Sélection naturelle
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En biologie, la sélection naturelle est un des mécanismes qui permet d'expliquer l'évolution des espèces et leur adaptation à un milieu. La théorie de la sélection naturelle permet donc de comprendre l'action de l'environnement sur l'évolution des populations, en sélectionnant les individus les plus adaptés. Cet aspect de la théorie de l'évolution a été décrite par Charles Darwin (1809-1882). On parle aussi de darwinisme.
[modifier] Principe
[modifier] La sélection naturelle favorise les individus les plus adaptés à un milieu
En général, dans une population d'individus, un caractère présente des variations. Certains individus portent des variations qui leur permettent de se reproduire plus que les autres (ex: ils ont mieux échappé aux prédateurs, ils ont plus copulé, ils ont produit plus de graines, s'il s'agit d'un végétal...). Leur descendance est donc plus nombreuse, et portera cette variation si elle est héréditaire. La conséquence logique est que cette variation héréditaire verra sa fréquence augmenter dans la génération suivante. Et ainsi de suite... On parle d'avantage sélectif. Les variations qui présentent un désavantage sélectif, voient leur fréquence diminuer, au fil des générations, et en général finissent par disparaître.
Selon Malthus qui a inspiré les réflexions de Darwin, il naît tôt ou tard plus d'individus qu'il ne peut en vivre dans un milieu, les ressources n'étant pas infinies (voir Malthus). Les individus finissent donc par entrer en compétition entre eux, pour accéder à ces ressources (compétition intra-spécifique). Si les caractéristiques des individus présentent des variations et que celles-ci sont héréditaires, les variations les plus propices à la survie et à la reproduction se transmettront mieux que les autres. Les variations moins avantageuses finissent par disparaitre, au profit des variations les mieux adaptées au milieu.
Ainsi la sélection naturelle stabilise les caractères, si l'environnement ne change pas. Car les individus moins adaptés à ce milieu, se reproduisent moins. Si l'environnement change, certains caractères de la population vont évoluer. Cela explique l'adaptation des caractères d'une espèce à son environnement.
La sélection naturelle peut se mesurer en calculant la valeur sélective d'un génotype.
[modifier] La sélection naturelle nécessite au préalable une variabilité génétique importante
Sans variation génétique dans une population aucune sélection n'est possible, et quelques changements dans l'environnement (ex: nouveau parasite....) auront pour suite logique l'extinction de l'espèce. Lorsque Darwin décrit la théorie de la sélection naturelle, il doit admettre une source de variation héréditaire, mais il n'en connaît pas l'origine. Aujourd'hui les sources de diversité génétique sont connues. Il s'agit des:
- mutations ponctuelles dans l'ADN;
- réarrangements chromosomiques;
- recombinaisons génétiques qui se produisent lors de la « sexualité » des bactéries et la reproduction sexuée des eucaryotes;
- migrations si on n'étudie qu'une population d'individus, et non l'espèce entière.
On ne trouve aucune espèce qui ne dispose pas de mécanisme efficace pour amplifier sa diversité génétique: si une telle espèce a existé, elle a dû disparaître en peu de temps.
[modifier] Sélection naturelle et théorie des caractères acquis
Notons que si des caractères acquis étaient héréditaires (hypothèse de Lamarck), le principe de cette sélection s'appliquerait là encore, et Darwin l'envisage explicitement dans L'Origine des espèces.
[modifier] La sélection naturelle est nécessaire à l'apparition des adaptations les plus poussées et les plus complexes
Les systèmes vivants apparaissent comme très complexes et sont des adaptations tellement poussées à un milieu que certains y trouvent une ressource pour des innovations industrielles (par exemple dans les transports, et surtout l'industrie pharmaceutique).
Cette complexité n'a pu voir le jour sans la sélection naturelle :
Chaque innovation évolutive apparaît de manière aléatoire. La sélection naturelle favorise ensuite chacun de ces petits "sauts" évolutifs (a, puis ab, puis abc... puis abcde). Elle permet ainsi l'apparition d'adaptations de plus en plus poussées (abcde). En effet, si le caractère (a) n'avait pas été sélectionné, le caractère (abcde) ne serait jamais apparu. Car (c) dépend de (a). Un caractère complexe, comme une enzyme, résulte d'une accumulation d'innovations sélectionnées successivement, et non de simples apparitions indépendantes, au hasard des innovations génétiques (même si certains "sauts" évolutifs peuvent être plus ou moins importants ou graduels, voir équilibre ponctué). Donc la sélection naturelle ne fait pas que favoriser les adaptations les plus complexes ; elle permet aussi leur apparition.
Cela n'est valable que si la sélection naturelle s'opère de manière continue, ce qui est envisageable par une compétition intra-spécifique, que Malthus et Darwin estiment inévitable dans une population. En effet les êtres vivants ont une tendance naturelle et universelle à se reproduire en plus grand nombre qu'à la génération précédente.
Les simples innovations sur le plan génétique ne suffisent pas à expliquer la "perfection" de certaines adaptations. Il faut la sélection naturelle pour accumuler les petites adaptations et pour en arriver à un organe aussi complexe que l'œil de mammifère, par exemple.
Cela peut être une réponse aux critiques de certains néo-créationnistes qui affirment que les systèmes vivants (enzymes...) sont trop complexes et harmonieux, et que donc, leur apparition ne peut pas n'être due qu'à des mutations aléatoires, et qu'il n'y pas eu d'évolution.
[modifier] Un exemple avéré: la sélection des moustiques résistants à un insecticide
Cette section est vide ou n'est pas assez détaillée, votre aide est la bienvenue ![modifier] La sélection artificielle
L'adjectif naturelle s'oppose chez Darwin au concept de sélection artificielle connue et pratiquée depuis quelques milliers d'années par les éleveurs. En effet les animaux d'élevage domestiques ou les espèces de plantes cultivées constituent autant de variations « monstrueuses » (vaches, chiens, roses...) absentes dans la nature. Elles sont le fruit de la lente sélection d'individus intéressants (pour les rendements, ou du point de vue esthétique) pour les éleveurs et les agriculteurs (voir élevage sélectif des animaux). C'est cette observation qui permit à Darwin d'émettre l'hypothèse d'une sélection opérée par la nature sur les espèces sauvages.
Par exemple :
- La rose cultivée est une mutation d'une rose sauvage. Cette mutation a été sélectionnée par les horticulteurs, elle est répandue dans les jardins: c'est la sélection artificielle.
- Dans la nature des roses cultivées ne peuvent se reproduire , c'est la sélection naturelle.
 Rose cultivée |
 Rose sauvage Rosa canina |
[modifier] La sélection de survie et la sélection sexuelle
La sélection naturelle se compose:
- d'une sélection de survie (atteindre les proies, échapper aux prédateurs, gérer les parasites et germes de maladie);
- d'une sélection sexuelle (obtenir une descendance : séduire ou forcer un partenaire) sur laquelle Darwin insiste suite à ses observations dans les Galapagos, mais qui fut un peu négligée par ses continuateurs jusque vers la fin du XXème siècle où Stephen Jay Gould remit l'accent sur cette notion.
Et tout cela mieux que les congénères (et les autres espèces proches), y compris à leur détriment, aspect là encore remis en lumière par Stephen Jay Gould.
[modifier] Pression de sélection
Les modifications successives des générations dans les populations naturelles sont 'orientées' par les pressions intérieures (séduction, compétition dans l'espèce) et extérieures à l'espèce (limitation des ressources, modifications de l'environnement, prédateurs, parasites...), bref, ce qui influence la survie et la reproduction des individus. La sélection naturelle apparaît quand les conditions suivantes sont réunies :
- renouvellement d'une population d'individus par mortalité et reproduction;
- variabilité de caractères au sein des individus d'une population à un instant donné;
- héritabilité de certains de ces caractères variables, c'est-à-dire corrélation forte entre ces caractères chez un individu et ces caractères chez ses parents, ou plus généralement, ses ancêtres;
- variabilité du nombre de descendants;
- interaction non aléatoire entre les caractères variables héritables et l'environnement pour déterminer statistiquement l'importance de la descendance d'un individu.
Il en découle alors que l'environnement détermine une orientation des modifications successives des générations. Ces conditions peuvent être simulées et le phénomène vérifié (référence au domaine de la recherche informatique sur la vie artificielle à mettre).
[modifier] Détail sur la sélection sexuelle
- Article détaillé : Sélection sexuelle.
La sélection sexuelle selon Darwin est l'idée que, chez les espèces à reproduction sexuée, les modifications successives des générations sont aussi influencées par les critères de choix des partenaires sexuels. Il s'agit ici d'un phénomène interne à l'espèce, même s'il interfère souvent avec la sélection naturelle résultant d'influences externes. La sélection sexuelle est invoquée pour expliquer des caractères ou des comportements qui pénalisent la survie quand ils sont analysés en dehors du contexte reproductif, comme la queue du paon, les bois des megaceros, ou le suicide de l'araignée mâle. S'il s'agit dans ces cas d'exemples extrêmes, le phénomène est général à des degrés divers : dans la plupart des espèces (d'oiseaux, de mammifères, de poissons, d'insectes...) les mâles (en général, il y a de rares cas où il s'agit des femelles) ont des caractères qui vont à l'encontre de leur survie (mais qui n'interfèrent pas négativement avec leur potentiel reproductif, au contraire) : attributs voyants (couleurs, attitudes) ou encombrants, comportements qui exposent plus au danger, etc.
Du point de vue des femelles, tant qu'il reste suffisamment de mâles (et c'est presque toujours le cas), tout facteur aussi absurde soit-il qui augmente la pression de sélection sur les mâles (même si c'est au prix d'une mortalité plus forte), constitue un avantage : les performances dans les "autres compartiments du jeu" (santé, performance physique ou intellectuelle, etc.) n'en auront que plus d'importance, ce qui sera tout bénéfice pour les descendants de la femelle. Ainsi, pour une femelle, choisir un mâle qui a survécu malgré une exposition plus importante est un indice qu'il dispose d'avantages significatifs.
Tout compte fait, une femelle paon qui accepterait un mâle moins "beau" non seulement ne gagne aucun avantage sur ses congénères (qui trouvent un mâle aussi facilement qu'elle), et se prive d'un indice significatif dans les autres domaines. Il est donc avantageux même pour les femelles de choisir un mâle qui participe à cette compétition aussi absurde qu'elle paraisse.
La même analyse explique que, inversement, les mâles n'ont aucun intérêt à courtiser préférentiellement des femelles participant à une compétition absurde du même genre, mais au contraire doivent s'intéresser aux indices de fécondité réelle.
Les deux pressions s'observent facilement dans l'espèce humaine.
[modifier] Relation avec la génétique
Dans sa forme générale, et dans sa forme originale due à Darwin, la notion de sélection naturelle ne nécessite pas de théorie sur la génétique. Darwin et Mendel vécurent à la même époque, mais ne correspondirent jamais ! La génétique donna néanmoins des bases précises pour décrire la transmission des caractères. Cela a permis le développement au milieu du XXe siècle de la génétique des populations, qui propose des modèles mathématiques aux différentes formes de sélection, et permet ainsi de quantifier ces phénomènes.
[modifier] Limites de la sélection naturelle pour expliquer l'évolution humaine
C'est avec la sociobiologie, proposée par E.O. Wilson que les limites de la sélection naturelle peuvent apparaître le plus clairement. Bien que sa théorie soit applicable à la vaste majorité des espèces animales sociales, elle demeure contestée, surtout par les paléoanthropologues lorsqu'il est question d'expliquer les comportements humains dans leur ensemble via la théorie de la sélection naturelle. Les principaux opposants contemporains, Yves Coppens et Pascal Picq considèrent encore difficile d'expliquer les transformations culturelles humaines par la biologie seule. Ils tendent à démontrer que la culture est un déterminant davantage explicatif des transformations qu'a connues l'humanité que la nature. Picq critique la visée de théoriciens contemporains de la théorie de l'évolution:
« Ainsi, même dans le cadre des théories modernes de l'évolution, qu'on appelle néodarwinisme ou théorie synthétique de l'évolution - terme inventé pas Julian Huxley - et qui domine la pensée évolutionniste entre 1947 et 1977, les évolutionnistes s'efforcent de réserver une place à part à l'homme, étant entendu que si son corps a évolué, il reste que ce qui fait l'humain échappe aux lois de l'évolution. [1] »
[modifier] Sélection naturelle, comportement et culture
Tout comportement a une composante génétique et héréditaire. Il a été démontré que l'environnement pouvait agir sur l'évolution d'un comportement héréditaire et inné, chez certains animaux [2].
Quant à la culture qui ne se transmet pas par l'ADN, mais par l'apprentissage, elle peut également être sujette à une sélection. Par exemple, si j'ai un comportement qui apporte de la satisfaction, comme m'habiller à la mode, je le reproduirai et je l'enseignerai ou on m'imitera, et ce qui ne sera pas le cas, si cela ne donne pas satisfaction. La théorie de la mémétique émise par Richard Dawkins, désigne certaines entités, qu'on appelle mèmes, comme éléments de base de la sélection que subit la culture, au même titre que le sont les gènes pour l'évolution du vivant.
Voir l’article mémétique.En retour la culture peut entraîner de nouvelles conditions de vie, et donc modifier la sélection naturelle[3]. Par exemple l'utilisation de lait de vache dans l'alimentation a favorisé les génotypes tolérants à la digestion du lactose (sucre présent dans le lait).
Ainsi, l'évolution de la culture serait le produit d'une interaction entre une sélection naturelle et une sélection culturelle.
Ainsi on peut envisager que ce modèle d'évolution faisant jouer des rétroactions puisse suivre une cercle vicieux ou vertueux, ce qui entraîne une évolution perpétuelle et continue. À condition que les rétroactions soient positives. Ce modèle est corroboré par les observations: la culture humaine suit bien une évolution continue, et les structures anatomiques qui ont permis cette évolution (volume crânien, structure du cortex) ont aussi évolué de manière continue depuis 2 millions d'années, au moins.
La culture humaine, qui fait toute la singularité de notre espèce, pourrait donc être le résultat d'un tel modèle d'évolution, avec une certaine indépendance vis à vis de l'environnement, si on ne tient pas compte des modifications engendrées par les humains eux-mêmes.
E.O. Wilson parle de co-évolution[4] des gènes et de la culture.
Cela est expliqué par certains scientifiques dans la théorie de la construction de niche[5]: le comportement ou une autre activité peut influencer sur l'environnement immédiat ( la niche écologique ) et , en retour, modifier la pression de sélection naturelle.
[modifier] Les autres mécanismes de l'évolution
Lorsque les fréquences des certaines variations héréditaires changent uniquement à cause du hasard, on parle de dérive, voire (si le groupe est très réduit) d'effet fondateur. Ces caractères doivent être relativement neutres pour la sélection naturelle (il n'y a ni avantage, ni désavantage sélectif). Si une même évolution se produit de manière répétée dans un même milieu au cours des générations, ce n'est pas la dérive , mais on peut parler de sélection.
[modifier] Voir aussi
[modifier] Liens internes
[modifier] Bibliographie
- SERRE M, PICQ P,VINCENT J-D (2003) Qu’est-ce que l’Humain ?, ed. Le Pommier et le Collège de la Cité des sciences, (ISBN 2746501309)
- CHAYEUX J-P (2003) Gènes et cultures - Symposium annuel, ed. Odile Jacob, 304 pages (ISBN 2-7381-1310-9)
[modifier] Illustration
[modifier] Références
- ↑ PICQ P L'humain à l'aube de l'humanité p. 41 dans Qu'est-ce que l'humain ?
- ↑ Boyd et Silk, L'aventure humaine, de la molécule à la culture, De Boeck 2004, partie 1, chapitre 3, pages 68-72; ISBN 2 8041 4333 3
- ↑ Laland et Coolen, la culture autre moteur de l'évolution, dans "la Recherche" n°377 juillet-août 2004
- ↑ (en)Vidéo d'une conférence sur la relation entre biologie et sciences humaines
- ↑ (en)Site des auteurs de la théorie de la construction de niche
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