En 1859, une explication cohérente et solidement argumentée au phénomène d'évolution a été apportée. La sélection naturelle est le moteur de l'évolution. Elle permet de comprendre comment les êtres vivants ont évolué et évoluent depuis des millions d'années. L'espèce humaine, comme les autres espèces, est le produit d'une histoire évolutive. La sélection naturelle a participé à cette évolution et a laissé des traces dans le génome humain.
Comment la sélection naturelle a-t-elle influencé le génome humain au cours de l'histoire de cette espèce ?
De combien de gènes le génome humain se compose-t-il, approximativement ?
Le génome humain se compose d'approximativement 30 000 gènes.
Quel est l'auteur principal de la théorie de la sélection naturelle, en 1859 ?
L'auteur principal de la théorie de la sélection naturelle en 1859 est le naturaliste anglais Charles Darwin. Un autre scientifique, Alfred Russel Wallace, à la même période, est parvenu à des conclusions semblables.
Comment la sélection naturelle tend-elle à agir sur les fréquences des allèles des gènes ?
La fréquence des allèles conduisant à des phénotypes avantageux tend à augmenter contrairement à la fréquence des allèles défavorables dans un environnement donné. Les individus possédant, par le jeu du hasard, les allèles qui leur apportent des caractères favorables, se reproduisent davantage que les autres, et ces allèles tendent à se propager dans la population.
Dans une région géographique où sévit une maladie, selon le modèle de la sélection naturelle, quel doit être l'allèle prépondérant au sein d'une population ?
Dans une région où une maladie sévit, un allèle qui apporterait une meilleure résistance à cette maladie devrait être prépondérant puisqu'il donne un caractère nettement favorable aux individus qui le possèdent.
La « grande peste noire » a frappé l'Europe au XIVe siècle. Un tiers des Européens sont morts en quelques années.
Quel phénomène a pu favoriser la survie des autres individus ?
Face à la maladie mortelle qu'est la peste, des allèles conférant aux individus une résistance, même modeste, sont avantageux.
L'allèle S (récessif) d'un gène codant pour l'hémoglobine entraîne le développement d'une maladie mortelle (à l'état homozygote).
Selon la théorie de la sélection naturelle, à quoi faut-il s'attendre concernant la fréquence de cet allèle dans une population ?
L'allèle S est évidemment très désavantageux puisqu'il est mortel à l'état hétérozygote. Il est donc logique de penser que, petit à petit, cet allèle doit être éliminé de la population ou, au minimum, que sa fréquence doit être très faible.
L'allèle S, cité précédemment, possède un avantage : il permet de mieux résister au paludisme.
Dans les régions du monde où cette maladie sévit, qu'est-il possible de prévoir en ce qui concerne la fréquence de l'allèle S ?
L'allèle S, à l'état hétérozygote, n'entraîne pas la drépanocytose. En revanche, il est protecteur vis-à-vis du paludisme, ce qui lui confère un caractère très avantageux. Mais cet avantage n'existe que si la région est touchée par le paludisme. La fréquence de l'allèle S doit donc être plus forte dans les régions impaludées que dans les régions où le paludisme n'existe pas.
La théorie de la sélection naturelle a été énoncée en 1859 par Charles Darwin. Elle propose une explication rationnelle, cohérente et solidement argumentée à la façon dont s'effectue l'évolution biologique. La sélection naturelle modifie les fréquences des allèles au sein des populations, et elle « laisse des traces » dans le génome, favorisant certains allèles au détriment d'autres, en fonction de leur caractère avantageux ou non, dans un environnement donné. L'espèce humaine est, comme les autres, le résultat d'un long processus évolutif, et la sélection naturelle a imprimé sa marque dans le génome humain. Divers indices permettent de le montrer.
Tout d'abord, pour que la sélection puisse s'effectuer, il faut une certaine diversité allélique au sein des populations. Autrement, aucune sélection n'est possible. La diversité allélique résulte des phénomènes de mutation, aléatoires, qui se produisent au sein des génomes. Les allèles qui apparaissent, au hasard, peuvent être invalidants, lorsqu'ils font perdre une fonction précise. Mais dans de rares cas, il est possible qu'ils donnent un avantage sélectif aux individus qui les possèdent : résistance à une maladie, capacité plus grande à résister à la soif, la faim, aptitude plus grande à la course, etc. Il existe divers types de sélection. Parmi ceux-ci, la sélection directionnelle, qui tend à faire augmenter la fréquence des allèles les plus favorables dans des conditions données, et la sélection purificatrice, qui tend à éliminer les allèles menant à des phénotypes très désavantageux.
Au XVe siècle, la grande épidémie de peste noire a sévi sur l'Europe et a tué un tiers au moins des Européens. Les individus ayant résisté sont souvent ceux qui possèdent des allèles induisant une résistance vis-à-vis du bacille responsable de la peste (Yersinus pestis). La fréquence des allèles permettant cette résistance est donc très élevée dans les populations françaises. En revanche, dans des populations n'ayant pas été en contact avec la peste, comme les populations africaines, ces allèles sont pratiquement absents. Il s'agit donc ici d'une sélection positive, directionnelle, classique : un allèle avantageux dans un environnement donné est favorisé, et sa fréquence dans la population est importante.
Il existe un allèle, dans les gènes codant pour l'hémoglobine, nommé S, qui, à l'état homozygote, est responsable d'une maladie mortelle : la drépanocytose. Il est logique de penser que la fréquence de cet allèle très désavantageux doit être faible, selon le principe de la sélection négative (sélection purificatrice). Mais il apparaît, de manière surprenante, que dans des populations vivant en zone intertropicale, la fréquence de cet allèle est assez élevée. Cela semble paradoxal, compte tenu du caractère défavorable de cet allèle. Une étude plus fine montre que c'est dans les régions où sévit le paludisme que la fréquence de cet allèle est la plus élevée. L'allèle S, si désavantageux à l'état homozygote (les individus (S//S) sont atteints d'une maladie mortelle) confère, à l'état hétérozygote et aux individus qui le possèdent, une meilleure résistance au paludisme. Ainsi, il faut tenir compte non seulement des qualités intrinsèques de l'allèle S (défavorable à l'état homozygote), mais également de la contrainte que représente l'environnement (région à paludisme ou non) :
- En région non impaludée, la fréquence de l'allèle S est très faible puisque les homozygotes meurent et que les hétérozygotes n'ont aucun avantage.
- En région impaludée, en revanche, la situation diffère. En effet, si l'allèle S est, à l'état homozygote, responsable d'un phénotype létal, il est beaucoup plus avantageux à l'état hétérozygote et sa fréquence dans la population demeure élevée.
Il est possible d'ajouter qu'en dehors de la sélection naturelle, d'autres événements évolutifs, tels que la dérive génétique, ont laissé des traces dans le génome humain. Par exemple, la population québecoise est issue d'un petit nombre de colons initiaux. Il s'agit d'un effet fondateur. Dans cette petite population initiale, certains allèles, par le biais du hasard, se sont retrouvés présents avec une fréquence différente de celle observée dans la population d'origine. C'est ainsi que certains caractères défavorables se trouvent représentés de manière anormalement élevée dans la population issue de ces colons. Ainsi peut s'expliquer la fréquence importante de maladies au sein de la population québecoise.
L'évolution biologique, par le biais de la sélection naturelle, transforme peu à peu les populations. Les allèles avantageux dans un environnement donné sont favorisés, au détriment des allèles moins favorables. Ainsi, petit à petit et au gré des changements environnementaux, la sélection naturelle façonne et modifie les génomes.