Répondre aux questions suivantes qui permettront d'expliquer le principe de la sélection naturelle.
Qu'est-ce que sélectionne la sélection naturelle ?
La sélection naturelle est le mécanisme par lequel un individu va davantage transmettre ses allèles que le reste de la population. Ces individus sont donc ceux qui ont davantage de descendants viables que les autres, et donc ceux qui ont un taux de survie plus élevé et/ou qui ont des capacités de reproduction plus importantes. La fréquence des allèles concernés va donc augmenter dans la population.
Un individu fort mais dont le taux de survie est faible ne pourra pas avoir de descendants, et n'a donc pas d'avantage du point de vue de la sélection naturelle.
Un individu « adapté » à son milieu de vie mais quasi stérile ne pourra pas avoir de descendants, et n'a donc pas d'avantage du point de vue de la sélection naturelle.
« Meilleur » n'a aucun sens d'un point de vue évolutif et biologique.
Dans quelle condition la sélection naturelle s'applique-t-elle ?
La sélection naturelle s'opère grâce à l'existence de pressions de sélection environnementales biotiques ou abiotiques, qui favorisent ou défavorisent la survie et la reproduction de certains individus présentant des phénotypes particuliers.
La panmixie désigne le fait qu'il n'y ait pas de sélection sexuelle (toutes les combinaisons de couples reproducteurs peuvent exister avec la même probabilité). Cependant, d'autres pressions de sélections existent (température, ressources nutritives, prédation, etc.).
Un environnement neutre est un environnement idéal ne présentant pas de pressions de sélections, la sélection naturelle ne peut donc pas s'y appliquer.
Dans une population illimitée, des pressions de sélection peuvent exister.
Quelles sont les deux composantes de la sélection naturelle ?
La sélection naturelle est un mécanisme évolutif par lequel certains individus transmettent davantage leurs allèles que les autres dans un environnement donné. Les deux composantes sont donc un taux de survie élevé (qui peut passer par une force supérieure, un meilleur succès dans la lutte face aux prédateurs ou dans des combats, une bonne adaptation aux conditions du milieu, mais pas obligatoirement) et/ou une capacité de reproduction élevée.
Ainsi, un individu non viable ou stérile est obligatoirement éliminé par la sélection naturelle.
Parmi les propositions suivantes, quelle affirmation n'est pas juste ?
La sélection naturelle n'est pas un mécanisme déterministe : il n'y a pas d'intention ni de but derrière. L'avantage sélectif des allèles peut changer avec les conditions de l'environnement.
Ces avantages ne concernent pas forcément l'adaptation aux conditions environnementales. Ils peuvent concerner aussi des caractéristiques physiologiques affectant la survie et la reproduction des individus (vieillissement, avènement de maladies non infectieuses comme les cancers, stérilité, etc.). De plus, un allèle peut être favorablement sélectionné car il confère un avantage reproductif majeur, tout en étant défavorable dans l'environnement : c'est le cas de la queue du paon mâle, qui est un atout dans sa reproduction mais qui est un vrai fardeau pour son déplacement ou son camouflage.
Tous les êtres vivants actuels sont constitués d'au moins une cellule, possédant un génome composé d'ADN. Le fonctionnement cellulaire repose sur la séquence nucléotidique de l'ADN, qui forme des gènes mais aussi des éléments permettant la modulation de l'expression génétique en fonction des paramètres environnementaux. Ainsi, le phénotype d'un organisme (l'ensemble des caractères observables d'un individu) est conditionné par son génotype (la composition allélique de son génome) et est modulé par son environnement. C'est le cas de la teinte de peau d'un même humain qui est modifiée en fonction de son exposition au soleil.
Or, au sein d'une même population (ensemble d'organismes de la même espèce partageant la même aire de reproduction), tous les individus ne possèdent pas le même génotype. Différents allèles (versions d'une séquence nucléotidique) sont portés par les individus. Ces allèles sont présents en différentes proportions (fréquences alléliques) au sein de la population, et peuvent être responsables de modifications phénotypiques.
Le modèle de Hardy-Weinberg décrit la transmission des allèles au sein d'une population idéale (effectif illimité, panmixie et pangamie) en l'absence de toutes forces évolutives (mutation, migration, sélection naturelle, dérive génétique). Ce modèle décrit rarement la réalité, et la comparaison entre les fréquences alléliques prédites par ce modèle et les fréquences alléliques réellement observées permet de comprendre quels mécanismes évolutifs sont à l'origines de ces différences.
L'un de ces mécanismes est la sélection naturelle. Pour qu'un allèle puisse être transmis, l'individu qui le porte dans son génome doit être viable et doit pouvoir atteindre la maturité sexuelle (faculté de survie), puis se reproduire (faculté de reproduction). Or, le phénotype d'un individu, qui dépend de son génotype et de l'environnement, peut favoriser sa faculté de survie et/ou de reproduction dans des conditions environnementales données : l'allèle responsable de ce phénotype sera ainsi davantage transmis au sein de la population qu'un autre allèle, et augmentera donc en fréquence. Le mécanisme inverse se produit lorsque l'allèle conduit à un phénotype défavorable. On nomme « pressions de sélection » les paramètres environnementaux qui donnent lieu à une sélection des phénotypes. Elles peuvent être biotiques (sélection sexuelle, résistance à une maladie, camouflage) ou abiotiques (tolérance au froid, aux UV, à la sécheresse).
Il faut noter qu'un phénotype peut être favorable, défavorable ou neutre dans un environnement, et que ses caractéristiques peuvent changer dans un autre environnement. Ainsi, chez l'humain, une couleur de peau foncée permet la protection face aux UV, ce qui est particulièrement avantageux en zone intertropicale où le rayonnement UV est fort. En revanche, cela devient désavantageux aux plus hautes latitudes car une couleur de peau foncée limite la synthèse de vitamine D sous faible rayonnement UV.
La sélection naturelle est donc un mécanisme évolutif qui favorise l'augmentation et la diminution de la fréquence d'un allèle au sein d'une population, dans un environnement donné, où elle introduit un biais reproductif et/ou de survie positif/négatif de l'individu qui la porte du fait de la modification phénotypique qu'elle induit. Sous l'influence de pressions de sélection, ces allèles auront donc des fréquences différentes de celles prédites par le modèle de Hardy-Weinberg. Un allèle neutre (ne conduisant pas à une modification phénotypique, ou à une modification phénotypique sans avantage/désavantage dans les conditions environnementales) ne sera quant à lui pas soumis à la sélection naturelle et aura donc une fréquence allélique proche de celle prédite par le modèle de Hardy-Weinberg.
La sélection naturelle n'est pas le seul mécanisme évolutif qui entre en jeu dans l'évolution de la fréquence allélique au sein des populations : la dérive génétique, les migrations et les mutations en sont également des moteurs, qui peuvent jouer contre la sélection naturelle et permettre la diversification des caractères de la population.