Darwin et l'évolution

La théorie de l'évolution
Auteurs : Didier Pol(plus d'infos)
Résumé :
De l’Antiquité jusqu’au dix-huitième siècle, pour le public comme pour les naturalistes, la Terre et le monde vivant n’ont pas d’histoire car, pour toutes les grandes religions, la planète et l’ensemble des êtres vivants ont été créés simultanément tels qu’on les connaît dans les temps présents. On dispose cependant aujourd’hui de preuves scientifiques démontrant que la vie a une longue histoire, au moins 3,8 milliards d’années, et que les différentes formes vivantes actuelles dérivent d’une origine unique par évolution, c'est-à-dire à travers des modifications héréditaires des organismes au cours du temps. Mais la théorie de l’évolution a mis du temps à s’imposer.
Publication : 28 Mai 2007

Introduction

De l’Antiquité jusqu’au dix-huitième siècle, pour le public comme pour les naturalistes, la Terre et le monde vivant n’ont pas d’histoire car, pour toutes les grandes religions, la planète et l’ensemble des êtres vivants ont été créés simultanément tels qu’on les connaît dans les temps présents. On dispose cependant aujourd’hui de preuves scientifiques démontrant que la vie a une longue histoire, au moins 3,8 milliards d’années, et que les différentes formes vivantes actuelles dérivent d’une origine unique par évolution, c'est-à-dire à travers des modifications héréditaires des organismes au cours du temps. Mais la théorie de l’évolution a mis du temps à s’imposer et elle est encore combattue par des mouvements qui entretiennent la confusion entre deux aspects différents de la pensée humaine, la religion, fondée sur la croyance et la science fondée sur l’observation, l’expérimentation et l’interprétation rationnelle des faits. Ainsi, les « créationnistes » s’en tiennent au dogme biblique de la création et les partisans du « dessein intelligent », s’ils admettent que la Terre et les êtres vivants ont une longue histoire, soutiennent qu’ils ont été créés avec le dessein divin que l’évolution biologique aboutisse à l’homme. Or ces différentes théories ne sont pas de nature scientifique parce qu’elles ne peuvent pas être mises à l’épreuve avec les méthodes de la science et ne sont donc pas « réfutables », caractéristique admise comme nécessaire pour qu’une théorie soit qualifiée de scientifique.

L’idée d’évolution existait déjà chez certains philosophes grecs qui pensaient que des espèces similaires devaient descendre d’un ancêtre commun, mais c’est Charles Darwin qui a formalisé la théorie de l’évolution biologique sous le nom de « descendance avec modification » dans son ouvrage paru en 1859, On the Origin of Species by Means of Natural Selection (Sur l’origine des espèces par le moyen de la sélection naturelle). Depuis cette époque, des arguments nombreux et variés issus de la biologie, de la géologie et de la paléontologie ont été réunis, montrant que toutes les espèces vivantes, disparues et actuelles, descendent d’un même ancêtre commun et sont donc toutes apparentées, confirmant largement la notion d’évolution. Plus récemment, les avancées de la biologie moléculaire, en permettant d’analyser et de comparer l’information génétique portée par tous les organismes vivants, ont plus solidement encore confirmé ce point de vue.

 

La théorie darwinienne de l’évolution


Charles Darwin (1809-1882)

L’idée principale de Darwin était que l’évolution pouvait s’expliquer par la survie différentielle des organismes en fonction de leurs variations naturelles, ce qu’il appela « sélection naturelle » par analogie avec la sélection artificielle, déjà connue à son époque, qui permet aux éleveurs d’obtenir des variétés d’animaux ou de plantes présentant des caractéristiques particulières. Selon cette idée, les descendants des êtres vivants (qui diffèrent naturellement entre eux et aussi de leurs parents en raison des mécanismes de la reproduction) sont susceptibles de transmettre à leurs propres descendants certaines des différences qu’ils présentent. De plus, comme les êtres vivants produisent beaucoup plus de descendants qu’il n’en peut survivre dans leur environnement en raison des contraintes écologiques, si certains d’entre eux présentent des caractères avantageux, ils ont plus de chances de survivre et de transmettre ces caractères à leurs propres descendants. Pour Darwin, c’est l’accumulation de ces différences au cours du temps qui expliquerait la divergence progressive entre les organismes et leurs ancêtres.

L’idée centrale de Darwin, fondée sur la variation et la sélection naturelles, garde toute sa valeur explicative, mais la théorie de l’évolution a connu d’importantes modifications et s’est amplifiée en même temps que progressaient les connaissances en biologie. Ainsi, alors qu’à l’époque de Darwin on ignorait tout des causes de la variabilité des êtres vivants et des mécanismes de l’hérédité, on sait aujourd’hui que l’information génétique de tous les êtres vivants, à la base de la transmission héréditaire, est portée par des molécules d’une substance chimique, l’ADN (acide désoxyribonucléique), qui constituent les gènes alignés sur les chromosomes et que cette information subit des modifications aléatoires, les mutations, qui aboutissent à des variations transmissibles à la descendance. On sait également localiser les gènes au sein des chromosomes et identifier les mutations. Bien que ces dernières se produisent au hasard et soient plus souvent défavorables ou neutres que favorables, les immenses échelles de temps en jeu dans la sélection naturelle (des millions d’années) conduisent à l’adaptation des espèces à leur environnement.
 

Quelques arguments fondant la théorie contemporaine de l’évolution

Les arguments ayant permis de fonder puis d’approfondir la théorie de l’évolution proviennent indépendamment des différents domaines des sciences du vivant, mais aussi de la géologie. Nous en donnons seulement quelques exemples représentatifs.

Unité biochimique

La chimie des êtres vivants présente une remarquable unité : tous les êtres vivants sont constitués fondamentalement de molécules semblables, en particulier l’ADN (support de l’information génétique) et les protéines (support de l’expression de cette information). Les mécanismes par lesquels les biomolécules interagissent, en particulier les mécanismes de la production d’énergie et les mécanismes des biosynthèses, sont également très similaires. On verra plus loin que l’ADN et les protéines apportent en outre des informations exceptionnelles sur l’évolution.

Unité de construction

Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules, plus petite unité élémentaire possédant toutes les caractéristiques du vivant. Les cellules de tous les êtres vivants possèdent des caractéristiques communes et leur fonctionnement est remarquablement semblable chez les différents organismes.

Enseignements de la paléontologie

Les roches sédimentaires déposées au cours des temps géologiques contiennent des fossiles correspondant à des formes vivantes que l’on peut voir se succéder au cours de l’histoire de la Terre. Les fossiles montrent que les espèces ont subi des modifications au cours du temps et que certaines ont disparu tandis que de nouvelles apparaissaient. De nombreux fossiles sont caractéristiques de transitions entre groupes différents, par exemple entre poissons et amphibiens, et permettent de dater l’apparition de nouveaux groupes.

(A gauche : Les trilobites appartiennent à un groupe d'arthropodes qui a disparu à la fin de l'ère primaire il y a 235 millions d'années)


Enseignements de l’anatomie comparée

Les variations à partir d’un même plan d’organisation, comme les différents types de membres des vertébrés (patte, bras, aile, nageoire) qui sont construits avec des os semblables et de même origine embryonnaire, montrent que des organes différents peuvent s’élaborer à partir d’un même plan général.

Des organes différents s'élaborent à partir d'un même plan général. Les mêmes os sont représentés par les mêmes couleurs


Ces données sont en accord avec les informations apportées par les fossiles en permettant, par exemple, de montrer que les mammifères marins sont les descendants de mammifères terrestres ou que les oiseaux sont les descendants de certains reptiles. Malgré une biodiversité immense, les animaux et végétaux actuels et fossiles peuvent être regroupés en un nombre limité de lignées évolutives partageant chacune un même plan d’organisation qui existait déjà il y a plusieurs centaines de millions d’années, comme le montrent les vestiges fossiles. Les variations autour d’un même plan d’organisation au sein des lignées évolutives donnent naissance à des solutions variées. Ces dernières conduisent à la formation d’espèces variées à partir d’un même ancêtre commun, ce qu’il est convenu d’appeler une radiation évolutive. Ces espèces peuvent faire face aux contraintes d’environnements divers, rendant possible l’exploitation d’une large variété de milieux.
 


La diversité des becs correspond à des variations sur un même thème correspondant à des modalités d'alimentation variées chez les oiseaux


Ainsi, par exemple, il existe plusieurs centaines de milliers d’espèces différentes d’insectes et elles sont adaptées à pratiquement tous les milieux de la planète à l’exception du milieu marin.
 


Avec près d'un million d'espèces différentes les insectes occupent presque tous les milieux terrestres


Même un groupe beaucoup plus restreint en nombre d’espèces, comme celui des mammifères, par exemple (environ 5 000 espèces), comporte des animaux aussi différents que les rongeurs, les félins, les primates, les cétacés, les chauves-souris, etc. qui exploitent des milieux variés et ont des modes de vie très différents. Malgré une morphologie à première vue très différente (un singe ne ressemble guère à une chauve-souris), tous les vertébrés terrestres (et ceux retournés secondairement au milieu aquatique, comme les mammifères marins) partagent un même plan d’organisation, héritage d’un ancêtre commun.


Un même plan d'organisation sous-tend l'impressionnante diversité des vertébrés

 

Enseignements de la biologie du développement

Les organismes appartenant à une même lignée évolutive présentent un développement embryonnaire comparable, même s’ils diffèrent considérablement à l’état adulte, comme on l’a vu plus haut pour les mammifères. Par exemple, les balanes et les anatifes (« pousse-pied »), malgré leur apparence proche de celle de certains mollusques, sont des crustacés et présentent des stades larvaires comparables à ceux des autres crustacés, comme les crevettes, même s’ils vivent à l’état adulte fixés à des rochers ou à des coquilles d’huîtres ou de moules.
 

 
Malgré des morphologies différentes à l'âge adulte, la similitude des larves montre que les balanes sont des crustacés comme les crevettes


De plus, on a découvert que les gènes qui contrôlent les événements précoces du développement embryonnaire, par exemple la mise en place des principaux axes du corps (avant-arrière, ventral-dorsal), sont très semblables dans les différentes lignées explorées, depuis les vers jusqu’aux vertébrés en passant par les insectes. Dans certains cas, il est même possible d’assurer un développement normal en remplaçant un tel gène de souris par son équivalent prélevé chez une mouche. Ces gènes seraient donc très anciens puisqu’ils auraient déjà été présents chez l’ancêtre commun à toutes ces lignées il y a quelques 550 millions d’années.
 

Enseignements des séquences d’ADN et de protéines

L’ADN et les protéines sont des polymères, c'est-à-dire des molécules formées par la répétition d’un petit nombre d’éléments de construction, quatre pour l’ADN, vingt pour les protéines, les mêmes chez tous les êtres vivants. Comme c’est la séquence de ces éléments de construction qui constitue l’information et que des mutations qui se produisent au hasard se traduisent par des modifications de séquence qui s’accumulent au cours du temps, leur comparaison chez des représentants actuels de différentes lignées permet d’établir et de quantifier leurs relations de parenté de façon très précise, au moins pour les espèces actuelles dont l’ADN et les protéines sont aisément disponibles. Ceci permet d’établir un arbre phylogénétique, c'est-à-dire la généalogie évolutive des espèces, de façon très rigoureuse. L’arbre obtenu confirme et précise les arbres qui ont été établis sur d’autres bases (paléontologie, anatomie comparée, biologie du développement, etc.).
 

Conclusion

La théorie de l’évolution constitue la grande théorie unificatrice qui a permis de faire converger les différents champs de la connaissance du vivant depuis le niveau moléculaire jusqu’à celui des populations. Une des conséquences de l’évolution est que les espèces actuelles sont d’autant plus proches, par leur ADN, leurs protéines, leur anatomie, etc. qu’elles sont plus étroitement apparentées entre elles, c’est à dire qu’elles partagent un ancêtre commun plus récent. Ceci a conduit à fonder la classification du vivant sur les relations de parenté évolutive plutôt que sur les seules ressemblances morphologiques. Ceci revient à classer les organismes en fonction des caractéristiques héritées de leurs ancêtres communs, c'est-à-dire en fonction de leur « généalogie » évolutive. C’est pourquoi on parle désormais de classification phylogénétique du vivant. L’ensemble des informations réunies indépendamment par les différents domaines de la biologie et par la paléontologie constituent un faisceau d’arguments qui convergent de façon cohérente pour soutenir la notion d’évolution du vivant. Aucune donnée scientifique pertinente n’a pu jusqu’ici la remettre en cause en tant que telle, même si les mécanismes en œuvre restent l’objet de débats. La notion d’évolution s’est imposée comme tellement fondamentale pour la biologie que Theodosius Dobzhansky, un des grands spécialistes de l’évolution, a pu écrire : « Rien n’a de sens en biologie, si ce n’est à la lumière de l’évolution ».