puisque la zone est spécifiquement colonisée par des animaux capables de voler et de se disperser sur de grandes distances.

L'évolution en action: exemple d'évolution

Un autre malentendu dans la biologie évolutionniste est qu'il est lié à un processus extrêmement lent.

S'il est vrai que pour obtenir des adaptations complexes telles que des mâchoires puissantes ou des yeux avec une excellente vision, il faudrait attendre quelques millions d'années, il existe certains processus évolutifs que nous pouvons observer de nos propres yeux dans un laps de temps relativement court.

Ensuite, nous analyserons le cas de la teigne Biston betularia comme exemple d'évolution en action. Plus tard, nous parlerons de la résistance aux antibiotiques et aux pesticides, un autre exemple d'évolution que nous pouvons observer en peu de temps.

Mélanisme industriel et

L'un des exemples les plus marquants de la biologie évolutionniste est le mélanisme industriel. Ce phénomène a été documenté pendant la révolution industrielle et a réussi à établir une relation entre la variation de la coloration de la teigne Biston betularia et la contamination de son habitat.

Le papillon a deux morphologies: une claire et une sombre. Avant la contamination, la variante dominante était le papillon de nuit léger, probablement parce qu'il était perché sur l'écorce claire des bouleaux et pouvait passer inaperçu des prédateurs potentiels - les oiseaux.

Avec l'avènement de la révolution industrielle, la pollution a atteint des niveaux significatifs. L'écorce des arbres a commencé à prendre une couleur de plus en plus sombre et cela a généré un changement dans les fréquences des variantes claires et sombres des papillons de nuit.

Le papillon sombre a été la variante dominante pendant un certain temps, car il pouvait mieux se cacher dans l'écorce noircie.

Par la suite, des programmes d'assainissement de l'environnement ont été mis en œuvre pour contribuer à réduire la pollution de l'environnement. Grâce à l'efficacité de ces programmes, les arbres ont commencé à retrouver leur couleur caractéristique d'origine.

Comme nous pouvons le deviner, la fréquence des papillons de nuit a de nouveau changé, la variante claire étant la principale. Ainsi, le processus évolutif a été documenté sur une période de 50 ans.

Mécanismes d'évolution

L'évolution biologique est un processus qui comporte deux étapes: la génération de la variation puis la reproduction différentielle des variations, soit par sélection naturelle, soit par dérive génétique. Pour cette raison, les termes sélection naturelle et évolution ne doivent pas être utilisés de manière interchangeable - car ils ne le sont pas.

Du point de vue de la génétique des populations, l'évolution est le changement des fréquences alléliques au cours du temps au sein d'une population. Ainsi, les forces qui changent les fréquences des allèles sont la sélection, la dérive, la mutation et la migration.

Sélection naturelle

Comme nous l'avons mentionné précédemment, la plus grande contribution de Darwin à la biologie a été de proposer la théorie de la sélection naturelle. Cela a été fortement mal interprété et déformé par les médias, l'associant à des phrases erronées telles que: «survie du plus apte».

Conditions pour que la sélection naturelle se produise

La sélection naturelle est une idée simple, avec des résultats magnifiques. Si un système répond aux caractéristiques suivantes, il évoluera - inévitablement - par sélection naturelle:

Applications de la biologie évolutive

La biologie évolutive a un certain nombre d'applications, à la fois pour la médecine, l'agriculture, la biologie de la conservation et pour d'autres disciplines.

Médicament

La théorie de l'évolution est une science essentielle dans le domaine de la médecine. Par exemple, il nous permet de prédire le résultat de l'utilisation aveugle d'antibiotiques pour le traitement des maladies infectieuses.

Lorsque nous appliquons inutilement un antibiotique ou ne terminons pas le traitement médical, nous éliminerons les variantes non résistantes, mais les individus résistants augmenteront leur fréquence dans la population bactérienne.

Actuellement, la question de la résistance bactérienne à la plupart des antibiotiques est un sujet d'intérêt et de préoccupation à l'échelle mondiale. La sensibilisation à l'utilisation des antibiotiques est un moyen d'atténuer cette complication.

Par exemple, la bactérie Staphylococcus aureus est courante dans les salles d'opération et provoque des infections chez les patients lors des chirurgies.

Aujourd'hui, les bactéries sont totalement résistantes à un certain nombre d'antibiotiques, tels que la pénicilline, l'ampicilline et les médicaments apparentés. Bien que de nouveaux antibiotiques aient été générés pour le contrer, les médicaments sont de moins en moins efficaces.

La crise de résistance est l'un des exemples les plus dramatiques de l'évolution, que nous pouvons observer de nos propres yeux, elle sert donc également de preuve du processus évolutif.

L'agriculture et l'élevage

Le même principe évolutif peut être extrapolé à l'utilisation de pesticides pour l'élimination des ravageurs, dans les cultures ayant une importance économique significative. Si le même type de pesticide est appliqué pendant une longue période, nous favoriserons l'augmentation des variantes résistantes.

De même, les agriculteurs cherchent à obtenir les «meilleurs» animaux qui maximisent la production (de lait, de viande, etc.). Ces éleveurs sélectionnent les individus qu'ils trouvent les plus utiles en termes pratiques. Au fil des générations, les individus ressemblent de plus en plus à ce que les humains désirent.

Ce processus de sélection artificielle humaine ressemble à la sélection naturelle, en termes de succès reproductif différentiel. Avec la différence notable que dans la nature il n'y a pas d'entité de sélection.

Biologie de la conservation

Sur les questions de conservation, comprendre des phénomènes tels que les «goulots d'étranglement» et la diminution de la condition physique causée par la consanguinité permet de les éviter et de générer des plans de conservation qui améliorent la forme physique et maintiennent la population «en bonne santé».

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