LA THÉORIE DE L’ÉVOLUTION Gilles Bourbonnais Cégep de Sainte-Foy

« L ’origine des espèces par sélection naturelle » 1. Avant Darwin 1.1 Historique de l’idée d ’évolution 24 novembre 1859 : Charles Darwin « L ’origine des espèces par sélection naturelle » Révolution: Philosophique Théologique Scientifique

Selon la théorie de l’évolution: Les espèces se transforment au cours du temps, elles évoluent. Il y a donc une « histoire » de la vie. Darwin propose une théorie pour expliquer ces transformations: la Théorie de l’évolution par sélection naturelle. La théorie de Darwin forme un tout cohérent qui s’appuie sur l’ensemble des connaissances de l’époque en géologie et en biologie. La théorie sera rapidement acceptée par l’ensemble des biologistes.

AVANT Darwin: Vision fixiste du monde et de la vie Platon (~428 - ~348): Dualisme platonicien: monde réel et parfait des idées et monde illusoire, imparfait, accessible à nos sens Chaque individu d’une espèce est une copie imparfaite d’un modèle parfait et immuable appartenant au monde des idées Aristote (~384 - ~322): Ne reprend pas le dualisme platonicien Mais, les espèces sont éternelles, immuables Les idées d’Aristote domineront la pensée judéo-chrétienne jusqu’au XIXe siècle

James Ussher (1580-1655) Dieu a créé le monde le : Pasteur anglican et primat d’Irlande 1650 :    « Annales veteris testamenti, a prima mundi origene deducti  » (Annales de l ’Ancien Testament, retracées depuis l ’origine du monde) Dieu a créé le monde le : dimanche 23 octobre 4004 av. JC, à midi Vision fixiste du monde inspirée de la Bible par opposition à la vision transformiste qui se développera au XIXe

Fin XVIIe et XVIIIe : Étude des strates géologiques et des fossiles Fossiles (du latin creuser) = traces d ’organismes vivants laissées dans les roches sédimentaires. Roches sédimentaires se forment par dépôts de particules en suspension ou par précipitation de minéraux au fond d’un cours d’eau. Pression  Solidification = Roche sédimentaire Successions marines (inondations, assèchements) ou modifications des dépôts  Strates

Roches sédimentaires formant des strates superposées

Un organisme peut se fossiliser SI: Recouvert de sédiments avant d’être complètement décomposé (milieu aquatique). Absence d’oxygène. Molécules organiques progressivement remplacées par des dépôts minéraux  modèle minéral de l ’organisme mort

Strates géologiques  Histoire de la vie Plus la strate géologique est profonde, plus elle est ancienne. Récent Ancien

Strates géologiques  Histoire de la vie Des strates les plus anciennes aux plus récentes: certaines espèces apparaissent, d’autres disparaissent. Plus la strate est ancienne, plus les formes fossiles sont différentes des espèces d ’aujourd’hui. Les types de fossiles sont disposées dans le même ordre, partout dans le monde. Formes les plus anciennes ne contiennent pas d ’organismes complexes. Certaines formes sont toujours au-dessus d ’autres formes. Succession des formes dans les strates est toujours la même.

Datation des strates: Datation absolue (pas toujours possible): proportions d ’isotopes radioactifs. Ex. Datation 40Krypton / 40Argon Datation relative: identification des fossiles contenues dans la strate étudiée.

Étude des fossiles au XVIIIe et XIXe siècle: Catastrophisme (Terre jeune): Changements dans les strates dus à de grandes catastrophes géologiques. Après la catastrophe, de nouvelles espèces venues d’ailleurs s’installent sur le territoire. Théorie défendue par Georges Cuvier (1769-1832) Certains disciples de Cuvier : créations multiples Gradualisme (Terre très ancienne): James Hutton (1726-1797) : La Terre se modifie par des processus physiques lents et graduels qui sont encore à l ’œuvre aujourd ’hui. Charles Lyell (1797-1875) : Uniformitarisme

1.2 Le lamarckisme Jean-Baptiste Monet, Chevalier de Lamarck (1744-1829) 1809 : « Philosophie zoologique » Les espèces se transforment en se complexifiant continuellement (forment des lignées visibles dans les fossiles) Des organismes simples se forment sans arrêt par génération spontanée

Évolution selon Lamarck: 1. Loi de l’usage et du non usage Usage d ’un organe  développement de l’organe Non usage  atrophie 2. Hérédité des caractères acquis Caractéristiques acquises par l’usage ou le non usage se transmettent aux descendants ==> transformations lentes et progressives au cours du temps

Évolution de la girafe selon Lamarck Ancêtre à cou court mange les feuilles des arbres. Fait des efforts pour atteindre les feuilles les plus hautes L’animal étire le cou et les pattes. Ces organes et membres s’allongent L’allongement se transmet de façon imperceptible aux descendants.

Thérie de Lamarck rejetée: De son vivant: L’idée d’évolution est encore trop nouvelle. Forte opposition religieuse et scientifique. De plus, on va démontrer par la suite : Pas de transmission des caractères acquis Ne peut pas expliquer de nombreux faits Ex. couleur du pelage

2. Le darwinisme Charles Darwin (1809 - 1882) Études en médecine (qu’il abandonne) puis en théologie et sciences naturelles. À 22 ans (1831) s ’embarque sur le HMS Beagle. Charles Darwin (1840) HMS Beagle

Voyage de 5 ans autour du monde: but = cartographier certaines régions peu connues. Au cours du voyage Darwin élabore sa théorie et recueille de nombreuses données pour l’étayer.

Au cours du voyage du beagle Darwin observe : Espèces de régions différentes d’Amérique du Sud se ressemblent souvent entre elles. Espèces retrouvées dans un milieu particulier d’Amérique du Sud ressemblent plus aux espèces d’autres régions d’Amérique du Sud qu’aux espèces trouvées dans des milieux similaires sur d’autres continents. Fossiles d’Amérique du Sud ressemblent aux espèces actuelles d’Amérique du Sud. Îles possèdent des espèces uniques qui ressemblent à d’autres espèces du continent le plus proche. Ex. Îles Galápagos (900 Km à l ’Ouest de l ’Amérique du Sud)

Retour du voyage : 1836 Ne publie pas sa théorie, se contente d’en noter les grandes lignes. 1858 : lettre de Alfred Russel Wallace. Expose la même théorie Alfred Russel Wallace Le mois suivant : publication officielle de la théorie (cosignée Darwin-Wallace). 1859 : Publication de « L ’origine des espèces par sélection naturelle ». Succès instantané de librairie. 10 ans plus tard, la théorie de Darwin est acceptée par la grande majorité des biologistes.

Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle Une morue peut pondre plus de 6 millions d ’œufs. Si chacun de leurs descendants survivaient un seul couple d ’éléphants pourrait engendrer 19 millions d’éléphants en 750 ans.

Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle 2. Années après années, les populations demeurent relativement stables Des facteurs limitants empêchent l ’accroissement exponentiel. Darwin s ’était inspiré pour ce point d ’un ouvrage de l ’économiste Thomas Malthus (1766-1834): Thomas Malthus La population humaine augmente plus vite que la production des ressources alimentaires.

Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle 2. Années après années, les populations demeurent relativement stables Des facteurs limitants empêchent l ’accroissement exponentiel. 3. Il y a des variations entre les individus: à chaque génération, les descendants diffèrent de leurs parents et diffèrent entre eux.

Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle 2. Années après années, les populations demeurent relativement stables Des facteurs limitants empêchent l ’accroissement exponentiel. 3. Il y a des variations entre les individus: à chaque génération, les descendants diffèrent de leurs parents et diffèrent entre eux. 4. Si une différence s’avère avantageuse face à l’environnement de l’organisme, le ou les individus qui la possèdent ont plus de chances de survivre que ceux de la population qui ne la possèdent pas. Et donc plus de chances de se reproduire et de transmettre leur caractéristique = SÉLECTION NATURELLE

Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle 2. Années après années, les populations demeurent relativement stables Des facteurs limitants empêchent l’accroissement exponentiel. 3. Il y a des variations entre les individus: à chaque génération, les descendants diffèrent de leurs parents et diffèrent entre eux. 4. Si une différence s’avère avantageuse face à l’environnement de l’organisme, le ou les individus qui la possèdent ont plus de chances de survivre que ceux de la population qui ne la possèdent pas. Et donc plus de chances de se reproduire et de transmettre leur caractéristique = SÉLECTION NATURELLE 5. Le caractère avantageux a donc tendance à se répandre jusqu’à ce que ceux qui le possèdent surpassent et remplacent ceux qui ne l’ont pas.

Évolution de la girafe selon Darwin Girafes se nourrissent des feuilles des arbres. Si la nourriture est rare, les plus grands (cou et pattes) ont un net avantage sur les plus petits. Les plus grands ont plus de chances de survivre ; plus de chances de se reproduire et de transmettre à leurs descendants leur grande taille. De génération en génération, il y a une SÉLECTION des plus grands. Avec le temps, il y a une tendance à l ’allongement du cou et des pattes dans la population.

La phalène du bouleau (Biston betularia) Forme pâle Forme mélanique Jusqu’en 1848 (Angleterre), tous les spécimens connus = forme pâle À la fin du XIXe siècle, 98% des individus = forme mélanique

La phalène du bouleau (Biston betularia) Forme pâle = bon camouflage sur les troncs d’arbres couverts de lichen. Forme mélanique = bon camouflage sur les troncs dépourvus de lichens et noircis par la pollution. À partir du milieu du XIXe siècle, la pollution a fait disparaître les lichens des arbres et la suie les a noircis. Dans les régions polluées, la sélection naturelle a remplacé les pâles par la forme mélanique en quelques années. Dans les régions où on a mis fin à la pollution, les pâles sont redevenus majoritaires.

Autres exemples : Souris de la ferme McCrosky (Campbell 430) Résistance aux antibiotiques des bactéries Pinsons de l’île Daphne Major aux Galápagos (Campbell 431)

Modes de sélection naturelle Sélection directionnelle Sélection stabilisante Sélection diversifiante Stabilisante Directionnelle Diversifiante

Sélection directionnelle Nuisible

Sélection stabilisante Nuisible

Sélection diversifiante Nuisible

Y a-t-il évolution actuellement dans l’espèce humaine? Pour qu’il y ait évolution, il faut : Diversité génétique Sélection naturelle Est-ce le cas chez les humains ? La sélection naturelle est-elle vraiment nécessaire?

Théorie synthétique de l’évolution La théorie darwinienne de l ’évolution n’est pas complète: Lois de la génétiques ne sont pas connues. On ne sait rien de l’information génétique. Darwin ne peut expliquer d’où proviennent les nouveaux caractères qui seront sélectionnés. Découvertes en génétique au cours du XXe siècle permettent de compléter la théorie: Théorie synthétique de l’évolution ou Néo-darwinisme

Théorie synthétique de l ’évolution Mutations génétiques font apparaître de nouvelles caractéristiques physiques. Exemples: Mutation d’un gène codant pour une enzyme : permet la formation d ’un nouvel allèle codant pour une enzyme possédant des propriétés différentes de l ’ancienne. Mutation d’un gène intervenant dans le développement embryonnaire (homéogène) permet de grandes modifications physiques. Polygénie (multiplication des gènes dans le génome) permet la formation de nouveaux gènes qui s’ajoutent aux anciens.