Petite Histoire de la Biologie: Partie 3

Alors voilà, vous voici dans la 3ème et dernière partie de notre "petite histoire de la biologie". Si vous avez loupé les 2 premières étapes, je vous encourage à aller lire la biologie d'Aristote à Lamarck et l'évolution au temps de Darwin et du Beagle! 

Nous voici donc entrés au XXe siècle, Le barbu le plus célèbre de la biologie nous a quitté 20 ans plus tôt (1882), laissant une flopée de fils spirituels! Parlons-en de ces fils spirituels, qui sont-ils? Ont-ils coupé le cordon ombilical Darwinien ou au contraire marché dans ses pas? Bref, c'est quoi l'évolution au XXe siècle?

Posons directement les pieds dans le plat: La théorie de l'évolution étudiée dans les laboratoires n'est pas la théorie énoncée par l'ami Charles! La théorie de l'évolution actuelle n'a même plus grand chose à voir avec celle de son illustre prophète! La réponse à cela tient en un mot: Génétique! Et oui, le XXe siècle a été marqué certes par 2 guerres mondiales, le premier pas sur la Lune et la réalisation de l'Empire contre attaque, mais aussi par l'explosion de la génétique. Après que Mendel (1822-1884) découvre les lois de l'hérédité à la fin du XIXe siècle, certains des plus brillants cerveaux se mirent en tête de formaliser tout ça avec la sélection naturelle dans un langage un peu plus mathématique. C'est ce qu'on appellera alors la génétique des populations, dont les précurseurs sont Fisher (1890-1962), Haldane (1892-1964) et Wright (1889-1988). Dans le même temps, d'autres prirent les microscopes et allèrent voir plus en détails le "truc" qui se transmet d'un individu à sa descendance. Le gène fut découvert, et avec lui l'ADN et sa structure célèbre en double hélice.

Bref, l'ajout des mathématiques de la génétique des populations et de la génétique mendélienne à la théorie Darwinienne permit l'émergence de ce qui est aujourd'hui appelé la théorie synthétique de l'évolution. Résumer ici en détail ce qu'est la théorie synthétique serait un travail monstrueux, que je ne peux raisonnablement pas assumer ... ouais, trop dur! Surtout que beaucoup l'ont fait avant moi, et que de nombreux livres existent (Voir les références tout en bas).  Pour ceux qui veulent néanmoins en connaitre les bases, la page Wikipédia est une bonne mise en jambes! A défaut de raconter cette grande entreprise qu'est la théorie synthétique, j'ai choisi plutôt ici d'en énumérer les controverses. Et oui, car comme toute théorie scientifique, la théorie synthétique de l'évolution a subi, et subit de nombreuses controverses, faisant couler beaucoup d'encre. J'ajoute que cette liste est purement subjective ... alors n'hésitez pas à faire marcher vos claviers dans les commentaires si des idées vous viennent!

1) L'évolution des espèces c'est lent ... très lent! Et bien pas forcément!

Caricature de 1832, de Albert Way

Darwin lui même le pensait: « We see nothing of these slow changes in progress, until the hand of time has marked the long lapse of ages » (1859, p. 84). Comme Darwin, beaucoup de scientifiques pensaient que bon, l'évolution des espèces c'est sympa, mais inutile de se casser la tête pour la "voir" tellement les échelles de temps sont énormes. 

Et bien on sait maintenant que c'est faux. On a assisté à des cas d'évolution d'espèces extrêmement rapides ... de l'ordre de quelque dizaines d'années! 

Pour ceux que ça intéresse, on peut se référer au cas célèbre du lézard des ruines sur une île en Méditerranée, aux saumons de l'Atlantique, ou encore au moustique londonien.

2) L'évolution des espèces c'est continu et graduel, jamais abrupte. Allez dire ça à Eldredge & Gould ...

En effet, Darwin et ses prédécesseurs ont toujours pensé que l'évolution des espèces dans le temps suit une ligne continue. Dit autrement, l'évolution morphologique d'un organisme par exemple se fait toujours à la même vitesse... de façon graduelle. Soit, alors on devrait tout naturellement retrouver dans les couches géologiques de belles successions de fossiles, décrivant un changement linéaire dans le temps de leur forme morphologique. Or, après avoir passé beaucoup trop de temps à observer les fossiles, pour N. Eldredge et S. J. Gould  (1941-2002) le gradualisme ne s'observe absolument pas! Au contraire, ils relèvent plutôt une succession de changements abrupts et de stases des formes au cours des temps géologiques. Ils publient leurs idées en 1977 dans un article de la revue Paleobiology sous la forme d'une théorie des changements évolutifs dans le temps: La théorie des équilibres ponctués, qui fera couler beaucoup d'encre ...!

L'évolution graduelle à gauche VS les équilibres ponctués à droite

3) La sélection naturelle c'est le moteur de l'évolution! Et bien ... pas pour Kimura et Hubble!

En effet, après Darwin, la sélection était considérée comme étant le seul moteur de l'évolution des espèces et donc de la diversité des formes rencontrées dans la Nature ("Struggle for life"!).

Deux monsieurs n'ont pas du tout été d'accord avec ça: D'abord Kimura (1924-1994), pour qui la majorité de la diversité génétique (et donc des phénotypes qui en découlent) est façonnée par la dérive génétique, bref le hasard ... suivit par Hubble, pour qui la diversité des espèces rencontrées n'est pas majoritairement due à la sélection, mais encore une fois à la dérive génétique. 

Ces deux courants de pensée biologique / philosophique que sont l'adaptationnisme et le neutralisme sont encore le fruit de nombreux débats dans les labos!

Pour le dire autrement, les adaptationnistes ne voient que des adaptations pour tous les traits chez les organismes, alors que les neutralistes y voient aussi la marque du hasard.

4) La sélection c'est la survie du plus apte, mais du coup, les stratégies de vie les plus égoïstes seront théoriquement les plus favorisées ... alors, comment expliquer l'altruisme (On parle bien ici de l'altruisme désintéressé)? Hamilton... Es-tu là?

Et oui, n'importe qui peut constater que dans le monde animal l'altruisme existe! Des individus s'entraident, sans rien demander en retour, et l'égoïsme n'est pas toujours la meilleure décision! Mais alors? Comment expliquer cet apparent paradoxe avec le concept ultra égoïste de la sélection naturelle? La réponse se trouve dans le concept de l'altruisme de parentèle! Pour faire disparaître le paradoxe, il faut baisser d'un cran la cible de la sélection naturelle, passer de l'individu au gène. En faisant ce pas conceptuel, Hamilton (1936-2000) a pu faire émerger sa théorie de l'altruisme de parentèle, permettant d'expliquer l'altruisme comme un produit de la sélection, non plus sur les individus, mais sur les gènes ... pour peu qu'il soit dirigé vers un individu de la même famille.

Petit plus: C'est le bon moment pour dire deux mot sur une autre controverse de la théorie de l'évolution: Richard Dawkins et son gène égoïste. Autrement dit, si la sélection agit sur les gènes ... les individus ne seraient alors que des avatars génétiques? Des sortes de machines ne servant qu'à la reproduction des gènes? Pour paraphraser Dawkins: La poule n'est-elle pas que le moyen que l'œuf a trouvé pour se reproduire?

5) Enfin, une chose est sûre c'est que les gènes c'est super important est c'est au final la seule chose qui importe dans l'évolution! Ben euh ... pas forcément.

En effet, pour qu'il y aie de l'évolution il faut que de l'information soit transmise entre les parents et les enfants, ce qu'on appelle l'hérédité. Les gènes ont été / et sont considérés comme le seul support de l'hérédité. Certes, mais pourtant la langue que l'on parle par exemple n'est pas dérivée d'un gène hérité par nos parents non? Et pourtant, on parle dans la très grande majorité des cas la langue de nos parents ... il y a donc bien une transmission d'information entre les parents et l'enfant! Ce constat est évident, nous ne transmettons pas que nos gènes à nos enfants, mais aussi un énorme bagage éducatif / culturel / comportemental /etc ... Cette forme d'hérédité est appelée l'hérédité non-génétique. Beaucoup d'évolutionnistes ne s'en préoccupent pas, mais cela fait une dizaine d'années que plusieurs évolutionnistes en appellent à reformuler la théorie synthétique de l'évolution en une théorie étendue de l'évolution afin d'inclure dans la théorie ces autres formes d'hérédité (pensons aussi à l'hérédité épigénétique ou écologique)! Le débat fait rage dans la littérature! Ce sujet est tellement vaste et passionnant, qu'il sera peut être le sujet d'un futur article sur ce blog!

6) Tiens d'ailleurs, parlons un peu de l'Homme, on est d'accord que l'évolution s'est quasiment arrêtée chez nous... non? Mais non! Et par quel phénomène nous ne serions plus sujet à l'évolution?

Bon déjà, commençons par dire que notre histoire évolutive est façonnée par la sélection naturelle. La sélection naturelle par le passé a posé sa marque sur notre corps, qui est un livre ouvert permettant de décrypter nos adaptations, pour qui sait les lire. Certes ... mais maintenant, avec les progrès de la médecine et l'aide aux handicapés, etc ... la sélection naturelle a disparu non? Et bien non! C'est oublier que la sélection naturelle agit certes au travers de la survie, mais aussi au travers du succès reproducteur (bref, le nombre de chti n'enfants que l'on va engendrer, élever et à leur tour ils vont donner d'autres chti n'enfants!). Or, nous ne faisons pas tous le même nombre d'enfants, car nous sommes différents! Ceci est exactement la sélection naturelle. Cette notion peut être difficile à appréhender pour qui n'est pas familier avec le concept de sélection mais pour faire simple, tout n'est qu'une histoire de fréquence! Si les individus qui ont un grand nez font en moyenne 0.5% d'enfants en plus, même si ce chiffre est extrêmement faible, au fur et à mesure les individus avec un grand nez augmenteront en fréquence dans la population, c'est ça la sélection. L'étude de la sélection naturelle à notre époque reste néanmoins un sujet très controversé.... conduisant bien souvent à des débats simplistes du type Nature / Culture (sortant du cadre scientifique) ... Hein, ça vous rappelle rien?

Peut être les futurs gagnants d'un célèbre trophée ...

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Bref, depuis Darwin ça a bougé et ça bouge beaucoup!! Rien n'est figé dans le marbre! 

Les débats font rage dans la littérature spécialisée, mais aussi dans le grand public. Si je devais résumer les points mentionnés plus haut je dirais que les controverses de la théorie de l'évolution touchent:

- La vitesse de l'Evolution

- L'accélération (ou pas) de l'Evolution (Gradualisme VS Equilibre Ponctué)

- Le moteur de l'Evolution (Dérive génétique ou Sélection?)

- Les modes d'action de l'Evolution (Egoïste ou Altruiste?)

- Le matériel de l'Evolution (les gènes? la culture? etc ...)

- L'Evolution et l'Homme

Allez, petit parallèle épistémologique pour finir cet article. Lakatos (1922-1974) parlait de programme de recherche pour parler de théorie. A la question de savoir comment comparer les programmes de recherche entre eux (Laquel choisir entre 2 théories!), Lakatos répondait en parlant de potentialité. Popper utilise une belle analogie: Imaginons un programme de recherche comme étant un jardin. Dans ce jardin il y a plusieurs nichoirs. Chaque nichoir représente un problème, une potentialité pour les oiseaux. L'idée importante ici est que ces potentialités existent peu importe qu'on les exploite ou non (peu importe combien d'oiseaux arrivent dans le jardin, il y aura toujours autant de nichoirs).

Lakatos nous dit qu'un programme de recherche sera préférable à un autre si son nombre de potentialités est plus important (en clair, beaucoup de nichoirs). Dit autrement, plus une théorie permettra de créer d'autres disciplines, de se poser toujours plus de questions, de créer des controverses, plus elle devra être préférée. On a reproché à Lakatos que son approche était trop historiciste, c'est-à-dire que son critère de potentialité ne peut être observé que seulement après coup. Il est impossible de connaître les potentialités d'une théorie dans le temps présent ...

Malgré tout, la théorie de l'évolution formulée par Charles Darwin a bien été la source de nombreuses controverses, sous-disciplines et autres questionnements. Lakatos ne se trompe pas sur ce point: Les potentialités de la théorie de l'évolution sont une partie de l'explication de se son indétrônable succès. Nul doute que la théorie de l'évolution Darwinienne a représenté un formidable jardin, rempli d'une grande quantité de nichoirs, occupés par de nombreux oiseaux ... et qui continueront encore et encore de se poser des questions! Bref, merci Charles c'est un chouette jardin que nous a laissé ; )

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Quelques références:

Sur la théorie synthétique de l'évolution, allez-y les yeux fermés!

- La théorie de l'évolution: Une logique pour la biologie. De Patrice David & Sarah Samadi. 

- Les mondes darwiniens. L'évolution de l'évolution. Sous la direction de Thomas Heams, Phlippe Huneman, Guillaume Lecointre et Marc Silberstein. Préface de Jean Gayon.

- La Structure de la théorie de l'évolution. De Stephen Jay Gould.

- Biologie évolutive. Sous la direction de Frédéric Thomas, Thierry Lefevre et Michel Raymond.

Sur le concept de gène égoïste:

- Le gène égoïste. De Richard Dawkins.

- Les avatars du gène. De Pierre-Henri Gouyon, Jacques Arnould et Jean-Pierre Henry

Sur l'hérédité non-génétique:

- Bonduriansky, R., & Day, T. (2008). "Nongenetic inheritance and its evolutionary implications". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 40(1), 103. (en anglais). Lien ICI.

- Danchin, É., Charmantier, A., Champagne, F. A., Mesoudi, A., Pujol, B., & Blanchet, S. (2011). "Beyond DNA: integrating inclusive inheritance into an extended theory of evolution". Nature Reviews Genetics, 12(7), 475-486. (en anglais). Lien ICI.

Sur une théorie étendu de l'évolution:

- Pigliucci, M. (2009). "An extended synthesis for evolutionary biology". Annals of the New York Academy of Sciences, 1168(1), 218-228. (en anglais). Lien ICI.

Sur la théorie neutre:

- Un excellent article de vulgarisation sur la théorie neutre: ICI.

Sur la sélection naturelle chez l'Homme:

- Cro-Magnon toi-même. De Michel Raymond.

- Pourquoi je n'ai pas inventé la roue : Et autres surprises de la sélection naturelle. De Michel Raymond.

- Pelletier, F. and E. Milot (2013). "Human Evolution: New Playgrounds for Natural Selection." Current Biology 23: 446-448. (en anglais). Lien ICI.

- Un pti podcast de Léo sur la sélection naturelle chez l'Homme en lien avec des bourrelets :). ICI.