14 Quelques éléments des théories modernes de l'évolution.

Objectifs : Devenir capable de

Mots et concepts clefs :

mutation chromosomes
reproduction sexuée code génétique
protéine ADN
mutation inutile adaptation
polymorphisme
sélection des comportements
 

Introduction

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La théorie de la sélection naturelle de Darwin a été largement complétée par les acquis ultérieurs de la science ; parmi ceux-ci, la génétique mendélienne qui permit de comprendre le mode de transmission des caractères, mais aussi le mutationnisme, introduit par De Vries, puis la génétique des populations, la biochimie, les mathématiques, la zoologie,... Les théories actuelles de l'évolution réalisent une synthèse entre ces différents domaines. Nous ne présenterons ici qu'une sélection de différents arguments de ces théories. Le lecteur se souviendra que toute sélection est forcément arbitraire et réalisée en fonction d'un projet.

 

Les mutations.

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Nature des mutations.

Hugo De Vries (1848-1935) mit en évidence le phénomène de mutation. Ce botaniste hollandais découvrit au début de ce siècle que de brusques modifications peuvent apparaître dans une lignée de végétaux de souche pure ; le phénotype et, bien entendu, le génotype de certains individus se trouve altéré. Une fleur blanche apparaît soudain dans une culture de fleurs rouges de souches pures.

Les mutations présentent plusieurs caractéristiques essentielles :

1) elles se transmettent de génération en génération en respectant les lois de la génétique mendélienne, cela signifie que ce n'est pas seulement le phénotype qui présente une variation, mais que cette variation est inscrite de manière plus profonde dans l'individu : le génotype est affecté ;

2) les gènes mutés sont le plus souvent récessifs parce que déficients. Ils s'expriment rarement. Dans certains cas, cependant, le gène muté et le gène présent sur l'autre chromosome s'expriment tous les deux, provoquant la synthèse de deux enzymes différentes qui peuvent être fonctionnelles toutes les deux. C'est un cas de dominance incomplète qui permet de connaître le génotype par observation du phénotype.

3) la mutation est un phénomène naturel extrêmement rare. Il peut également être provoqué artificiellement au laboratoire par l'administration aux sujets d'expérience de substances dites mutagènes, ou encore par l'exposition aux rayonnements ionisants (radioactivité).

Les différents types de mutations.

Le type le plus simple de mutations se trouve dans une modification biochimique du message génétique. Celui-ci est contenu dans l'ADN du noyau de chaque cellule. Une petite modification dans le message porté par la molécule d'ADN et ce message peut changer de sens ou ne plus avoir de sens.

C'est le plus souvent la seconde éventualité qui se présentera. On aura dès lors un chromosome porteur d'une information aberrante, cependant que son homologue garde une information correcte. Tout se passe comme si on enlevait quelques lettres au hasard dans les mots d'une phrase. Il y a de fortes chances pour que la phrase restante ne signifie plus rien ; dans de très rares cas, la phrase aura un nouveau sens, différent du premier.

Les mutations chromosomiques sont parfois observables au microscope lorsque l'on étudie les caryotypes :

Variations sans mutations.

Des individus d'un type nouveau peuvent apparaître sans faire intervenir le phénomène de mutation. Dans le phénomène de reproduction sexuée, au moment de la fécondation se produit une recombinaison au hasard entre les chromosomes issus du mâle et de la femelle. Les individus qui en naîtront hériteront de combinaisons originales de gènes. Dans cette " loterie de l'hérédité ", certains seront avantagés grâce à la combinaison dont ils ont hérité.

On ne peut valablement considérer la transmission de tel ou de tel gène dans une population : un gène est toujours accompagné de nombreux autres. Un gène extrêmement favorable qui serait accompagné d'un gène létal ne pourra évidemment se propager. Inversement, un gène défavorable qui accompagne un gène avantageux se propagera.

Une espèce à n paires de chromosomes peut fabriquer n2 gamètes différents. Chacune de ces gamètes peut rencontrer un nombre semblable de gamètes de l'autre sexe. On conçoit que le nombre d'individus différents qui peuvent être conçus de cette manière est très grand.

Un individu d'une espèce asexuée peut être considéré comme parfaitement immortel. Pour ce genre d'espèces, la reproduction consiste en une simple division cellulaire ; les deux individus issus de cette reproduction étant strictement semblables à l'individu de départ, il n'y a pas de père et de fils. C'est le même individu qui continue son existence, de génération en génération.

L'invention de la reproduction sexuée a permis une diversification extraordinaire des espèces. Ce mécanisme de reproduction et d'évolution a cependant une contrepartie assez exigeante : afin de permettre à la nature de refaire constamment de nouvelles " inventions ", de nouvelles combinaisons de gènes, les anciennes combinaisons doivent disparaître : la mort est un phénomène inéluctable et indispensable. Si les anciennes combinaisons de gènes continuent d'exister, elles prennent la place des individus porteurs de nouvelles combinaisons, les empêchant de vivre.

La sexualité est, de manière indissociable, liée à la mort.

 

Les acquis de la génétique moléculaire.

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Les progrès de la génétique moléculaire ont permis d'améliorer le modèle de l'évolution. L'étude des protéines et de l'ADN des organismes a permis de montrer les liens qui unissent certains d'entre-eux et donc de prouver qu'ils figurent dans la même lignée évolutive.

Unicité du code génétique.

Quelle que soit la forme de vie que l'on observe, les mêmes principes régissent leur biochimie. De plus, la synthèse des protéines se fait toujours à partir de l'ADN. Quelle que soit l'espèce étudiée, on observe que le code génétique utilisé pour traduire l'ADN en protéines est le même. Ce fait plaide en faveur d'une origine unique pour toutes les formes de vie qui existent actuellement.

Étude des protéines et de l'ADN.

Plutôt que de s'intéresser aux caractères morphologiques dans l'étude comparative des espèces, on peut actuellement s'intéresser à des caractéristiques beaucoup plus fines : la structure et la séquence en acides aminés des protéines. On sait, en effet, que les protéines sont directement issues de l'ADN, caractéristique essentielle d'un organisme. C'est dans leur fonction d'enzyme que les protéines jouent leur rôle le plus important ; il existe des enzymes pour toutes les fonctions du métabolisme. Une comparaison intéressante entre des individus porterait sur les enzymes assurant tel ou tel rôle dans le métabolisme.

On observe que, dans différentes espèces, l'enzyme qui assure un rôle bien déterminé n'est pas toujours strictement la même : la séquence d'acides aminés qui la compose peut varier. Partant du principe que deux individus sont d'autant plus proches l'un de l'autre dans leur arbre généalogique que les enzymes qui assurent telle fonction sont peu différentes, on en arrive à pouvoir déterminer une distance génétique entre les individus. Si la séquence en acides aminés est très différente, on en conclut que les deux individus sont génétiquement éloignés et qu'ils ne sont donc pas proches parents.

Plus récemment encore, on a entrepris une étude comparative de l'ADN de différentes espèces. Ce travail qui permet une comparaison encore plus fine confirme et approfondit le modèle établi à partir de l'étude des protéines.

 

Quelques retouches au schéma darwinien.

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Il existe des mutations inutiles.

Selon Darwin, l'être vivant s'adapte à son milieu ; différentes expériences nous obligent cependant à admettre que de nombreuses mutations existent à l'état " potentiel " dans le génotype. Les phénomènes de résistance aux pesticides et aux antibiotiques en sont des preuves éclatantes.

Le DDT a été mis au point en 1940. D'emblée, on a fondé sur ce pesticide de très grands espoirs dans la lutte contre le paludisme ; cette maladie, transportée par le moustique anophèle, pourrait être vaincue si l'insecte était détruit. Malgré les très fortes doses d'insecticides utilisées dès 1944, on a vu la maladie régresser dans un premier temps puis revenir en force d'une manière inquiétante ces dernières années. L'étude des populations d'anophèles a montré que ces insectes résistent maintenant au DDT.

La découverte des sulfamides peu avant la seconde guerre mondiale puis la mise au point des antibiotiques a fait naître de grands espoirs dans la lutte contre certaines maladies infectieuses (tuberculose, pneumonie,...). Il a bien vite fallu déchanter lorsque l'on s'est rendu compte que les microbes résistaient de plus en plus à ces médicaments.

Dans les deux cas, certains individus résistants devaient exister dans les populations d'anophèles ou de bactéries (bien que cette mutation soit totalement inutile dans le milieu naturel) ; ces individus résistants ont résisté aux traitements qu'on leur a imposés et se sont reproduits en perpétuant leur gène de la résistance. Dès lors, les populations actuelles sont presque toutes porteuses de ce gène qui a été sélectionné de manière bien involontaire par l'homme lui-même.

Le polymorphisme est porteur d'avenir.

Ce premier exemple nous permet déjà de comprendre que, paradoxalement, il est intéressant pour une population de ne pas être totalement adaptée à son milieu naturel. En effet, si tous les individus étaient génotypiquement semblables et parfaitement adaptés à leur milieu, ni les anophèles, ni les microbes n'auraient pu résister à l'attaque menée contre eux. C'est grâce à la présence de certains " déviants " parmi eux que ces espèces ont pu survivre. Une population génétiquement pure est condamnée à mort à court terme ; par contre, si de nombreux individus dans la population présentent des mutations, elle trouvera dans son bagage génétique collectif une réponse appropriée à une contrainte qui lui est imposée par le milieu.

On connaît ainsi une mutation néfaste au premier abord chez l'être humain : les porteurs de la mutation souffrent de l'anémie à hématies falciformes. Cette maladie se caractérise chez les patients par la présence de globules rouges en forme de faucille ; cette déformation les rend incapables de transporter l'oxygène de manière efficace. Le porteur de la mutation à l'état homozygote souffre d'anémie et meurt toujours jeune. Cependant, celui qui porte le gène à l'état hétérozygote est très peu gêné par la maladie mais, de plus, il n'est pas susceptible de contracter la malaria ! On comprend donc que ce gène " anormal " soit fort répandu dans les populations africaines et asiatiques où il constitue un avantage sélectif.

Les animaux sauvages ou bâtards sont souvent plus sains que les animaux de pure race. Cette pureté de la race est obtenue en évitant les croisements avec des animaux d'autres races dans une lignée. Les éleveurs sont souvent obligés d'opérer des croisements entre les animaux de leur propre élevage qui sont souvent de proches parents. On évite ainsi l'introduction de gènes inconnus.

Il est d'observation courante que les chiens bâtards sont plus " malins " que les chiens de race, homozygotes pour de nombreux gènes. Si l'un ce ces gènes se révèle être déficient, le gène allèle ne peut prendre le relais, étant déficient lui-même.

Ce phénomène de dégénérescence était observé dans certaines familles royales ou princières où les mariages consanguins étaient la règle.

Sélection naturelle des comportements.

Ce ne sont pas seulement les caractéristiques morphologiques qui sont la cible de la sélection naturelle. Si un comportement s'avère intéressant dans la mesure où il assure un avantage à un groupe d'individus, ce comportement pourra être transmis de génération en génération.

Il faut bien distinguer les comportements qui sont dictés par les gènes de ceux qui sont transmis par apprentissage. Parmi les premiers, on classe les comportements des animaux sociaux comme les fourmis, les abeilles ou les termites qui peuvent, dès la naissance, prendre leur place dans la société. Aux niveaux plus élevés dans l'échelle de l'évolution, il peut s'agir de comportements acquis par un individu et qui les transmettent à leurs congénères. Un exemple typique très souvent cité est celui d'un comportement acquis par un groupe de macaques japonais dans l'île Koshima.

Une colonie de macaques observée de façon suivie en milieu naturel était régulièrement approvisionnée en patates douces. En 1953, une femelle de 18 mois fut aperçue pour la première fois en train de laver une patate à l'eau douce, la débarrassant d'une main du sable qui y adhérait. Cette innovation se transmit peu à peu à son groupe familial, puis à l'ensemble de la troupe. En 1962, trois singes sur quatre, parmi les jeunes de moins de 2 ans, lavaient ainsi leurs patates.

Un autre exemple célèbre est celui des mésanges anglaises qui ont appris à décapsuler les bouteilles déposées par les laitiers.

Dans la plupart des sociétés humaines, même primitives, existe l'interdit de l'inceste. Il est intéressant de noter que le même tabou est déjà observé chez la majorité des singes qui l'ont adopté naturellement. Cette règle stricte permet d'éviter une consanguinité trop forte, toujours nuisible. Nous observons ici un comportement qui a été acquis et qui se transmet de génération en génération, parce que favorable à l'espèce. Les comportements sont aussi soumis à la sélection naturelle.

La théorie neutraliste de l'évolution

Certains faits laissent à penser que la sélection naturelle ne permet pas d'interpréter l'évolution des espèces.

Des calculs effectués en génétique des populations montrent qu'une mutation isolée, même favorable, ne peut se fixer que d'une manière extrêmement lente dans une population. Or, la formation d'une espèce nouvelle demande la fixation d'un grand nombre de mutations ; on en arrive à la conclusion que toute la diversité des espèces n'aurait jamais pu se former.

D'autre part, l'observation des génotypes des êtres vivants montre un très fort polymorphisme c'est-à-dire une forte variabilité génétique : il existe une grande variété de gènes pour une même fonction. Chacun de ces gènes, provenant d'une mutation, produit une enzyme légèrement différente mais fonctionnelle. Si ces mutations étaient défavorables, tous ces gènes devraient être rapidement éliminés ; si ces mutations étaient favorables, ces gènes offrant un avantage devraient être sélectionné. Or, on observe que les mutations se propagent de génération en génération sans être éliminées ou sélectionnées de manière significative. Donc, les mutations sont sélectivement neutres : elles n'offrent ni avantage, ni inconvénient.

La théorie neutraliste, qui utilise des modèles mathématiques complexes, montre que la sélection de tel ou de tel gène est presque entièrement liée au hasard (tout en admettant que des gènes extrêmement défavorables soient éliminés).

 

Textes de travail.

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Rôle de la sexualité

La sexualité est donc considérée comme une machine à faire du différent... Le réassortiment du matériel génétique à chaque génération permet de juxtaposer rapidement des mutations favorables qui, chez les organismes dépourvus de la sexualité, resteraient séparées. Une population pourvue de la sexualité peut donc évoluer plus vite qu'une population qui en est dépourvue. A long terme, les populations sexuées peuvent survivre là où s'éteindraient des populations asexuées. De plus, les organismes à reproduction sexuée offrent une plus grande diversité de phénotypes dans leur descendance. A court terme, ils ont donc plus de chances de produire des individus adaptés aux conditions nouvelles créées par des variations de l'environnement. La sexualité fournit ainsi une marge de sécurité contre les incertitudes du milieu. C'est une assurance contre l'imprévu.

Jacob F.
Le jeu des possibles
Fayard, Paris, 1981
pp 23-24

Que faut-il entendre par l'expression " réassortiment du matériel génétique " ?

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Intérêt de la diversité

La diversité des individus qu'engendre la reproduction sexuelle dans les populations humaines est rarement prise pour ce qu'elle est : l'un des principaux moteurs de l'évolution, un phénomène naturel sans lequel nous ne serions pas de ce monde. Le plus souvent, cette diversité est considérée soit comme sujet de scandale par ceux qui critiquent l'ordre social et veulent rendre tous les individus équivalents, soit comme moyen d'oppression par ceux qui cherchent à justifier cet ordre social par un prétendu ordre naturel dans lequel ils veulent classer tous les individus en fonction de la " norme ", c'est-à-dire d'eux-mêmes. Malgré certaines affirmations, ce n'est pas la science qui détermine la politique, mais la politique qui déforme la science et en mésuse pour y trouver justification et alibi.

[...]

La diversité est l'une des grandes règles du jeu biologique. Au fil des générations, ces gènes qui forment le patrimoine de l'espèce s'unissent et se séparent pour produire ces combinaisons chaque fois éphémères et chaque fois différentes que sont les individus. Et cette diversité, cette combinatoire infinie qui rend unique chacun de nous, on ne peut la surestimer. C'est elle qui fait la richesse de l'espèce et lui donne ses potentialités.

La diversité est une façon de parer au possible. Elle fonctionne comme une sorte d'assurance sur l'avenir. Et l'une des fonctions les plus profondes, les plus générales des êtres vivants, c'est de regarder en avant, de " faire de l'avenir ", disait Valéry. Il n'est pas un seul mouvement, pas une seule attitude qui n'implique un plus tard, un passage à l'instant suivant. Respirer, manger, marcher, c'est anticiper. Voir c'est prévoir. Chacune de nos actions, chacune de nos pensées nous engage dans ce qui sera. Un organisme n'est vivant que dans la mesure où il va vivre encore, ne fût-ce qu'un instant.

La sélection dans une diversité de structures préexistantes semble être un moyen fréquemment utilisé dans le monde vivant pour faire face à un avenir inconnu : avenir à court terme avec la diversité moléculaire, telle qu'on l'observe dans la production des anticorps par les vertébrés ; avenir à long terme avec la diversité des espèces -dont le nombre incroyable permet au vivant de s'établir sur cette planète dans les régions les plus diverses et dans les conditions les plus extrêmes- et surtout avec la diversité des individus qui forment la cible principale de la sélection naturelle. Si nous avions tous la même sensibilité à un virus, l'humanité tout entière pourrait être anéantie par une seule épidémie. Nous sommes 4,5 milliards d'individus uniques pour affronter les risques possibles. Et c'est le caractère unique de la personne qui rend si révoltante l'idée de produire des copies conformes par clonage. Chez les êtres humains, la diversité naturelle est encore renforcée par la diversité culturelle qui permet à l'humanité de mieux s'adapter à des conditions de vie variées et à mieux utiliser les ressources de ce monde. Mais dans ce domaine pèse la menace de la monotonie, de l'uniformité et de l'ennui. Chaque jour s'amenuise cette extraordinaire variété qu'ont mis les hommes dans leurs croyances, leurs coutumes, leurs institutions. Que les peuples eux-mêmes s'éteignent physiquement ou qu'ils se transforment sous l'influence du modèle qu'impose la civilisation industrielle, bien des cultures sont en passe de disparaître. Si nous ne voulons pas vivre dans un monde envahi par un seul et unique mode de vie, par une seule culture technologique et parlant pidgin, il nous faut faire très attention. Il nous faut mieux utiliser notre imagination.

Notre imagination déploie devant nous l'image toujours renouvelée du possible. Et c'est à cette image que nous confrontons sans cesse ce que nous craignons et ce que nous espérons. C'est à ce possible que nous ajustons nos désirs et nos répugnances. Mais s'il est dans notre nature même de produire de l'avenir, le système est agencé de façon telle que nos prévisions doivent rester incertaines. Nous ne pouvons penser à nous sans un instant suivant, mais nous ne pouvons savoir ce que sera cet instant. Ce que nous devinons aujourd'hui ne se réalisera pas. De toute manière, des changements doivent arriver, mais l'avenir sera différent de ce que nous croyons. Cela s'applique tout particulièrement à la science. La recherche est un processus sans fin dont on ne peut jamais dire comment il évoluera. L'imprévisible est dans la nature même de l'entreprise scientifique. Si ce qu'on va trouver est vraiment nouveau, alors c'est par définition quelque chose d'inconnu à l'avance. Il n'y a aucun moyen de dire où va mener un domaine de recherche donné. C'est pourquoi on ne peut choisir certains aspects de la science et rejeter les autres. Comme l'a souligné Lewis Thomas, la science, on l'a ou on ne l'a pas. Et si on l'a, on ne peut pas en prendre seulement ce qu'on aime. Il faut aussi en accepter la part d'imprévu et d'inquiétant.

Jacob F.
Le jeu des possibles (op. cit.)
pp 114-118

Quel est, selon l'auteur du texte, l'intérêt de la diversité biologique ?
Quelle autre forme de diversité est également mise en évidence ?
Quel danger l'auteur voit-il dans une tentative de diriger le présent en fonction de l'avenir prévisible ? Qu'en conclure au sujet de la diversité chez l'être humain ?

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La sexualité et la mort

La sélection est un juge patient mais sévère qui mit en place, au cours des temps, les types vivants que nous connaissons.

Tous présentent une grande variété de formes et de fonctions, et souvent des adaptations remarquables : à telle enseigne que pendant des siècles les naturalistes ne purent voir là que la volonté d'une conscience suprême. Jamais le hasard, pensait-on, ou une " nature aveugle " n'eussent pu engendrer seuls de telles merveilles. Voltaire admirait l'horloge mais ne la concevait pas sans horloger. Les progrès rapides de la biologie moderne, plus rénovée en trois décennies qu'en deux millénaires, ont montré que la mécanique évolutive était moins simple qu'on ne l'avait cru. L'explication de bien des phénomènes n'est plus tout à fait évidente. Pourquoi, dans bien des cas, la sélection naturelle a-t-elle retenu des processus qui nous paraissent à la fois hasardeux et complexes au lieu de choisir des solutions simples ? Ainsi en va-t-il de la reproduction sexuée et de la mort.

Chaque être vivant, la puce comme la baleine, la pâquerette comme le séquoia est un acteur qui joue toujours la même tragédie, même si les modalités en sont innombrables. Il vit, se reproduit, et meurt. Son " but " est d'assurer la perpétuation du groupe dont il est issu ; son " souci " de ne pas interrompre la chaîne de la lignée à laquelle il appartient. Toutefois, le drame en trois actes de la vie : naissance, reproduction et mort, ne se met en place que chez des êtres déjà complexes, pourvus d'un vrai noyau : les eucaryotes. Pendant 2 milliards d'années qui les ont précédées, des formes vivantes beaucoup plus élémentaires, les bactéries ou protocaryotes, ont présenté un cycle infiniment plus simple. La reproduction se fait, chez eux, par simple division cellulaire. Ayant atteint une certaine taille critique, une cellule se divise en donnant deux descendants identiques, mais de volumes inférieurs, qui croîtront avant de se diviser à leur tour. Rien, dans tout cela, qui puisse rappeler une quelconque intervention sexuelle. Pour se reproduire, la cellule bactérienne " se débrouille " toute seule : elle ne fait appel, dans ces circonstances, à aucun partenaire. Le même individu, indéfiniment reproductible, jouit en quelque sorte de l'immortalité. Il n'en est plus de même dans les formes de vie supérieure, les eucaryotes, qui possèdent de vrais noyaux bien plus riches en informations génétiques et permettent l'apparition d'êtres pluricellulaires, animaux ou végétaux. Dès lors, la sélection met en place deux phénomènes nouveaux.

D'abord, la reproduction sexuée. Désormais, et en dehors de rares cas correspondant à des simplifications secondaires, les individus ne se reproduisent plus par simple division. Ils émettent des cellules particulières : les gamètes, qui, se fusionnant aux cellules d'autres individus de la même espèce mais de sexe différent, donnent un oeuf à cellule unique. Chaque oeuf quelle que soit l'espèce à laquelle il appartient, est donc le produit de fusion de deux gamètes de sexe opposé. Cette fusion constitue la fécondation qui est la vraie naissance biologique. L'oeuf est une cellule microscopique : ceux d'oursin, de drosophile ou d'éléphant sont d'un même ordre de grandeur, et le non-spécialiste ne saurait les distinguer. Mais chacun porte dans son noyau un programme génétique différent ainsi fait que le premier donnera un oursin, le second une drosophile, le troisième un éléphant.

Ce programme se déroule au cours d'un processus complexe de multiplication et de différenciation cellulaires : l'ontogenèse ou embryogenèse, qui met en place tissus et organes composant l'individu de l'espèce correspondante. Cette phase achevée, il deviendra mature et apte à se reproduire à son tour.

Ce type de reproduction sexuée qui fait appel à la fusion de deux cellules de sexe opposé, presque toujours par deux individus différents, comporte des impondérables. Pour la puce comme pour l'éléphant, il serait infiniment plus simple, pour se reproduire à coup sûr, de se partager en deux, comme le font les bactéries, et que chaque partie régénère ce qui lui manque.

Pourquoi la nature en a-t-elle décidé autrement et assigné à la majorité des groupes la voie infiniment plus périlleuse de la sexualité ? Pourquoi, entre deux processus, avoir retenu le plus aléatoire ? Quel avantage sélectif se cache sous la complexité apparente du sexe ?

En outre, la sexualité va toujours de concert avec un autre phénomène de prime abord catastrophique ou au moins vécu comme tel individuellement : le vieillissement et la mort de ceux qui se sont reproduits, et laissent la place à leur progéniture. Nous verrons, tout au long des chapitres qui suivent, quels avantages sélectifs furent assez puissants pour imposer à toutes les lignées la sexualité, l'usure, la disparition de chaque sujet. Ils tiennent en quelques mots. La reproduction du type bactérien, par division simple (l'unique chromosome de la bactérie se réplique au cours de la reproduction bactérienne en deux chromosomes fils absolument semblables) et l'immortalité qui s'ensuit pour l'individu, sont synonymes de conservatisme. Ainsi, le même cliché est indéfiniment " tiré ". L'on connaît des groupes, notamment dans certains sites du Groenland et de l'Afrique du Sud, qui n'ont pratiquement pas été modifiés depuis une époque éloignée du précambrien, remontant peut-être à plus de 3,5 milliards d'années. Au contraire, la sexualité et la mort qui l'accompagne assurent le changement. Elles sont douées d'une dynamique qui, seule, a permis le progrès évolutif. Sans elles nous en serions encore au stade bactérien. Tout au plus serions-nous devenus de petites algues bleues comme les cyanophycées, capables de vivre avec ou sans oxygène ; aucune forme complexe cependant n'aurait vu le jour et jamais Homo Sapiens n'aurait fait son apparition au terme de cette longue marche. Nous sommes les enfants du sexe et de la mort.

Ruffié J.
Le sexe et la mort
Odile Jacob, Paris, 1986
pp 9-11

Quels sont les deux méthodes de reproduction indiquées dans le texte ? Quelles sont les modalités de chacune d'elles ?
Quels sont les avantages de chacune des deux formes de reproduction ? Quels sont les inconvénients de chacune d'elles ?

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Imperfection et évolution.

Le programme génétique est chargé de reproduire sans la moindre variation l'être qui le contient tout en se reproduisant lui-même. Cette reproduction invariante perpétuelle, que J. Monod qualifiait de téléonomique, doit assurer la survie et la perpétuation de l'espèce. La matière vivante serait une machine parfaite, programmée pour se reproduire à l'infini. A l'intérieur de ce système, où tout écart est exclu, I'imperfection n'est pas de mise, et la vie devrait se reproduire, immuable et éternelle, sans le moindre accroc, selon la procédure établie une fois pour toutes.

Cette invariance ne cadre pas avec les observations. Depuis son apparition sur la terre, il y a au moins 3,5 milliards d'années, la vie n'a cessé d'évoluer, les êtres vivants se sont transformés en permanence, défiant cette finalité, ou cette téléonomie, qui les laisserait invariants. En fait, la raison de cette contradiction réside dans les imperfections ponctuelles du système reproducteur : si bien agencée que soit la machine, elle est susceptible d'avoir des ratés. Lors d'une division, au moment de la formation des cellules sexuelles ou pendant la fusion de deux gamètes pour former un oeuf, le système se grippe, un gène se transforme, un chromosome se réorganise après s'être brisé. Chacun de ces phénomènes correspond à une mutation, à l'apparition d'une structure nouvelle. Si les mutations sont bénéfiques à l'espèce et si elles donnent prise à la sélection naturelle, elles vont se répandre dans la population et pérenniser l'erreur initiale qui devient la nouvelle norme. La sélection naturelle agit sur des caractères apparus par hasard à la suite de mutations fortuites. Les erreurs de la duplication génétique sont les processus à la base de l'évolution. Toutes les réalisations de la matière vivante que nous observons au jourd'hui et toutes celles qui ont existé dans le passé, du végétal à l'animal, de la moindre bactérie jusqu'à l'intelligence humaine en passant par les fleurs les plus éclatantes ou les dinosaures les plus spectaculaires, ont été permises par les imperfections du fonctionnement génétique. Sans celles-ci, la vie n'aurait pu évoluer et elle serait restée à un même stade primitif, les mêmes molécules se reproduisant à l'identique, perpétuellement.

Les tares bénéfiques

Normalement toute mutation qui serait défavorable devrait être éliminée de la population, ou tout au moins rester très rare, par suite soit d'effets létaux sur les individus porteurs, soit en désavantageant ces individus par rapport aux autres et affectant ainsi leurs chances de se reproduire à un taux normal. Ce raisonnement ne tient pas compte des changements de l'environnement : les circonstances de la vie sur Terre ne sont pas immuables, et l'apparition d'une mutation peut constituer une meilleure adaptation à un environnement changeant.

Qui plus est, une mutation défavorable peut receler un avantage adaptatif : une imperfection peut en cacher une autre. La drépanocytose ou anémie falciforme est une très grave maladie génétique. Elle correspond à une mutation génique qui change l'un des acides aminés composant les chaînes de l'hémoglobine (la valine prenant la place de l'acide glutamique sur un site). L'effet de cette mutation apparemment mineure est désastreux. Les hématies (globules rouges) sont déformées (prennent une allure " falciforme ") et détruites. Les troubles correspondent à une anémie et conduisent à la mort. La maladie ne se manifeste que chez les individus homozygotes pour le gène mutant, c'est-à-dire chez qui cette mutation se retrouve sur les deux gènes homologues d'une paire de chromosomes. Chez les hétérozygotes, où l'allèle (la partie du chromosome) mutant est accompagné de l'allèle normal, l'affection ne se manifeste pas. La mort précoce des homozygotes, qui les éliminent du cercle des reproducteurs devrait suffire à éliminer presque totalement, au fil des générations, l'allèle responsable de la maladie.

On note pourtant une quantité non négligeable de cas d'anémie falciforme dans certaines régions où sévit le paludisme. Cette anomalie apparente provient du fait que les individus hétérozygotes, portant l'allèle normal et l'allèle mutant, résistent beaucoup mieux au paludisme que les individus qui possèdent les deux allèles normaux. La sélection de ces génomes résistants permet ainsi au gène porteur de la mutation falciforme de prospérer dans la population sous l'aspect hétérozygote, même si, de temps en temps, la rencontre de deux allèles falciformes dans un zygote conduit à la mort rapide par anémie de l'individu porteur. Ainsi, un gène normalement délétère, imparfait en quelque sorte, se révèle utile dans des circonstances particulières.

Cet avantage adaptatif résultant d'une imperfection explique la présence dans le génome de ce qu'il est convenu d'appeler le " fardeau génétique " : dans toutes les populations d'êtres vivants, des allèles correspondants à des mutations défavorables existent en des proportions qui ne semblent pas correspondre à ceux attendus pour des allèles en voie de disparition. Ces proportions s'expliquent en revanche si les individus hétérozygotes sont plus résistants que les autres et se reproduisent mieux. On a donné le nom d'hétérosis à ce phénomène qui montre l'intérêt de la diversité génétique, y compris lorsqu'elle utilise des mutations normalement défavorables qui sont des imperfections utiles au génome...

L'avenir appartient aux marginaux

La communauté reproductrice, que l'on appelle l'espèce, partage un pool génétique réparti de façon plus ou moins régulière dans la population. Il en résulte que les caractères des individus, morphologiques ou non, sont aussi distribués dans la population. Dans le cas de caractères métriques, cette population correspond généralement à une courbe de Laplace-Gauss. La partie moyenne de la courbe contient la plupart des individus. Ceux qui s'écartent trop de cette moyenne sont relégués sur les marges de la courbe. La distribution d'un caractère traduit son adaptation à un environnement donné. Si le milieu reste stable, ce sont les individus proches de la moyenne qui répondent le mieux aux sollicitations extrinsèques et sont le mieux adaptés pour le caractère envisagé. Si la pression de sélection est assez forte, la partie moyenne de la courbe aura tendance à se resserrer pour se mouler plus étroitement aux contraintes écologiques. Ce type de sélection est normalisante, et la grande majorité de la population se rapproche du meilleur seuil d'adaptation. Il reste malgré tout des individus marginaux, de part et d'autre des valeurs proches de la moyenne, qui rassemblent la plus grande part des individus. Mais si les conditions de milieu viennent à changer, les valeurs moyennes du caractère pourront ne plus répondre aussi bien aux exigences de l'environnement et, dans ce cas, se sont au contraire les individus marginaux qui pourront se révéler le mieux adaptés. Ils se reproduiront davantage que les autres et, en quelques générations, ils pourront devenir les plus nombreux, déplaçant ainsi les valeurs moyennes de la population. Condamnés dans certaines conditions à rester des marginaux, ce sont eux pourtant qui peuvent favoriser ou même assurer une nouvelle adaptation, permettant ainsi la survie de l'espèce lors des variations du milieu. Cette adaptation des marginaux a été observée sur les pinsons des îles Galápagos, ceux-là mêmes qui avaient inspiré à Darwin sa théorie de l'évolution.

Pour préparer l'avenir, il est donc préférable qu'il existe dans les populations des individus qui se tiennent hors des normes strictes de l'espèce. Ce sont ces individus, imparfaits dans les conditions présentes d'adaptation, qui prendront le relais afin de perpétuer cette espèce.

de Bonis L.
in Pour la Science n°200, juin 94.
pp 30-31

  1. En quoi le contenu de ce texte complète-t-il la théorie de Charles Darwin ?
  2. En quoi le contenu de ce texte s'oppose-t-il la théorie de Charles Darwin ?
  3. Illustre du diagramme convenable la partie du texte intitulée " L'avenir appartient aux marginaux ".

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Le hasard.

Les événements élémentaires initiaux qui ouvrent la voie de l'évolution à ces systèmes intensément conservateurs que sont les êtres vivants sont microscopiques, fortuits et sans relation aucune avec les effets qu'ils peuvent entraîner dans le fonctionnement téléonomique.

Mais une fois inscrit dans la structure de l'ADN, l'accident singulier et comme tel essentiellement imprévisible va être mécaniquement et fidèlement répliqué et traduit, c'est-à-dire à la fois multiplié et transposé à des millions ou milliards d'exemplaires. Tiré du règne du pur hasard, il entre dans celui de la nécessité, des certitudes les plus implacables. Car c'est à l'échelle macroscopique, celle de l'organisme, qu'opère la sélection.

Beaucoup d'esprits distingués, aujourd'hui encore, paraissent ne pas pouvoir accepter ni même comprendre que d'une source de bruit la sélection ait pu, à elle seule, tirer toutes les musiques de la biosphère. La sélection opère en effet sur les produits du hasard, et ne peut s'alimenter ailleurs ; mais elle opère dans un domaine d'exigences rigoureuses dont le hasard est banni. C'est de ces exigences, et non du hasard, que l'évolution a tiré ses orientations généralement ascendantes, ses conquêtes successives, l'épanouissement ordonné dont elle semble donner l'image.[...] (p 155)

Lorsqu'on songe à l'immense chemin parcouru par l'évolution depuis peut-être trois milliards d'années, à la prodigieuse richesse des structures qu'elle a créées, à la miraculeuse efficacité des performances des êtres vivants, de la Bactérie à l'Homme, on peut bien se reprendre à douter que tout cela puisse être le produit d'une énorme loterie, tirant au hasard des numéros parmi lesquels une sélection aveugle a désigné de rares gagnants.

A revoir dans leur détail les preuves aujourd'hui accumulées que cette conception est bien la seule qui soit compatible avec les faits (notamment avec les mécanismes moléculaires de la réplication, de la mutation et de la traduction), on retrouve la certitude, mais non pour autant une compréhension immédiate, synthétiques et intuitive de l'évolution dans son ensemble. Le miracle est " expliqué " : il nous paraît encore miraculeux. Comme l'écrit Mauriac : " ce que dit ce professeur est bien plus incroyable encore que ce que nous croyons, nous autres pauvres chrétiens ". [...] (p 177)

L'ancienne alliance est rompue l'homme sait enfin qu'il est seul dans l'immensité indifférente de l'Univers d'où il a émergé par hasard. Non plus que son destin, son devoir n'est écrit nulle part. A lui de choisir entre le Royaume et les ténèbres. (pp 224-225)

Monod J.
Le Hasard et la nécessité,
Le Seuil, Paris, 1970

Comment l'auteur de ce texte, lauréat d'un prix Nobel de médecine en 1965, s'inscrit-il dans la pensée contemporaine ? Cadre ta réponse dans les notions de philosophie vues dans les autres cours.
Que peut inspirer le rapprochement avec le texte -classique de la littérature scientifique- de Steven Weinberg présenté au chapitre 8 (sous le titre " Signification de la Science ") ?

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Un patrimoine génétique anormal protège du sida.

Un pas important dans la recherche sur le mécanisme de l'infection au VIH vient d'être franchi grâce à deux études menées parallèlement par des équipes de scientifiques américains et belges.

Ces études publiées respectivement dans les revues spécialisées " Cell " et " Nature " arrivent aux mêmes conclusions: certaines personnes sont génétiquement protégées du virus du sida.

Selon les spécialistes du virus, cette découverte apporte incontestablement de nouveaux espoirs dans la lutte contre le virus, tant pour empêcher la contamination au VIH que pour retarder l'apparition des symptômes du sida chez les personnes séropositives.

L'équipe de chercheurs belges à l'origine de cette petite révolution n'est autre que celle des Pr. Marc Parmentier et Gilbert Vassart, de l'Institut de recherches interdisciplinaires de l'ULB, qui déjà, il y a un peu plus d'un mois (voir Le Soir du 20 juin 1996) mettait en évidence la présence d'une autre porte d'entrée du virus dans les cellules du système immunitaire. Outre le CD4 reconnu depuis près de dix ans comme l'hôte favori du VIH, un co-récepteur jouait un rôle important dans l'accès du virus à la cellule. Important, si pas prépondérant par rapport au CD4. Marc Parmentier et Gilbert Vassart l'appelaient alors le CCR-5 (ou CKR-5).

Une protection à cent pour cent

Parallèlement, aux Etats-Unis, une équipe du Aaron Diamonds Aids Research Center à New York confirmait le rôle important de ce CCR-5 mis en évidence par l'équipe belge.

Les Américains se sont intéressés aux raisons pour lesquelles des personnes fortement exposées au virus via des relations sexuelles non protégées avec des personnes contaminées restaient séronégatives.

Le cas de deux homosexuels qui avaient eu de nombreux partenaires séropositifs sans être contaminés et qui volontairement avaient envie de connaître les raisons naturelles de leur protection permit d'avancer encore dans la recherche.

Cette protection est génétique.

Ces deux personnes ont en effet hérité d'un défaut de ce gène CCR-5 qui permet la production à la surface de cellules du système immunitaire, les lymphocytes, de la protéine du même nom.

Concrètement, cela veut dire que le virus, une fois projeté dans un organisme caractérisé par ce défaut génétique, ne trouve pas de porte d'entrée pour se fixer et pénétrer dans le système immunitaire, cible traditionnelle de ses effets destructeurs et perd en quelque sorte son chemin.

Et les deux homosexuels volontaires des recherches ne sont pas les seuls à posséder ce défaut génétique qui, par ailleurs, ne se traduit par aucun trouble organique. Les chercheurs de l'ULB ont étudié sur un grand échantillon cette anomalie génétique.

Les résultats de cette étude pourraient expliquer les raisons de la haute " séroprévalence " des populations africaines et asiatiques. Selon l'équipe rassemblant des scientifiques belges, français et américains autour de Marc Parmentier, cette anomalie se retrouve plus fréquemment (avec un taux de l'ordre de 1 %) dans les populations blanches que chez les Africains ou les Japonais.

Par ailleurs, 20 % de cette population blanche posséderait un seul exemplaire du gène; ce qui lui conférerait une protection relative face au sida.

Une avancée thérapeutique

Les études américaines et belges, qui indiscutablement se complètent, apportent de nouvelles perspectives dans la compréhension du virus.

Interrogé par le journal " Le Monde ", le Pr. français Luc Montagnier, qui est à l'origine de l'identification du virus, avance que cette découverte devrait aider la prévention.

Il imagine ainsi qu'un test de dépistage permettant de détecter la présence ou non de cette anomalie génétique pourrait être élaboré.

Pour Lise Thiry, virologue et présidente du Conseil scientifique et éthique de la prévention du sida en Communauté française (voir ci-dessous), l'avancée induite par les études pourrait davantage se concrétiser dans la thérapie des personnes séropositives. Elle devrait permettre la mise au point d'une solution inoculable aux patients ayant pour effet de leurrer le virus.

Kerstenne R.
Le Soir - 21 août 1996
pp. 1 et 8

La découverte importante relatée dans cet article est-elle compatible avec la théorie de l'évolution selon Darwin ?
Quelles sont les garanties, présentées dans l'article, au sujet de cette découverte ?
Y a-t-il quelque raison de penser que cette découverte est moins importante qu'il n'y paraît ? Pourquoi ?
Pour ces deux dernières questions, il serait bon de se souvenir du contenu du premier chapitre du cours.

Dernière modification: 02/07/2006