HISTOIRE BRÈVE DE LA THÉORIE DE L'ÉVOLUTION
CONCEPTS DE FITNESS ET D'ADAPTATION
LA RECONSTRUCTION DE LA PHYLOGENÈSE DES COMPORTEMENTS: LA DANSE DES ABEILLES
Darwin a observé sur les îles Galapagos que les caractères variaient d’un endroit à un autre en fonction des niches écologiques (part de ressources à disposition). Il a remarqué que la morphologie du bec (forme et longueur) variait en fonction de la nourriture disponible dans la niche écologique. Darwin en a déduit que ces pinsons se sont diversifiés à partir d’un ancêtre commun pour converger avec d’autres espèces dans la même niche écologique.
-Avant le 19e siècle:
On ne croyait pas à l’évolution. La théorie dominante en ce temps-là était la fixité des organismes.-Lamarck : 1e idée d’évolution des espèces (1744-1829):
Il développe la théorie du transformisme. Le monde a commencé avec des organismes simples dans la mer pour arriver à la terre ferme, jusqu’à l’homme. Une espèce devient une autre mais ne diverge pas de l’ancêtre commun.-Darwin à son retour du tour du monde (1838):Bonnes idées de Lamarck :
· Il parle d’une force interne qui pousse l’animal à produire des descendants différents de lui dans le sens du progrès
· Il dit que les caractères acquis sont héréditaires
Ex. : Les girafes ont un long coup, car elles ont dû l’étirer pour attraper les feuilles les plus hautes.
Il s’est mis à réfléchir et a fait 4 observations qui l’ont convaincu qu’il y avait évolution.-Nécessité chez Darwin d’expliquer l’évolution:1. Anatomie comparée :
Il a remarqué une ressemblance entre les mains de l’homme, celles de la taupe et l’aile de l’aigle au niveau du squelette (nombre de doigts entre autre).
2. Structures vestigiales :
Il y a des restes de structures inutiles qui ont été conservés. C’est une preuve d’un statut antérieur différent.
3. Similitudes des embryons d’espèces différentes
4. L’élevage sélectif en biologie
Ex. : les différentes sortes de choux
Insatisfait des explications de Lamarck, Darwin a voulu expliquer l’évolution et plus particulièrement l’idée d’ « adaptation » d’une espèce face à l’environnement. En plus de ces observations, il s’est inspiré de l’économiste Malthus qui disait que le manque de ressources pour une même population entraîne de la compétition. Darwin parle alors d’évolution par sélection naturelle : ceux qui ont des caractères particuliers, qui font qu’ils auront plus de ressources, auront plus de chance de survivre. Wallace (1858) ayant eu la même idée que Darwin lui demande conseil. Ils décident alors de présenter ensemble la théorie de l’évolution par sélection naturelle. Il y a évolution si la variation, l’hérédité et la sélection se produisent ensemble.-Critiques de la théorie de Darwin:
a) Elle n’apporte aucune explication satisfaisante à l’hérédité ( Darwin croyait à une hérédité par mélange, ce qui est faux).-La théorie synthétique de l’évolution:
b) Si les modifications sont petites, chacune doit pourtant être avantageuse pour être retenue. Or à quoi sert une proto-aile (quelque chose qui ne permet pas de voler) ? On ne sait pas d’avance où l’évolution va.
Elle répond à la 1e critique. Les mathématiciens Fischer, Haldane et Wright ont abouti à la synthèse de la génétique mendelienne et de la sélection naturelle de Darwin. On peut résumer cette nouvelle théorie en 3 points.-Evolution de l’oeil par ordinateur:a) Variation génétique :
Il existe plusieurs variantes d’un gène pour un même chromosome (allèles différents dans un même gène).
b) Hérédité : Les allèles sont transmis à la descendance.
c) Sélection (reproduction différentielle) :Certains allèles produisent des effets qui mènent les organismes qui les portent à les répliquer plus souvent que des individus portant d’autres allèles du même gène, s’ils représentent un avantage dans la reproduction.
Cette simulation sur ordinateur répond à la 2e critique. Elle répond au principe de sélection cumulative. L’étape actuelle sert de point de départ à l’étape suivante de l’évolution ( le passé conditionne le futur). L’évolution ne sait pas où elle va précisément, mais elle ne va pas n’importe où. En faisant une variation aléatoire de la géométrie de l’oeil et de la couche de réfraction, en peu de temps, l’indice de réfraction augmente en pliant les rayons lumineux, l’oeil se forme et la lentille apparaît.
L’évolution produit différents phénotypes et certains vont se reproduire plus que d’autres. Pour qu’il y ait évolution, il faut des différences d’aptitudes dans la variation, c’est-à-dire une modification de la probabilité de contribuer à la génération suivante. On parle alors de fitness ou de succès reproducteur relatif (en comparaison de celui des autres individus de la même espèce).
L’adaptation est une caractéristique sous contrôle génétique qui augmente la fitness d’un organisme. Mais comme la sélection est cumulative (le poids du passé contraint l’évolution), certains caractères ne sont pas des adaptations : ce sont parfois de simples vestiges de caractères qui étaient adaptatifs dans le passé seulement.
Comment les abeilles communiquent-elles entre elles ?
-Communication chimique et acoustique:
· La reine produit un acide qui rend les ouvrières stériles. Ainsi, les ouvrières s’occupent d’elle et empêchent l’émergence d’une nouvelle reine. De plus, cette phéromone va attirer les faux bourdons qui vont féconder la reine.-Observations de von Frisch:
· Quand une ouvrière est agressée, elle va piquer son agresseur, ce qui va libérer une molécule servant de signal d’alerte pour les autres ouvrières.
· La reine produit un son qui empêche une nouvelle reine d’émerger.
· Lorsque les exploratrices ont trouvé un lieu idéal pour habiter, elles produisent un son avec leurs ailes servant de signal au reste de la ruche.
Les abeilles font un calcul vectoriel pour aller jusqu’à la source de nourriture et au retour elles intègrent ce chemin pour pouvoir ensuite le transmettre aux autres abeilles. Mais comment communiquent-elles ce chemin ?-Est-ce que la danse est un langage ?
Von Frisch a remarqué que chaque fois qu’une abeille rentrait à la ruche, elle faisait une danse sur le rayon. Il en a observé 2 types :a) danse en rond pour indiquer des distances inférieures à 90 mètres
b) danse en 8 pour indiquer des distances supérieures à 90 mètres, ainsi que la direction en fonction du sens et de l’alignement du 8 par rapport à l’azimut solaire.
Pas vraiment. Elle se réfère à des sujets éloignés en distance et en temps. Cette danse contient des convention arbitraires (le code de distance varie selon les espèces). C’est un langage non appris et il n’y a pas d’indépendance totale entre signifiant et signifié.-Reconstruction phylogénétique:
Von Frisch a essayé de reconstruire la phylogenèse de la danse par l’analyse comparée de différentes espèces actuelles :a) Apis florea (petite)
Elle fait des nids ouverts avec sommet horizontal où se fait la danse.
b) Apis cerana (moyenne)
Elle danse à la verticale dans le noir (elle construit son nid à l’intérieur des arbres).
c) Apis dorsata (géante)
Elle danse à la verticale sur des rayons ouverts.
Si b) et c) « traduisent » l’angle soleil-cible en angles entre la verticale et l’axe de la danse, elles peuvent danser comme a) si on les force à danser à l’horizontal sur base de référent solaire.
Si on constate un trait commun entre 2 espèces, cela signifie qu’il y avait un ancêtre commun. La danse a dû commencer avant la divergence entre les 4 espèces. Elle est venue du comportement d’alignement avec la source de nourriture au décollage et est devenue composante directionnelle par ritualisation. La danse verticale est apparue avant la divergence de ces 3 espèces (mellifera, cerana et dorsata), mais après Apis florea. La danse verticale dans le noir est apparue avant Apis cerana. Elle s’est faite par l’intégration des vibrations des ailes pour permettre à la danse d’être comprise.
