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Quand l'évolution accélère

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Les espèces se transforment-elles de manière continue, toujours au même rythme, ou bien, comme l'exprime l'hypothèse des équilibres ponctués, procèdent-elles par accélérations brutales entrecoupées de périodes d'accalmie ? Au terme d'une vaste étude sur des animaux et des végétaux, une équipe britannique appuie cette seconde idée, mais avec réserve.

Devant l'apparente discontinuité des séries de fossiles, l'idée que l'évolution est un phénomène continu, rythmé par un taux de mutation immuable qui affecte chaque génération, a été battu en brèche dès les années 1970. Stephen Jay Gould et Niles Eldredge ont proposé un autre modèle : celui des équilibres ponctués. Une espèce resterait inchangée ou presque durant de longues périodes, et évoluerait rapidement au cours de phases bien plus courtes. « Impossible, répondaient les détracteurs. L'évolution repose sur les mutations des gènes, lesquelles surviennent à rythme constant, en se souciant comme d'une guigne du monde extérieur ! »

Depuis, l'idée d'un rythme constant des mutations a fait long feu. Les gènes ne semblent pas se résigner à muter sur le même tempo tout le temps et chez toutes les espèces. A l'échelle de l'évolution des espèces, la modification du génome s'effectue effectivement parfois rapidement et parfois lentement. De plus, il est devenu clair que la sélection naturelle ne gouverne pas la totalité des changements génétiques.

Reconstruire l'arbre

Cependant, l'hypothèse des équilibres ponctués n'est pas démontrée pour autant. Mark Pagel et son équipe, de l'université de Reading (Royaume-Uni), ont voulu y voir plus clair. Ils ne sont pas partis dans la nature à la recherche de fossiles mais se sont contentés d'étudier... les études des autres. Les chercheurs britanniques ont épluché 122 publications sur le sujet, concernant la génétique de toutes sortes d'organismes. Ils se sont intéressés au nombre de mutations affectant un même gène à l'intérieur d'un groupe, en choisissant parfois un genre, une famille ou un ordre entier. Entre deux espèces d'un même groupe, le nombre de mutations sur un gène donne une indication sur le temps écoulé depuis que ces espèces se sont séparées.

L'équipe a ainsi construit pour chaque groupe un arbre phylogénétique, une représentation classique du travail de l'évolution, où chaque espèce devient une branche. Les scientifiques ont pu alors estimer la vitesse de l'évolution des gènes dans chaque lignée. Ils se sont pour cela appuyés sur un de leurs précédents résultats, montrant que le rythme de mutations devait être plus important là où l'arbre compte davantage de branches, c'est-à-dire quand une série de nouvelles espèces apparaissent durant un court laps de temps.

Les nouveaux venus changent plus vite

Conclusion ? Mitigée. Dans certains groupes, des bouffées d'apparitions de nouvelles espèces sont bien mises en évidence, faisant pencher la balance vers l'hypothèse des équilibres ponctués. Chez le genre Costus (plantes tropicales voisines du gingembre), plus du quart des changements évolutifs se sont concentrés sur des périodes de modifications génétiques rapides. Le même phénomène s'observe chez d'autres plantes et chez des champignons. En revanche, une lignée de papillons a, elle, connu, une paisible évolution graduelle.

Les ancêtres de cette plante africaine, du genre Costus, proche du gingembre, ont connu des phases évolutives accélérées, repérées dans les génomes des différentes espèces.

Selon Pagel, les coups d'accélérateurs dans les changements génétiques ne sont pas dus qu'à la sélection naturelle, mais aussi à la dérive génétique. Ce phénomène connu est la dispersion de gènes au hasard des croisements. Des caractères qui ne conduisent à aucun avantage pour l'organisme (on les dit neutres) peuvent alors se répandre sans être passés au crible de la sélection naturelle. La dérive génétique se manifeste surtout dans les petites populations, qui se sont par exemple isolées géographiquement. Elle survient aussi chez les espèces très récentes. Ses populations sont alors réduites et le hasard des croisements peut à lui seul favoriser un caractère. Mais ensuite, quand les populations se multiplient en nombre et en taille, les gènes sont plus efficacement brassés et les effets de la dérive génétique s'amenuisent, au profit de la sélection naturelle.

« Nous pensons que les espèces changent très rapidement au début de leur histoire puis qu'elles ralentissent ensuite » résume Mark Pagel. Au bout du compte, ce travail démontre bien la réalité des équilibres ponctués mais en limite la portée. Le secret de l'évolution n'a pas encore été percé...

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