Les causes de l'évolution de la biodiversité Cours

Sommaire

ILes théories sur l'évolution de la biodiversitéIIL'évolution de la biodiversité par la sélection naturelle et la dérive génétiqueALa sélection naturelleBLa dérive génétiqueIIIL'évolution de la biodiversité par la sélection sexuelleALa définition de la communication intraspécifiqueBLe rôle de la communication intraspécifique dans la sélection sexuelle

Les espèces vivantes varient au cours du temps. Ces modifications de la biodiversité se produisent de manière permanente.

Quels sont les moteurs de l'évolution de la biodiversité ?

I

Les théories sur l'évolution de la biodiversité

Par le passé, de nombreux scientifiques ont tenté d'apporter des preuves de l'évolution, avant d'essayer de donner une explication aux causes de cette évolution.

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  • Benoît de Maillet imagine que diverses espèces ont été créées, mais qu'elles se sont modifiées du fait de changements de l'environnement.
  • Georges Cuvier attribue la disparition des espèces à des catastrophes, comme le Déluge mentionné dans la Bible. Après chacune d'elles, une nouvelle faune et une nouvelle flore voient le jour.
  • Jean-Baptiste de Lamarck présente une théorie évolutionniste dans laquelle les espèces se transforment, grâce aux adaptations que les individus acquièrent face aux contraintes de l'environnement : les êtres vivants se diversifient et se complexifient.
  • Charles Darwin propose la théorie de la sélection naturelle pour expliquer l'apparition des formes nouvelles de vie sur Terre à partir d'un ancêtre commun. 
II

L'évolution de la biodiversité par la sélection naturelle et la dérive génétique

A

La sélection naturelle

Sélection naturelle

La sélection naturelle est un mécanisme de reproduction différentielle des individus en fonction d'avantages qu'ils ont reçus de manière aléatoire, par le jeu du hasard génétique.

La sélection naturelle est un des moteurs de l'évolution de la biodiversité. Elle a pour but d'assurer une descendance plus importante aux individus porteurs de variations favorables. Le hasard, par le biais des mutations génétiques, peut générer des variations au sein des espèces. Si une variation, liée à une mutation, apporte un avantage à un organisme, celui-ci se reproduira davantage.

La variation avantageuse, présente dans sa nombreuse descendance, sera de plus en plus majoritaire au sein de la population. Ce sont donc les allèles avantageux des gènes, générés par les mutations, qui sont l'objet de la sélection.

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© Wikipédia

Dans un troupeau de gazelles, il y a toujours des individus qui courent plus vite que d'autres. Ces individus sont avantagés par rapport à ceux qui sont plus lents, lorsqu'une lionne décide d'attaquer le troupeau pour manger. Les plus rapides, qui ont une espérance de vie plus grande, laissent davantage de descendants à la génération suivante.

Dans le cadre de la sélection naturelle, on parle du « couple variation (mutation)/sélection » : les mutations sont responsables, de façon aléatoire, de l'apparition de variations, et c'est l'environnement, par les contraintes qu'il exerce, qui « fait le tri » parmi ces variations. On parle alors de pression sélective.

C'est donc la diversité qui est la base même de la sélection naturelle.

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Le principe Variation – Sélection

B

La dérive génétique

Dérive génétique

La dérive génétique est un mécanisme purement aléatoire de « tirage au sort » d'allèles dans une population donnée, sans que le ou les allèle(s) sélectionné(s) procure(nt) un avantage sélectif aux individus qui le/les possèdent.

Cette dérive génétique concerne surtout les petites sous-populations, c'est ce que l'on appelle l'« effet fondateur » : il s'agit de la fondation d'une petite sous-population isolée de la grande population initiale. Cette petite sous-population diverge de la population initiale par les proportions des allèles qu'elle présente.

On considère une population de hérissons. Chaque individu est porteur d'allèles différents d'un même gène (le gène couleur). Sur l'illustration suivante, les cercles représentent un individu en fonction de l'allèle de couleur qu'il porte : marron, gris ou noir.

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L'allèle marron est le plus représenté dans la population de hérissons. Plus de la moitié des individus le possèdent. On peut supposer qu'il est avantageux pour les hérissons, la couleur marron leur permet notamment de mieux se fondre dans la nature.

On imagine que la construction d'une route va séparer le groupe de hérissons et isoler des individus. Ils sont entourés sur l'illustration suivante.

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L'allèle marron, qui était le plus représenté, disparaît de cette population de hérissons. L'allèle noir, qui semblait défavorisé jusqu'alors, devient plus fortement représenté (33 %).

C'est le hasard ici qui a décidé des changements dans la population.

La dérive génétique, liée à la sélection naturelle, fait donc évoluer la biodiversité de façon aléatoire.

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III

L'évolution de la biodiversité par la sélection sexuelle

A

La définition de la communication intraspécifique

La communication intraspécifique (entre individus différents d'une même espèce) sert à assurer les grandes fonctions biologiques de l'individu : la survie, la défense, la nutrition, la sélection d'un partenaire sexuel.

Cette communication entre individus, comme toute autre communication (téléphone, e-mail, dialogue, etc.), comporte quatre éléments :

  • un message : par exemple, une molécule hormonale ;
  • un émetteur de message : par exemple, une cellule sécrétrice d'hormones ;
  • un récepteur de message : par exemple, une cellule cible d'une hormone ;
  • un canal de communication : par exemple, la circulation sanguine.
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Les signaux émis peuvent être :

  • visuels (couleurs) ;
  • sonores (chants) ;
  • chimiques (phéromones), etc.
B

Le rôle de la communication intraspécifique dans la sélection sexuelle

La sélection sexuelle est l'autre moteur de l'évolution de la biodiversité. Elle permet à un individu d'avoir une descendance plus importante que d'autres individus. Elle repose sur la communication intraspécifique. En effet, pour attirer l'individu de l'autre sexe, les animaux envoient des signaux, notamment lors de parades nuptiales.

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© Wikipédia

Les individus peuvent également envoyer des messages pour intimider les autres.

Le tigre, lorsqu'il montre les dents, envoie un message aux autres mâles. Il leur montre sa force et, bien souvent, le combat n'a même pas lieu.

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© Wikipédia

Dans la nature, les femelles choisissent des mâles qui émettent certains signaux. Cela peut conduire à un dimorphisme sexuel.

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© Wikipédia

Chez le lucane cerf-volant, les mandibules du mâle sont hypertrophiées, comparées à celles de la femelle.

La sélection sexuelle concerne aussi bien les espèces dont les représentants mènent une vie en solitaire que les individus appartenant à une espèce sociale qui mènent une vie en société :

  • Dans le premier cas, le mâle doit attirer des femelles qui ne vivent habituellement pas à ses côtés. Il doit donc déployer des stratégies d'attraction (brame du cerf, odeurs ou phéromones de divers animaux).
  • Dans le second cas, il faut « faire la différence » avec les individus du même sexe. On voit alors l'apparition de structures jouant un rôle attractif, de séduction (couleurs, développement de cornes, d'un pelage particulier).

Si des difficultés apparaissent lors de ces communications entre individus, il y a un isolement reproductif qui peut se mettre en place et qui aboutit à un phénomène de spéciation : il n'y a plus échanges d'allèles entre ces individus qui ne communiquent plus et ne se reproduisent plus. Ils cohabitent, mais constituent deux populations différentes.

La spéciation est l'apparition d'une nouvelle espèce à partir d'une espèce initiale.

Les célèbres « pinsons de Darwin » sont des espèces qui sont apparues sur des îles volcaniques (Galapagos), isolées les unes des autres. Cette spéciation s'est opérée à partir d'une espèce continentale unique, avec une adaptation locale à la nourriture disponible (ce qui a joué, entre autres, sur la forme du bec).

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Les pinsons des Galapagos

© Wikipédia

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