L'évolution est le processus qui catalyse les changements génétiques au sein d'une population d'organismes. Par exemple, une espèce d'algue pourrait modifier ses protéines absorbant la lumière du vert au rouge pour leur permettre de prospérer plus efficacement dans les eaux plus profondes. Mais le changement visible dans les caractéristiques des algues est le reflet d'un changement dans la fréquence globale des gènes spécifiques dans la population. En termes techniques, c'est ce qu'on appelle la fréquence allèle. Le changement évolutionnaire ne peut donc pas se produire sans modification de la fréquence des allèles alors qu'un changement dans la fréquence des allèles est une indication de l'évolution.

Phénotype et génotype

Le phénotype se réfère à l'ensemble des observables physiques et traits comportementaux d'un organisme. Beaucoup de ces traits sont des expressions directes de l'ADN d'un organisme, appelé le génotype. Bien que certains éléments du phénotype soient influencés par l'interaction des génotypes d'un organisme avec l'environnement, un phénotype d'une manière ou d'une autre est lié au génotype. Le génotype d'un organisme spécifique consiste en un ensemble d'instructions génétiques pour construire des protéines. . Ces instructions sont généralement une sorte de sac mélangé. Par exemple, une algue verte peut avoir un peu d'ADN qui dirige la synthèse des protéines rouges, aussi. Mais d'autres gènes pourraient désactiver le gène de protéine rouge, ou peut-être qu'il y a juste beaucoup plus de protéines vertes que de protéines rouges. Ainsi, un organisme particulier pourrait avoir un génotype vert fort et un génotype rouge faible.

Génétique des populations

Bien que l'évolution soit motivée par l'interaction de l'environnement avec un organisme unique, un seul organisme peut ' t évoluer. Ce sont seulement les espèces qui peuvent évoluer. Les généticiens se penchent donc sur la distribution globale du phénotype et du génotype au sein d'une population. Beaucoup de mélanges différents sont possibles.

Par exemple, une population d'algues vertes pourrait être verte parce qu'elle n'a que des gènes pour produire des protéines vertes. Mais ils pourraient aussi être verts parce qu'ils ont des gènes pour les protéines vertes et les protéines rouges, mais ils ont un autre gène qui ordonne que les protéines rouges soient décomposées juste après leur fabrication. Ainsi, le gène chromogène peut être soit «vert», soit «rouge». Les deux choix sont appelés allèles, et une mesure de la composition génétique de l'espèce est donnée par la fréquence des allèles parmi tous les organismes de l'espèce.

Equilibre

Imaginez un étang, quelques pieds profond avec des algues qui poussent partout. Les algues près de la surface ont beaucoup de lumière jaune que leur protéine verte absorbe très bien. Mais les algues qui dérivent plus bas n'ont pas beaucoup de lumière jaune - l'eau absorbe le jaune et laisse passer plus de lumière bleutée, de sorte que les algues plus profondes ont besoin de protéines rouges pour bien faire à plus grande profondeur. Si vous deviez échantillonner les algues à la surface, les plus saines seraient vertes, tandis que les algues les plus saines sous la surface seraient rouges. Mais les algues se reproduisent toutes les unes avec les autres, de sorte que le pourcentage de gènes de protéines vertes et de protéines rouges serait assez stable de génération en génération. La stabilité de la fréquence de l'allèle est décrite par le principe de Hardy-Weinberg.

Changez

Imaginez maintenant qu'il y a une année de fortes tempêtes. Les algues dans l'étang débordent des berges et se répandent dans les étangs voisins. L'un des étangs voisins est très peu profond et l'autre est beaucoup plus profond. Dans le bassin peu profond, le gène de la protéine rouge n'est pas utile, de sorte que les algues à protéines vertes plus pures réussissent. Cela aura tendance à faire sortir le gène de la protéine rouge du pool de gènes, c'est-à-dire qu'il réduira la fréquence allélique du gène de la protéine rouge. Le contraire peut arriver dans l'étang profond. Dans les eaux profondes, la protéine verte n'est d'aucune aide. La différence de profondeur des algues vertes et rouges peut entraîner la diminution des gènes des protéines vertes dans la population d'algues qui ne se reproduit jamais près de la surface. La fréquence de l'allèle change en réponse à la pression environnementale: l'évolution est au travail.