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L’évolution des espèces
L’évolution est la transformation des êtres vivants au fil des générations. Mutations, sélection naturelle et dérive génétique modifient les populations et donnent naissance à de nouvelles espèces.
Mis à jour le 8 min de lecture
Toutes les espèces actuelles, des bactéries aux humains, descendent d’ancêtres communs et se sont diversifiées sur environ 4 milliards d’années. Cette idée, établie par Charles Darwin et Alfred Russel Wallace au milieu du XIXe siècle, est aujourd’hui le cadre unificateur de toute la biologie. Elle repose sur des mécanismes observables et mesurables, et sur un ensemble de preuves concordantes issues de la paléontologie, de l’anatomie, de l’embryologie et surtout de la génétique.
Les mécanismes de l’évolution
1. Les mutations, source de la variation
Une mutation est une modification de la séquence de l'ADN : erreur de copie, dommage dû aux UV ou à des substances chimiques, réarrangement de chromosomes. Chez l’humain, chaque enfant naît avec environ 50 à 100 mutations nouvelles absentes chez ses parents. La plupart sont neutres, certaines nuisibles, quelques-unes avantageuses dans un environnement donné. Les mutations se produisent au hasard : elles ne sont pas « dirigées » vers un besoin.
La reproduction sexuée ajoute un brassage génétique : chaque individu reçoit une combinaison unique d’allèles de ses deux parents (voir les lois de Mendel).
2. La sélection naturelle
C’est le mécanisme décrit par Darwin. Il repose sur trois constats :
- les individus d’une même espèce diffèrent les uns des autres ;
- une partie de ces différences est héréditaire ;
- tous les individus ne survivent pas et ne se reproduisent pas autant.
Les individus porteurs de caractères favorables dans leur milieu laissent en moyenne plus de descendants ; ces caractères deviennent donc plus fréquents de génération en génération. La sélection n’a ni but ni plan : elle trie, a posteriori, parmi les variations existantes. Un caractère avantageux dans un milieu peut devenir défavorable si le milieu change.
La sélection sexuelle en est une forme particulière : certains caractères (queue du paon, bois du cerf) se répandent parce qu’ils augmentent les chances de s’accoupler, même s’ils sont coûteux pour la survie.
3. La dérive génétique
Dans une petite population, la fréquence des allèles varie aussi par pur hasard : certains individus se reproduisent plus que d’autres sans raison liée à leurs gènes. Cette dérive peut faire disparaître ou fixer un allèle indépendamment de son utilité. Son effet est fort après un goulot d’étranglement (chute brutale d’effectifs) ou lors de la fondation d’une population par quelques individus (effet fondateur). Le généticien japonais Motoo Kimura a montré en 1968 qu’une grande partie de l’évolution moléculaire est neutre et dominée par la dérive.
4. Les migrations
Les échanges d’individus entre populations (flux de gènes) introduisent de nouveaux allèles et homogénéisent les populations. À l’inverse, l’isolement favorise leur divergence.
Comment naît une nouvelle espèce : la spéciation
Une espèce est classiquement définie comme un ensemble d’individus capables de se reproduire entre eux et d’avoir une descendance fertile (définition d’Ernst Mayr, 1942). Le cheval et l’âne peuvent produire un mulet, mais celui-ci est stérile : ce sont deux espèces distinctes.
Une nouvelle espèce apparaît quand deux populations cessent d’échanger des gènes et accumulent assez de différences pour ne plus pouvoir se reproduire ensemble.
| Type de spéciation | Mécanisme | Exemple |
|---|---|---|
| Allopatrique | Séparation géographique (montagne, bras de mer, isolement sur une île) | Pinsons des Galápagos |
| Sympatrique | Divergence sur un même territoire (changement d’hôte, de période de reproduction, polyploïdie chez les plantes) | Nombreux végétaux, certains poissons de lacs africains |
| Parapatrique | Populations voisines adaptées à des milieux différents | Graminées sur sols pollués par des métaux |
La spéciation prend généralement des milliers à des millions d’années, mais elle peut être bien plus rapide, notamment chez les plantes par doublement du nombre de chromosomes.
Les preuves de l’évolution
Les fossiles
Les couches géologiques livrent une succession d’organismes dans un ordre cohérent : pas de mammifères avant les premiers vertébrés, pas de plantes à fleurs avant les fougères. On a retrouvé de nombreuses formes de transition, par exemple :
- Archaeopteryx (découvert en 1861), à la fois dinosaure à dents et à griffes et oiseau à plumes ;
- Tiktaalik (2004), poisson à nageoires charnues annonçant les membres des tétrapodes ;
- la série des ancêtres des baleines, quadrupèdes terrestres retournés progressivement à la vie aquatique ;
- les nombreux fossiles d’homininés, d'Australopithecus aux premiers Homo.
L'échelle des temps géologiques permet de dater ces fossiles avec précision grâce à la radioactivité des roches.
L’anatomie comparée
Le bras humain, l’aile de la chauve-souris, la nageoire de la baleine et la patte du cheval ont la même organisation osseuse (un os, deux os, petits os, doigts) malgré des fonctions différentes : ce sont des organes homologues, hérités d’un ancêtre commun. Les organes vestigiaux (os du bassin chez la baleine, coccyx humain) sont des restes de structures devenues inutiles.
L’embryologie
Les embryons de vertébrés se ressemblent beaucoup aux premiers stades : tous présentent par exemple des arcs pharyngiens, qui donnent les branchies chez les poissons et des structures de la mâchoire et de l’oreille chez les mammifères.
La génétique et la biologie moléculaire
C’est la preuve la plus puissante. Tous les êtres vivants utilisent le même code génétique. Plus deux espèces sont apparentées, plus leurs séquences d’ADN se ressemblent, et les arbres de parenté construits à partir des gènes concordent avec ceux issus des fossiles et de l’anatomie. Les génomes portent aussi des traces d’histoire commune, comme des gènes inactivés partagés par des espèces proches.
L’évolution observée en direct
- Résistance aux antibiotiques : les bactéries résistantes sont sélectionnées en quelques années, voire quelques mois.
- Phalène du bouleau (Biston betularia) : en Angleterre, la forme sombre est devenue majoritaire pendant la révolution industrielle, quand la suie noircissait les troncs, puis a régressé avec la baisse de la pollution.
- Pinsons de Darwin : Peter et Rosemary Grant ont mesuré sur l’île de Daphne Major, à partir de 1973, des changements de taille du bec d’une génération à l’autre après des sécheresses.
- Expérience de Richard Lenski : des populations d'E. coli suivies depuis 1988 sur plus de 75 000 générations ont développé de nouvelles capacités, dont celle d’utiliser le citrate comme nourriture.
Histoire de la théorie de l’évolution
| Date | Étape |
|---|---|
| 1735 | Carl von Linné classe les êtres vivants, en les considérant comme fixes (fixisme). |
| 1809 | Jean-Baptiste de Lamarck publie Philosophie zoologique : première théorie complète de la transformation des espèces. |
| 1812 | Georges Cuvier, fixiste, établit la réalité des extinctions par l’étude des fossiles. |
| 1er juillet 1858 | Présentation conjointe des textes de Darwin et Wallace à la Linnean Society de Londres. |
| 24 novembre 1859 | Darwin publie L’Origine des espèces. |
| 1866 | Gregor Mendel publie ses lois de l’hérédité, ignorées jusqu’en 1900. |
| 1930-1950 | Théorie synthétique de l’évolution : fusion du darwinisme et de la génétique (Fisher, Haldane, Wright, Dobzhansky, Mayr, Simpson). |
| 1953 | Découverte de la structure de l’ADN. |
| 1968 | Théorie neutraliste de Motoo Kimura. |
| 1972 | Niles Eldredge et Stephen Jay Gould proposent les équilibres ponctués. |
Lamarck et Darwin : la différence
Lamarck pensait que les organes se développent par l’usage et que ces modifications acquises au cours de la vie se transmettent aux descendants : la girafe aurait allongé son cou à force de l’étirer. Darwin explique le même résultat autrement : parmi des girafes aux cous de longueurs variables, celles au cou plus long auraient laissé plus de descendants. La génétique a confirmé que les caractères acquis par l’usage ne se transmettent pas par l’ADN, mais Lamarck reste le premier à avoir affirmé clairement que les espèces se transforment.
L’évolution de l’être humain
L’humain ne descend pas du chimpanzé : les deux espèces partagent un ancêtre commun qui vivait en Afrique il y a environ 6 à 7 millions d’années. Le genre Homo apparaît il y a environ 2,8 millions d’années, et Homo sapiens il y a environ 300 000 ans (fossiles de Jebel Irhoud, au Maroc). Notre espèce a coexisté avec d’autres humains, dont Néandertal et Denisova, avec qui elle s’est en partie croisée : les populations non africaines actuelles portent environ 2 % d’ADN néandertalien.
Idées reçues sur l’évolution
| Idée reçue | Ce qu’il en est |
|---|---|
| « Ce n’est qu’une théorie. » | En science, une théorie est un modèle explicatif solidement étayé par des faits, comme la théorie atomique. Voir la méthode scientifique. |
| « L’évolution va vers le progrès. » | Elle n’a pas de but. Une espèce peut perdre des organes (yeux des poissons cavernicoles) si cela ne la désavantage pas. |
| « L’homme descend du singe. » | L’homme est un primate, et partage un ancêtre commun avec les autres grands singes actuels. |
| « Les individus évoluent. » | Ce sont les populations qui évoluent ; un individu garde ses gènes toute sa vie. |
| « Le plus fort survit. » | Ce sont les mieux adaptés à leur milieu qui laissent le plus de descendants, ce qui n’a rien à voir avec la force. |
Questions fréquentes
Qui a découvert l’évolution des espèces ?
L’idée de transformation des espèces a été défendue d’abord par Lamarck en 1809. Le mécanisme de la sélection naturelle a été découvert indépendamment par Charles Darwin et Alfred Russel Wallace, qui l’ont présenté ensemble en 1858. Darwin l’a développé dans L’Origine des espèces en 1859.
L’évolution est-elle toujours en cours ?
Oui, chez toutes les espèces, y compris l’humain. Exemple : la tolérance au lactose à l’âge adulte s’est répandue en quelques milliers d’années dans les populations d’éleveurs d’Europe et d’Afrique de l’Est.
Combien de temps faut-il pour qu’une espèce évolue ?
Cela dépend de la durée d’une génération et de la pression de sélection : quelques heures chez les bactéries, des décennies pour des changements mesurables chez les oiseaux ou les poissons, des milliers à des millions d’années pour l’apparition de nouvelles espèces de grands animaux.
Quel est l’ancêtre commun de tous les êtres vivants ?
On l’appelle LUCA (Last Universal Common Ancestor). C’était un organisme unicellulaire de type procaryote, vivant il y a environ 4 milliards d’années, dont descendent les bactéries, les archées et les eucaryotes.
Quelle est la différence entre évolution et adaptation ?
L’adaptation est un résultat de l’évolution : un caractère qui augmente la survie ou la reproduction dans un milieu donné, comme le pelage blanc de l’ours polaire. L’évolution désigne l’ensemble des changements, adaptatifs ou non.