La théorie de l'évolution

L'évolution des systèmes vivants

Les notions de hasard et de mutation (III)

Nous savons que l’évolution fait entrer en jeu des milliards d’individus et des milliards de générations pour finalement aboutir à des espèces toujours plus diverses et mieux adaptées à leur milieu. Sachant les contraintes physiques et chimiques qui pèsent sur ces transformations, n’importe quelle mutation peut se produire si les conditions sont favorables.

On entend souvent dire qu'"une mutation est aléatoire". Mais que signifie réellement cette phrase ? Trop souvent on utilise les termes de hasard et de mutation sans réellement comprendre la signification de ces termes. Ces deux mots cachent en réalité plusieurs définitions.

S.Luria et Delbrück furent les premiers en 1943 à faire la distinction entre une mutation en réponse à la pression de sélection et les mutations qui apparaissent spontanément, en l’absence de sélection[11]. Nous ne pouvons que trop insister sur cette notion de hasard. La plupart des gens pensent que la sélection naturelle, les lois du hasard en d'autres termes, sont à la base de l'évolution des êtres vivants. Je ne les contredirai certes pas mais leur idée manque de précision.

Comment allez-vous expliquer l'émergence de la vie à partir de la multitude des molécules prébiotiques existant dans la Nature ? Comment la Nature a-t-elle pu assembler la chaîne d'ADN et d'ARN à partir des milliards de milliards de combinaisons possibles, en si peu de temps ? Nous avions déjà soulevé ce problème à propos de la polymérisation des molécules prébiotiques dans la dossier consacré à la bioastronomie.

Il faut donc distinguer deux types de sélection naturelle :

- la sélection directe en une seule étape

- la sélection cumulative, où comme l’appelle I.Asimov “le hasard non aveugle”.

La première consiste en un changement fortuit d'un individu suite par exemple à l'action d'un mutagène. Il modifie l'être vivant dès la première génération et transmet la mutation à sa descendance. Peu importe le résultat, même s'il conduit à la stérilité de l'individu.

La sélection cumulative au contraire est progressive. Chaque génération se reproduit en subissant une petite mutation qu'elle transmet à sa descendance. La sélection naturelle extrait les meilleurs mutants pour assurer la survie de l'espèce. Cette méthode sous-entend que dame Nature se soucie de la perfection de l'espèce. Mais cet "idéal" n'existe pas. On ne le dira jamais assez : la Nature est aveugle dans le sens où elle tamise les générations pour engendrer les ordres croissants de la complexité. Elle n'a pas de finalité, pas d'objectif à long terme, pas d’idée de progrès. La sélection cumulative est la seule voie possible pour expliquer le développement de la vie à partir de conditions initiales multiples.

Quant à savoir si une mutation est aléatoire, nous devons également préciser notre pensée. “Les mutations, disait le botaniste de Vries[12] vont dans toutes les directions [...]; certains changements sont utiles, d’autres nuisibles, mais il y en a beaucoup qui n’ont pas d’importance, n’étant ni avantageux, ni désavantageux [...]. Les mutations fournissent un matériel très considérable pour l’action du crible de la sélection naturelle

Les mutations ne sont que rarement insufflées par l'ordre naturel de l'évolution. Par définition une mutation a une origine mutagène. La plupart d'entre elles sont provoquées par des contraintes sur les gênes, des accidents (reproduction stérile, rupture d'une molécule par un rayonnement de forte énergie, pollution, etc) et rompent la chaîne de l'évolution. Ces gênes mutants agissent avec une certaine probabilité, fonction de facteurs divers, soit dans une certaine direction que l'on appelle la "pression de mutation", soit elle s'oppose au développement embryonnaire existant. Toutes ces situations ne sont donc pas aléatoires. Cette supposition est par contre vrai si on définit la mutation comme une apparition héréditaire qui n'a aucune tendance vers l'amélioration. C'est dans ce sens que la mutation est aléatoire et que nous utiliserons ce terme.

Un second type de mutation fait davantage intervenir le hasard. La polyploïdie est une mutation géante qui correspond au dédoublement des chromosomes. On la rencontre à 99.9% chez les végétaux (maïs transgénique) et put avoir marqué de son empreinte une bonne partie des espèces végétales. Même naturelle, induite par la sélection, une mutation n'aboutit pas en général et se fourvoie dans une hybridation impossible. Le caractère dominant peut améliorer la compétitivité du nouveau groupe dans son biotope et la symbiose sera totale. La sélection stabilisera la nature. Pendant quelques centaines ou quelques millions d'années, la lignée ne progressera plus. Mais que les conditions climatiques changent et la spécialisation acquise empêchera un retour en arrière et la race s'éteindra. A côté, une espèce plus discrète, moins spécialisée pourra continuer à se développer. Inversement, si un spécimen est adapté à son milieu, l'apparition d'un mutant à moins de chance de se produire.

Le maïs transgénique.

Si nous acceptons ces principes, comment peut-on expliquer la longueur du cou de la girafe ou la langue démesurément longue du caméléon ? Lamarck, et Darwin après lui, ont proposé la théorie de "l'hérédité des caractères acquis". Une modification organique acquise par un individu se transmet génétiquement à sa descendance. Les exemples sont, semble-t-il, légions dans la nature : la perte de la vue chez les animaux cavernicoles, la réduction des ailes chez les oiseaux terrestres ou la transformation des feuilles en aiguilles chez les sapins.


La faculté d'adaptation : le cou demesurément long de la girafe et les épines de l'acacia raddiana permettent à ces organismes de survivre dans un biotope jugé hostile pour d'autres organismes. Documents Maisai Mara U.Hambourg

Déjà à l'époque de Lamarck cette théorie fut critiquée car les zoologistes considéraient avec méfiance une théorie mécaniste de l'évolution. Cela n'avait rien de naturel. Le lamarckisme n'a jamais été très convainquant dans la mesure où ces deux principes n'ont jamais été démontrés. Personne n'a jamais prouvé que les caractères étaient transmis aux nouvelles générations, à moins de sacrifier une bonne partie de la démarche scientifique et d'invoquer des principes irrationnels. Cela dit, certaines expériences ont effectivement provoqué la transmission de caractères morphologiques, tel le percement des oreilles chez des souris[13]. Mais l’événement est resté isolé.

Qu'en est-il alors du principe d'usage ou de non-usage ? Un organe peut-il modifier l'adaptation d'une espèce à son environnement ? Si c'était effectivement le cas, Darwin aurait répondu que si l'organe est efficace, la théorie de l'évolution est juste ! En effet, n'est-ce pas plutôt la sélection "à la Darwin" qui produit cette évolution de façon à assurer la survie de cette adaptation...

Un embryon humain. A ce stade il est encore difficile de savoir s'il s'agit d'un petit d'homme. Document www.nobel.se.

Si on considère l'évolution des espèces, il semble que les plus complexes soient passées par un plus grand nombre d'étapes que les espèces primitives. Selon Haeckel, on retrouverait même dans leur évolution embryonnaire les différentes espèces qui les ont précédées : c'est la fameuse loi de Haeckel qui remonte à 1866. Il est vrai que jusqu'au premier mois environ l'embryon de l'homme et celui de la poule ou du chien se ressemblent. Il est certain que les espèces épousent les conditions de leur survie, nous y reviendrons plus loin.

Mais si cette soi-disant convergence confirme la théorie de Darwin, la démonstration serait trop simple. La nature est un maître d'oeuvre plus ingénieux. Le paléontologiste américain Stephen Gould[14] a démontré que cette trace embryonnaire de l'évolution a été totalement infirmée depuis les années 1920.

Pour réfuter cette conclusion, certains biologistes ont invoqué la bifurcation des espèces. Nous savons que certains phalènes (Biston) des Midlands anglais ont changé de couleur et de blancs mouchetés sont devenus noirs avec le dépôt de suie sur les bouleaux. La situation s'est inversée depuis 1980 grâce à une lutte contre la pollution.

Mais dans ce cas, la loi de Haeckel est truquée dès le début. Le paléontologue américain Henry Osborn parlait du choix conscient des individus sur la sélection naturelle. D'autres tel Louis Agassiz (1860) considéraient l'évolution comme la réalisation d'un plan divin.

De nombreux biologistes considèrent que toutes ces alternatives excluent l'idée positive de l'évolution : le progrès, car il offre un avantage tant pour la reproduction de l’individu que de l’espèce. S.Gould une fois encore ne partage pas cette opinion car selon lui, ce progrès est un leurre qui n’est qu’une façon subjective d’interpréter des statistiques qui obéissent avant tout aux contraintes et aux écarts vis-à-vis de la moyenne que supportent l’ensemble des données. Comme il le dit si bien, lorsqu’un homme saoul est appuyé contre un mur sur la chaussée, il ne peut finir que dans le caniveau... Interpréter ce comportement comme une “tendance” et considérer le progrès comme un trait patent de l’évolution, c’est faire un mauvais usage des statistiques.

Je serais personnellement d’accord avec S.Gould et enclin à adopter la philosophie de C.de Duve : Dieu joue au dé car il est sûr de gagner... Il joue avec tant de contraintes qu’il est sûr de la valeur qui doit sortir. Mais sans laisser faire le temps et la combinatoire vous n’auriez aucune chance de gagner à la loterie de la vie. Dans la vie courante, vous avez grosso-modo une chance sur 10 millions de gagner à la loterie nationale. Effectuez 10 millions de tirages et vous aurez deux chances sur trois de gagner le gros lot. Ainsi va la vie.

[11] S.Luria et Delbrück, Molecular Genetics, 28, 1943, p491 - M.Lyon, Nature, 318, 1985, p315 - J.Cairns /J.Overbaugh/S.Miller, Nature, 335, 1988, p142 - C.de Duve, Revue Générale, 1972, 2, 1972, p15 - F.Jacob, "Le jeu des possibles", Fayard, 1981 - R.Dawkins, "L'horloger aveugle", Robert Laffont, 1989 - R.Lestienne, "Le hasard créateur", La Découverte, 1993.

[12] De Vries, “Espèces et variétés, Paris, 1909.

[13] Cf Science et Vie, juin 1998.

[14] S.Gould, “Darwin et les grandes Enigmes de la vie”, Le Seuil, 1984.