Galerie d'images de colibris Colibri roux ( Selasphorus rufus ). Le long bec et la langue d'un colibri ont évolué pour permettre à l'oiseau d'atteindre profondément une fleur pour le nectar. Voir plus photos de colibri . Tim Zurowski/Tout le Canada Photos/Getty Images Il y a plusieurs centaines de millions d'années, il n'y avait pas d'animaux vertébrés sur terre. Les seules espèces de vertébrés au monde étaient les poissons, qui vivaient tous sous l'eau. La concurrence pour la nourriture était intense. Certaines espèces de poissons qui vivaient près des côtes ont développé une étrange mutation :la capacité de se pousser dans la boue et le sable du rivage avec leurs nageoires. Cela leur a donné accès à des sources de nourriture qu'aucun autre poisson ne pouvait atteindre. L'avantage leur a donné un plus grand succès de reproduction, donc la mutation a été transmise. C'est ce qu'on appelle sélection naturelle .
La sélection naturelle est le moteur qui évolution . Les organismes les mieux adaptés pour survivre dans leurs circonstances particulières ont plus de chances de transmettre leurs traits à la génération suivante. Mais les plantes et les animaux interagissent de manière très complexe avec d'autres organismes et leur environnement. Ces facteurs travaillent ensemble pour produire la gamme étonnamment diversifiée de formes de vie présentes sur Terre.
En comprenant la sélection naturelle, nous pouvons apprendre pourquoi certaines plantes produisent du cyanure, pourquoi les lapins produisent autant de progéniture, comment les animaux ont émergé de l'océan pour vivre sur terre, et comment certains mammifères sont finalement revenus. Nous pouvons même en apprendre davantage sur la vie microscopique, comme les bactéries et les virus, ou comprendre comment les humains sont devenus humains.
Charles Darwin a inventé le terme « sélection naturelle ». Vous l'entendrez généralement à côté du slogan évolutionniste souvent mal compris " la survie du plus fort ." Mais la survie du plus fort n'est pas nécessairement la sanglante, bataille bec et griffes pour la survie que nous avons tendance à prétendre être (même si parfois c'est le cas). Plutôt, c'est une mesure de l'efficacité d'un arbre à disperser les graines; la capacité d'un poisson à trouver une frayère sûre avant de pondre ses œufs ; l'habileté avec laquelle un oiseau récupère les graines des profondeurs, coupe parfumée d'une fleur; résistance d'une bactérie aux antibiotiques.
Avec un peu d'aide de Darwin lui-même, nous allons en apprendre davantage sur la sélection naturelle et comment elle a créé l'étonnante complexité et diversité de la vie sur la planète Terre.
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Micrographie électronique à balayage (MEB) de Campylobacter foetus bactéries, grossie 4, 976 fois Images SMC/La banque d'images/Getty Images L'évolution est le résultat de la tendance de certains organismes à avoir un meilleur succès de reproduction que d'autres - la sélection naturelle.
Il est important de se rappeler que les différences entre les individus, même des individus de générations différentes, ne constituent pas une évolution. Ce ne sont que des variantes de traits . Les traits sont des caractéristiques qui sont héritable -- ils peuvent être transmis d'une génération à l'autre. Tous les traits ne sont pas physiques - la capacité de tolérer un contact étroit avec les humains est un trait qui a évolué chez les chiens. Voici un exemple qui aide à expliquer ces concepts :
Les basketteurs sont généralement grands, tandis que les jockeys sont généralement courts. Il s'agit d'une variation sur le trait de hauteur. Les parents de grande taille ont tendance à avoir des enfants de grande taille, nous pouvons donc voir que le trait est héréditaire.
Imaginez maintenant que certaines conditions se présentent qui rendent les jockeys plus susceptibles de se reproduire avec succès que les joueurs de basket-ball. Les jockeys ont plus souvent des enfants, et ces enfants ont tendance à être petits. Les basketteurs ont moins d'enfants, donc il y a moins de personnes de grande taille. Après quelques générations, la taille moyenne des humains diminue. Les humains ont évolué pour être plus petits.
L'évolution est une question de changement, mais quel est le mécanisme qui provoque ces changements ? Chaque être vivant a tout dans sa construction codé dans une structure chimique spéciale appelée ADN. Dans l'ADN se trouvent des séquences chimiques qui définissent un certain trait ou un ensemble de traits. Ces séquences sont appelées gènes. La partie de chaque gène qui entraîne l'expression variable des traits est appelée un allèle . Parce qu'un trait est l'expression d'un allèle, la tendance d'un certain trait à apparaître dans une population est appelée fréquence allélique . En substance, L'évolution est un changement dans les fréquences alléliques au cours de plusieurs générations.
Différents allèles (et donc différents traits) sont créés de trois manières :
La reproduction sexuée elle-même est un produit de la sélection naturelle - les organismes qui mélangent les gènes de cette manière ont accès à une plus grande variété de traits, les rendant plus susceptibles de trouver les bons traits pour la survie. Pour plus d'informations sur l'évolution, rendez-vous sur Comment fonctionne l'évolution.
Qu'est-ce qu'une population ?UNE population est un groupe défini d'organismes. En termes de science de l'évolution, une population fait généralement référence à un groupe d'organismes qui ont un accès de reproduction les uns aux autres. Par exemple, les zèbres qui vivent dans les plaines d'Afrique sont une population. Si d'autres zèbres vivaient en Amérique du Sud (aucun ne le fait, mais supposons qu'ils le fassent pour l'exemple), ils représenteraient une population différente car ils sont trop éloignés pour s'accoupler avec les zèbres africains. Les lions qui vivent dans les plaines d'Afrique sont également une population différente, parce que les lions et les zèbres sont biologiquement incapables de s'accoupler.
L'homme lui-même, Charles Darwin FPG/Taxi/Getty Images La forme physique est la clé de la sélection naturelle. Nous ne parlons pas du nombre de répétitions qu'une loutre de mer peut faire au gymnase - forme biologique est la capacité d'un organisme à survivre assez longtemps pour se reproduire. Au-delà de ça, il reflète également la capacité d'un organisme à bien se reproduire. Il ne suffit pas qu'un arbre produise un tas de graines. Ces graines doivent avoir la capacité de se retrouver dans un sol fertile avec suffisamment de ressources pour germer et pousser.
La condition physique et la sélection naturelle ont d'abord été expliquées en détail par Charles Darwin , qui a observé la faune du monde entier, pris de nombreuses notes, alors cherché à comprendre ce qu'il avait vu. La sélection naturelle est probablement mieux expliquée dans ses mots, extrait de son ouvrage phare "Sur l'origine des espèces".
Les organismes présentent des variations de traits . "Les nombreuses légères différences qui apparaissent dans la progéniture des mêmes parents peuvent être appelées différences individuelles. Personne ne suppose que tous les individus de la même espèce sont moulés dans le même moule réel."
Plus d'organismes sont nés que ne pourraient jamais être soutenus par les ressources de la planète . "Chaque être … doit subir la destruction à une certaine période de sa vie, autrement, sur le principe de l'augmentation géométrique, ses chiffres deviendraient rapidement si... grands qu'aucun pays ne pourrait soutenir le produit. "
Par conséquent, tous les organismes doivent lutter pour vivre . "Comme plus d'individus sont produits qu'il ne peut en survivre, il doit y avoir dans tous les cas une lutte pour l'existence, soit un individu avec un autre de la même espèce, ou avec les individus d'espèces distinctes, ou avec les conditions physiques de la vie."
Certains traits offrent des avantages dans la lutte . "Peut-on douter... que les individus aient un quelconque avantage, aussi léger soit-il, sur les autres, aurait les meilleures chances de survivre et de procréer ?"
Les organismes qui ont ces traits sont plus susceptibles de se reproduire avec succès et de transmettre les traits à la génération suivante . "Les moindres différences peuvent faire basculer l'échelle bien équilibrée dans la lutte pour la vie, et ainsi être préservé. »
Les variations réussies s'accumulent au fil des générations à mesure que les organismes sont exposés à la pression démographique. "La Sélection Naturelle agit exclusivement par la préservation et l'accumulation de variations qui sont bénéfiques dans les conditions auxquelles chaque créature est exposée. Le résultat ultime est que chaque créature tend à s'améliorer de plus en plus par rapport à ses conditions."
Approfondissons le concept de pression démographique.
Girafes et acacias, Kenya, Réserve naturelle de Samburu Keren Su/Photodisc/Getty Images Le processus de sélection naturelle peut être considérablement accéléré par de fortes pressions démographiques. Pression démographique est une circonstance qui rend la survie des organismes plus difficile. Il y a toujours une sorte de pression démographique, mais des événements comme des inondations, des sécheresses ou de nouveaux prédateurs peuvent l'augmenter. Sous haute pression, plus de membres d'une population mourront avant de se reproduire. Cela signifie que seuls les individus dotés de traits qui leur permettent de faire face à la nouvelle pression survivront et transmettront leurs allèles à la génération suivante. Cela peut entraîner des changements drastiques dans les fréquences alléliques en une ou deux générations.
Voici un exemple - imaginez une population de girafes avec des individus dont la hauteur varie de 10 pieds à 20 pieds. Un jour, un feu de brousse balaie et détruit toute la végétation en dessous de 15 pieds. Seules les girafes de plus de 15 pieds peuvent atteindre les feuilles les plus hautes pour manger. Les girafes en dessous de cette hauteur sont incapables de trouver de la nourriture du tout. La plupart meurent de faim avant de pouvoir se reproduire. Dans la prochaine génération, très peu de petites girafes naissent. La taille moyenne de la population a augmenté de plusieurs mètres.
Il existe d'autres moyens d'affecter rapidement et considérablement la fréquence des allèles. Une façon est un goulet d'étranglement démographique . Dans une population nombreuse, les allèles sont répartis uniformément dans la population. Si un événement, comme une maladie ou une sécheresse, anéantit une grande partie de la population, les individus restants peuvent avoir une fréquence allélique très différente de celle de la population plus large. Par pur hasard, ils peuvent avoir une concentration élevée d'allèles qui étaient relativement rares auparavant. Au fur et à mesure que ces individus se reproduisent, les traits autrefois rares deviennent la moyenne de la population.
Les effet fondateur peut également entraîner une évolution rapide. Cela se produit lorsqu'un petit nombre d'individus migrent vers un nouvel emplacement, « fonder » une nouvelle population qui ne s'accouple plus avec l'ancienne population. Tout comme pour un goulot d'étranglement démographique, ces individus peuvent avoir des fréquences alléliques inhabituelles, conduisant les générations suivantes à avoir des traits très différents de la population d'origine d'où les fondateurs ont migré.
La différence entre lent, changements graduels sur plusieurs générations ( gradation ) et des changements rapides sous une forte pression démographique entrecoupés de longues périodes de stabilité évolutive ( l'équilibre ponctué ) est un débat en cours dans la science de l'évolution.
Stabilité évolutiveJusque là, nous avons considéré la sélection naturelle comme un agent de changement. Quand on regarde le monde, cependant, nous voyons de nombreux animaux qui sont restés relativement inchangés pendant des dizaines de milliers d'années - dans certains cas, voire des millions d'années. Les requins en sont un exemple. Il s'avère que la sélection naturelle est aussi un agent de stabilité .
Parfois, un organisme atteint un état d'évolution dans lequel ses traits sont très bien adaptés à son environnement. Lorsque rien ne se produit pour exercer une forte pression démographique sur cette population, la sélection naturelle favorise la fréquence allélique déjà présente. Lorsque les mutations provoquent de nouveaux traits, la sélection naturelle élimine ces traits parce qu'ils ne sont pas aussi efficaces que les autres.
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Araignée pêcheuse géante couple d'accouplement Emanuele Biggi/Getty Images Le biologiste évolutionniste Richard Dawkins a écrit un livre intitulé "The Selfish Gene" dans les années 1970. Le livre de Dawkins a recadré l'évolution en soulignant que la sélection naturelle favorise la transmission des gènes, pas l'organisme lui-même. Une fois qu'un organisme s'est reproduit avec succès, la sélection naturelle ne se soucie pas de ce qui se passe après. Cela explique pourquoi certains traits étranges continuent d'exister - des traits qui semblent nuire à l'organisme mais profitent aux gènes. Chez certaines espèces d'araignées, la femelle mange le mâle après l'accouplement. En ce qui concerne la sélection naturelle, une araignée mâle qui meurt 30 secondes après l'accouplement a autant de succès qu'une araignée qui vit pleinement, vie riche.
Depuis la publication de "The Selfish Gene, " la plupart des biologistes s'accordent à dire que les idées de Dawkins expliquent beaucoup de choses sur la sélection naturelle, mais ils ne répondent pas à tout. L'un des principaux points d'achoppement est altruisme . Pourquoi les gens (et de nombreuses espèces animales) font-ils de bonnes choses pour les autres, même lorsqu'il n'offre aucun avantage direct pour eux-mêmes ? La recherche a montré que ce comportement est instinctif et apparaît sans formation culturelle chez les nourrissons humains [source :CBC]. Il apparaît également chez certaines espèces de primates. Pourquoi la sélection naturelle favoriserait-elle un instinct pour aider les autres ?
Une théorie tourne autour parenté . Les personnes qui vous sont apparentées partagent plusieurs de vos gènes. Les aider pourrait aider à garantir que certains de vos gènes sont transmis. Imaginez deux familles d'humains primitifs, tous deux en compétition pour les mêmes sources de nourriture. Une famille a des allèles pour l'altruisme - ils s'entraident pour chasser et partager de la nourriture. L'autre famille ne le fait pas - ils chassent séparément, et chaque humain ne mange que ce qu'il peut attraper. Le groupe coopératif est plus susceptible d'atteindre le succès reproducteur, passer le long des allèles pour l'altruisme.
Les biologistes explorent également un concept connu sous le nom de super-organisme . C'est essentiellement un organisme composé de nombreux organismes plus petits. Le superorganisme modèle est la colonie d'insectes. Dans une colonie de fourmis, seuls la reine et quelques mâles transmettront jamais leurs gènes à la génération suivante. Des milliers d'autres fourmis passent leur vie entière en tant qu'ouvrières ou drones sans aucune chance de transmettre directement leurs gènes. Pourtant, ils travaillent pour contribuer au succès de la colonie. En ce qui concerne le « gène égoïste, " cela n'a pas beaucoup de sens. Mais si vous considérez une colonie d'insectes comme un organisme unique composé de nombreuses petites parties (les fourmis), Cela fait. Chaque fourmi travaille pour assurer le succès reproducteur de la colonie dans son ensemble. Certains scientifiques pensent que le concept de superorganisme peut être utilisé pour expliquer certains aspects de l'évolution humaine [source :Wired Science].
Traits vestigiaux et ataviquesTous les organismes portent des traits qui ne leur confèrent plus de réel avantage en termes de sélection naturelle. Si le trait ne nuit pas à l'organisme, alors la sélection naturelle ne l'éliminera pas, ces traits persistent donc pendant des générations. Le résultat :des organes et des comportements qui ne remplissent plus leur fonction initiale. Ces traits sont appelés rudimentaire .
Il existe de nombreux exemples dans le corps humain seul. Le coccyx est le vestige de la queue d'un ancêtre, et la capacité de remuer les oreilles provient d'un primate antérieur qui était capable de déplacer ses oreilles pour localiser les sons. Les plantes ont aussi des traits vestigiaux. De nombreuses plantes qui se sont autrefois reproduites sexuellement (nécessitant une pollinisation par des insectes) ont développé la capacité de se reproduire de manière asexuée. Ils n'ont plus besoin d'insectes pour les polliniser, mais ils produisent encore des fleurs, qui étaient à l'origine nécessaires pour inciter les insectes à visiter l'usine.
Parfois, une mutation fait qu'un trait vestigial s'exprime plus pleinement. Ceci est connu comme un atavisme . Les humains naissent parfois avec de petites queues. Il est assez courant de trouver des baleines avec des pattes arrière. Parfois, les serpents ont l'équivalent des ongles des pieds, même s'ils n'ont pas d'orteils. Ou les pieds.
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Éléphants d'Afrique ( Loxodonta africana ) traversant la rivière, Réserve faunique de Samburu Isiolo, Kenya Winfried Wisniewski/La banque d'images/Getty Images Nous pensons généralement à l'évolution comme quelque chose que nous ne voyons pas se produire sous nos yeux, à la place, en regardant les fossiles pour trouver des preuves que cela s'est produit dans le passé. En réalité, l'évolution sous une pression démographique intense se produit si rapidement que nous l'avons vu se produire au cours d'une vie humaine.
Les éléphants d'Afrique ont généralement de grandes défenses. L'ivoire des défenses est très apprécié par certaines personnes, les chasseurs ont donc chassé et tué des éléphants pour arracher leurs défenses et les vendre (généralement illégalement) pendant des décennies. Certains éléphants d'Afrique ont un trait rare :ils ne développent jamais de défenses. En 1930, environ 1 pour cent de tous les éléphants n'avaient pas de défenses. Les chasseurs d'ivoire n'ont pas pris la peine de les tuer car il n'y avait pas d'ivoire à récupérer. Pendant ce temps, des éléphants avec des défenses ont été tués par centaines, beaucoup d'entre eux avant même d'avoir eu la chance de se reproduire.
Les allèles pour "pas de défenses" ont été transmis sur quelques générations seulement. Le résultat :jusqu'à 38 pour cent des éléphants de certaines populations modernes n'ont pas de défenses [source :BBC News]. Malheureusement, ce n'est pas vraiment une fin heureuse pour les éléphants, puisque leurs défenses sont utilisées pour creuser et se défendre.
Le ver de la capsule, un ravageur qui mange et endommage les cultures de coton, a montré que la sélection naturelle peut agir encore plus rapidement que les scientifiques ne peuvent génétiquement modifier quelque chose. Certaines cultures de coton ont été génétiquement modifiées pour produire une toxine nocive pour la plupart des vers de la capsule. Un petit nombre de vers de la capsule avaient une mutation qui leur a conféré une immunité contre la toxine. Ils ont mangé le coton et ont vécu, tandis que tous les vers de la capsule non immuns sont morts. La pression démographique intense a produit une large immunité à la toxine dans l'ensemble de l'espèce en l'espace de quelques années seulement [source :EurekAlert].
Certaines espèces de trèfle ont développé une mutation qui a provoqué la formation de cyanure de poison dans les cellules de la plante. Cela a donné au trèfle un goût amer, le rendant moins susceptible d'être mangé. Cependant, lorsque la température descend en dessous de zéro, certaines cellules se rompent, libérant le cyanure dans les tissus de la plante et tuant la plante. Dans les climats chauds, la sélection naturelle a agi en faveur du trèfle producteur de cyanure, mais où les hivers sont froids, le trèfle non cyanuré a été privilégié. Chaque espèce existe presque exclusivement dans chaque zone climatique [source :Purves].
Qu'en est-il des humains? Sommes-nous également soumis à la sélection naturelle ? Il est certain que nous l'étions -- les humains ne sont devenus humains que parce qu'un assortiment de traits (cerveaux plus gros, marcher debout) conférait des avantages aux primates qui les développaient. Mais nous sommes capables d'influencer directement la distribution de nos gènes. Nous pouvons utiliser le contrôle des naissances, de sorte que ceux qui sont « les plus aptes » en termes de sélection naturelle pourraient ne pas du tout transmettre nos gènes. Nous utilisons la médecine et la science pour permettre à de nombreuses personnes de vivre (et de se reproduire) qui, autrement, ne survivraient probablement pas après l'enfance. Tout comme les animaux domestiques, que nous élevons pour favoriser spécifiquement certains traits, les humains sont influencés par une sorte de sélection non naturelle.
Cependant, nous évoluons encore. Certains humains ont plus de succès de reproduction que d'autres, et les facteurs qui affectent cette équation ont ajouté une couche de complexité humaine aux interactions déjà compliquées du monde animal. En d'autres termes, on ne sait pas vraiment vers quoi on va évoluer. Le changement est inévitable, mais rappelez-vous que la sélection naturelle ne se soucie pas de faire de « meilleurs » humains, juste plus d'entre nous.
