Évolution et adaptation

Classement du dossier : Environnement humain/Biologie et évolution de l’espèce humaine

« Essayer de comprendre la nature humaine sans s’attacher à l’évolution est comme chercher à comprendre l’astronomie sans l’aide de la mécanique. »

– Charles Darwin, 1838

Introduction

L’espèce humaine est le produit d’une évolution organique. Une chaîne continue de descendance relie chaque individu à une créature hominoïde bipède il y a quelques millions d’années, précédée par des primates qui occupaient la majorité des niches écologiques il y a 35 millions d’années, eux-mêmes précédés par un petit mammifère nocturne insectivore et ovipare qui côtoyait les dinosaures il y a 100 millions d’années.

L’un des grands débats de la pensée occidentale gravite autour de l’essence de la nature humaine. L’une des idées est que les individus sont des créatures fondamentalement bonnes, généreuses et coopératives qui sont corrompues par un système social et économique immoral. L’autre point de vue est que nous sommes des êtres fondamentalement immoraux et égocentriques dont les pulsions sont contrôlées par les pressions sociales. Cette question se retrouve partout. Certains pensent que les humains sont des barbares qui sont civilisés seulement par l’éducation et l’ordre social, alors que d’autres considèrent qu’ils sont des êtres doux qui sont déformés par la compétitivité et la violence induites par les influences négatives véhiculées par le système social.

La même dichotomie étaye beaucoup d’idées politiques et économiques. Les économistes croient que les gens sont rationnels et égoïstes, alors que d’autres spécialistes en sciences sociales, en particulier les anthropologues et les sociologues, remettent cette hypothèse en question et la rejettent parfois. Nous pouvons dresser une liste presque infinie de questions intéressantes au sujet de la nature humaine. Chose certaine, tant que des idéologies partisanes sont véhiculées en ignorant les faits scientifiques, toute recherche de compréhension est une pure perte de temps. Seule une approche neutre et objective décrivant les faits scientifiques pour analyser les comportements permet d’avancer vers des réponses.

Le fait que dans la plupart des sociétés les femmes élèvent les enfants et les hommes font la guerre signifie-t-il que les hommes et les femmes diffèrent dans leurs prédispositions innées? Pourquoi les hommes trouvent-ils typiquement les femmes plus jeunes attirantes? Pourquoi certaines personnes négligent-elles ou maltraitent-elles leurs enfants, alors que d’autres adoptent et chérissent des enfants qui ne sont pas les leurs?

La compréhension de l’évolution humaine répond en partie à ces questions et fournit des réponses et des pistes d’analyse en apportant des informations utiles à chacune d’elles. Une approche évolutive n’implique pas que le comportement est exclusivement « déterminé génétiquement » ni que apprentissage et la culture sont inutiles. En fait, l’apprentissage et la culture jouent des rôles cruciaux pour modeler le comportement humain de base génétique dont nous héritons à la naissance. Et cette base est influencée par le contexte familial, social, culturel, éducatif et historique tout au long de la vie de chaque individu.

Les différences comportementales d’individus vivant à des époques différentes et à des endroits distincts résultent principalement d’ajustements flexibles à des conditions sociales et environnementales différentes. La compréhension de l’évolution est utile pour comprendre pourquoi l’homme répond de différentes manières à différentes conditions.

Pour analyser et comprendre le système humain, il importe de circonscrire les stratégies comportementales qui relèvent intrinsèquement de la nature humaine héritée génétiquement. Cette compréhension est absolument essentielle pour distinguer la nature humaine de l’adaptation des stratégies comportementales. L’identification des stratégies comportementales de l’espèce humaine permet de dresser un portrait global de sa nature. Ce portrait distinctif rend possible l’identification des concepts-acteurs constitutifs de l’environnement social qui interagissent avec la nature humaine pour induire des stratégies comportementales nuisibles à la pérennité de la civilisation et à la survie de l’espèce.

Les principes d’adaptation de la théorie de l’évolution de Darwin (1838)

Tous les principes d’adaptation de la théorie de l’évolution de Darwin sont exclusivement basés sur des observations quantitatives et qualitatives d’individus appartenant à diverses espèces évoluant dans leur milieu naturel. Ces observations de Darwin lui on permis d’identifier l’existence de phénomènes récurrents impliqués dans les changements de caractéristiques physiologiques et comportementales d’individus et de populations en fonction de variations des milieux naturels. Ces observations ont permis d’énoncer des principes qu’on peut qualifier de « réalités statistiques » de variations de caractéristiques morphologiques.

Les principes d’adaptation de l’évolution n’expliquent cependant pas ces phénomènes. Darwin n’a rien inventé, mais simplement observé, décrit, mesuré et dénombré des faits. Les principes de sa théorie de l’évolution sont toujours d’actualité et sont aujourd’hui confirmés par la génétique et tous les autres domaines de la biologie et de la médecine qui viennent expliquer la théorie de l’évolution. Ces connaissances scientifiques n’étaient pas connues à son époque. Seules des croyances religieuses sans aucune base solide véhiculent encore des faussetés sans preuve en usant de démagogie pour tenter de réfuter la réalité parce que la croyance comble bien l’ignorance dans les stratégies comportementales humaines.

La théorie de l’adaptation de Darwin s’appuie sur 3 fondements :

1. La lutte pour l’existence.
2. La variation du succès reproductif ou « fitness ».
3. L’hérédité de la variation.

La lutte pour l’existence

La capacité à croître d’une population est infinie, mais la capacité d’un environnement à supporter les populations est toujours finie. Les populations croissent jusqu’à ce qu’elles soient stoppées par la disponibilité décroissante des ressources dans l’environnement. La compétition pour les ressources résulte de la lutte pour l’existence. Les êtres vivants ont besoin de nourriture pour croître et se reproduire. Lorsque la nourriture est abondante, les populations d’individus croissent jusqu’à ce que leur nombre dépasse la disponibilité locale de nourriture.

La variation du succès reproductif ou « fitness »

Les organismes dans une population varient et cette variation affecte la capacité des individus à survivre et à se reproduire. Certains individus posséderont des variations de caractéristiques qui leur permettront de survivre et de se reproduire plus efficacement, de donner naissance à une progéniture plus nombreuse que d’autres dans un même environnement.

L’hérédité de la variation

Les variations sont transmises des parents à leur progéniture. Les variations de caractéristiques plus avantageuses sont héritées par la progéniture et deviendront plus communes pour les générations suivantes de manière qu’elles soient maintenues dans la population. Les caractères qui confèrent des avantages en terme de survie et de reproduction sont maintenus dans la population. À l’inverse, les individus avec des variations de caractéristiques désavantageuses auront tendance à disparaître de l’espèce. Cette observation sera expliquée plus tard par la génétique.

L’expression de Darwin « sélection naturelle » se traduit en réalité par « évolution par variation et rétention sélective »

Pour comprendre cette notion, exclusivement énoncée suite à des observations minutieusement décrites, un exemple concret est nécessaire.

En 1991 Peter et Rosemary Grant de Princeton University, ont observé des pinsons de Darwin à Daphne Major, une île des Galapagos. Durant leur séjour, une période de sécheresse est survenue et s’est prolongée pendant 2 ans. Les arbres ont produit moins de fruits et les pinsons ont rapidement épuisé les petites graines tendres et faciles à ouvrir, laissant seulement les plus grosses graines coriaces et difficiles à ouvrir. La sécheresse a favorisé la survie des oiseaux avec un bec plus épais en mesure de manger les graines plus grosses et plus dures. La population a décliné de 1200 individus au départ à seulement 180 individus. La proportion d’oiseaux morts avec un bec mince était plus importante que celle des oiseaux avec un bec plus épais. Après la sécheresse les oiseaux au bec plus épais ont prédominé dans la population.

Ces observations ont donc démontré qu’une sélection naturelle s’est opérée en respectant les 3 fondements de sélection naturelle de Darwin. L’espèce s’est adaptée aux conditions environnementales. En réalité, les conditions environnementales ont favorisé la survie d’une variation chez certains individus mieux adaptés de l’espèce. Ces individus ont survécu parce qu’ils étaient mieux adaptés aux conditions environnementales. Cette population prédominante après la sélection naturelle a continué de se reproduire en transmettant à leur progéniture par héritage génétique les variations mieux adaptées à leur survie. Ainsi, l’espèce a évolué par élimination des variations mal adaptées aux conditions environnementales.

Principe : Les êtres vivants sont adaptés à leurs conditions environnementales.

Chaque individu d’une espèce vivante est un assemblage complexe d’éléments simples constituant une combinaison d’organes naturellement et parfaitement adaptée aux conditions de son environnement biophysique. Cet assemblage est le résultat évolutif d’adaptations qui interagissent pour favoriser le succès de la survie et de la reproduction des individus de l’espèce dans son environnement.

Principe : La sélection préserve le statu quo lorsque le type le plus commun est le mieux adapté.

La sélection naturelle favorise un équilibre entre l’environnement et les caractéristiques prédominantes d’individus mieux adaptés, c’est la préservation du statu quo ou la sélection stabilisatrice. La transmission génétique de ces caractéristiques mieux adaptées comporte également une variance chez les individus. Mais seuls les individus les mieux adaptés survivront. Avec le temps, la variance se stabilisera autour d’une moyenne adaptée à l’environnement. L’évolution des caractéristiques cessera donc dès que cet équilibre sera atteint.

Principe : Les espèces sont des populations d’individus variés qui peuvent changer au cours du temps.

Une espèce n’est pas immuable ni homogène et les caractéristiques changent de génération en génération par de lentes mutations génétiques. Une espèce est donc une population dynamique d’individus.

Des changements environnementaux sont les déclencheurs de la sélection naturelle des adaptations. Les individus d’une espèce avec des variations qui les rendent les mieux adaptées à ces changements survivront mieux alors que les autres auront plus de difficultés à survivre.

Si des caractéristiques d’une espèce s’avèrent statiques sur une période de temps c’est parce que ce type d’individu est favorisé par la stabilité des conditions environnementales. Mais cette stabilité n’est pas l’état naturel de l’espèce.

Principe : L’adaptation résulte de la compétition entre les individus et non entre des populations entières ou des espèces.

La sélection naturelle choisit des adaptations dont bénéficient les individus. De telles adaptations peuvent avantager ou désavantager une population ou une espèce. La sélection peut permettre à des individus d’entrer plus efficacement en compétition avec d’autres individus. Mais ce n’est pas toujours le cas.

La sélection conduit souvent à des changements de comportement ou de morphologie qui augmente le succès reproductif des individus, mais qui diminue le succès reproductif moyen du groupe, de la population et de l’espèce. Presque toutes les espèces produisent une progéniture plus importante que nécessaire, ce qui illustre le conflit entre les intérêts des individus et ceux du groupe. Dans une population stable, seule une partie de la progéniture survivra, mais les besoins de progénitures nombreuses en eau et nourriture peuvent conduire à une sérieuse surexploitation des ressources de l’environnement.

Dans l’ensemble, une espèce peut avoir plus de chances de survivre si la progéniture est limitée. Lorsque la progéniture croît au-delà de la capacité de l’environnement, la probabilité d’épuiser les ressources croît également, augmentant la possibilité que l’espèce s’éteigne. Cependant, ce fait n’a rien à voir avec l’évolution de la fécondité avant l’extinction parce que la sélection naturelle résulte de la compétition au sein des individus et non de la compétition au sein des espèces. Il s’agit d’un élément clef dans la compréhension de l’adaptation.

L’évolution du comportement social présente de nombreux exemples de situations dans lesquelles la sélection augmente le succès individuel tout en diminuant l’aptitude compétitive de la population.

L’évolution des adaptations complexes.

L’évolution des adaptations complexes s’appuie sur le fondement que c’est l’accumulation de petites variations qui est la clef de la sélection naturelle pour conduire à des adaptations complexes. La sélection naturelle peut produire rapidement des changements adaptatifs dans une population lorsque la survie des individus est en jeu et que les caractéristiques sont simples. Les changements peuvent alors s’accumuler rapidement et devenir prédominants dans une population.

Principe : Il existe deux types de variations : continues et discontinues.

Les variations discontinues sont très rares dans la nature et ne sont pas responsables de l’apparition de nouvelles espèces. Il est fort probable que les variations discontinues soient des anomalies ou des exceptions dont la probabilité d’occurrences est naturellement très faible. L’observation du registre fossile, largement incomplet, peut laisser croire faussement en l’existence de variations discontinues, lorsqu’on ne réussit pas à retrouver et dater correctement toute la séquence d’évolutions d’une lignée par manque d’échantillons de plusieurs individus pour une espèce au fil du temps.

Principe : La variation discontinue n’est pas importante pour l’évolution des adaptations complexes, car celles-ci apparaissent rarement d’un seul coup.

Les probabilités qu’une variation puisse produire une caractéristique propre à une espèce de manière quasiment spontanée sont infimes au même titre que les chances qu’un organe à structure complexe comme l’œil humain soit apparu par chance spontanément. Ce serait comme si un ouragan, soufflant sur un entrepôt de ferrailleur, pouvait assembler un Boeing 747!

Principe : Les adaptations complexes ne peuvent apparaître que par l’accumulation de petites variations au hasard par sélection naturelle.

Les probabilités qu’une adaptation complexe puisse apparaître par l’accumulation de petites variations sont beaucoup plus grandes que les probabilités qu’une adaptation complexe apparaisse d’un seul coup. Cela correspond à la probabilité de reconstituer un mot avec les lettres mélangées en les disposant au hasard, alors que dans le cas de l’apparition d’adaptations complexes spontanément, cela correspond à la probabilité de reconstituer un livre avec les lettres mélangées en les disposant au hasard… La sélection à partir de petites variations est un processus cumulatif car la probabilité que de petites variations soient avantageuse pour l’espèce augmente avec l’adaptation. La combinaison des variations dans la reproduction permet d’accumuler de petites variations. Cela s’explique par le fait que la gamme de possibilités de combinaisons génétiques est limitée pour les individus d’une espèce.

Principe : L’évolution d’adaptations complexes nécessite que toutes les étapes intermédiaires soient favorisées par la sélection naturelle.

L’évolution produit des adaptations par petites modifications de caractéristiques qui existent déjà et non en produisant de nouvelles caractéristiques spontanément. Ceci s’explique par le fait le ces adaptations sont limitées par le baggage génétique de l’individu. Ainsi, des adaptations bénéfiques n’apparaîtront pas car elles seront bloquées à certaines étapes alors que la sélection ne les favoriseront pas. La sélection naturelle peut conduire à des adaptations complexes seulement si chaque petit changement est lui-même adapté à l’environnement. Si une seule étape n’était pas favorisée, l’adaptation ne pourrait se produire. Ce processus lent et graduel par petites étapes successives suit les changements graduels lents de l’environnement. C’est pourquoi des changements brusques dans l’environnement qui présentent des écarts importants avec les conditions pour lesquelles des individus se sont adaptés peuvent mener à des extinctions massives d’individus et d’espèces.

Principe : Des espèces non apparentées peuvent développer indépendamment la même adaptation complexe. C’est le principe de convergence.

Le principe de convergence s’applique à l’évolution d’adaptations similaires développées indépendamment dans des groupes distincts ce qui suggère que l’évolution des adaptations n’est pas le fruit du hasard. La convergence peut s’expliquer par le fait que des conditions similaires dans des environnements différents avec des bases génétiques communes peuvent favoriser les mêmes adaptations.

Les taux de changements évolutifs

Les taux de changement évolutifs sont importants à mesurer pour comprendre l’action de la sélection naturelle sur l’évolution, expliquer l’existence d’adaptations complexes et estimer l’impact des changements environnementaux sur la capacité et la vitesse d’adaptation.

Principe : La sélection naturelle peut provoquer un changement évolutif plus rapide que ce qu’on observe dans le registre fossile.

L’évolution par la sélection naturelle n’est pas nécessairement un processus extrêmement lent à favoriser des adaptations appréciables tel que semble démontrer le registre fossile. L’observation démontre en effet que certains taux de changement sélectif sont en fait plus importants et plus rapides que nécessaire. Le problème consiste donc à expliquer pourquoi le changement observé dans le registre fossile est aussi lent.

L’expérience de Peter et Rosemary Grant aux Galapagos avec l’observation de pinsons pendant une sécheresse a démontré une variation de 4% de l’épaississement du bec des oiseaux pour s’adapter aux graines plus grosses et coriaces. À ce rythme, il ne faudrait que 30 à 45 ans pour que la sélection naturelle permette à l’espèce de rejoindre les caractéristiques de son plus proche parent génétique. À l’opposé, le registre fossile démontre que la taille du cerveau humain a grossièrement doublé durant les 2 derniers millions d’années, ce qui suggère un taux de changement 10 000 fois plus lent.

Le registre fossile ne permet pas de révéler des évolutions rapides et semble démonter, au contraire, des évolutions beaucoup plus lentes. Cette observation s’explique en partie par le fait que le registre fossile est largement incomplet. En effet, il faut des conditions géochimiques et géologiques très particulières et favorables pour que la fossilisation puisse se produire et que les restes soient conservés dans la roche dans un état suffisamment intact pour permettre l’observation.

Des changements évolutifs peuvent effectivement apparaître par adaptation à des conditions environnementales inhabituelles sur une très courte période et changer de direction à nouveau lors du retour à la normal. Ce qui suggère que le taux d’adaptation tend à suivre les directions et la vitesse des changements de conditions environnementales à court terme.

Des changements plus complexes requièrent apparemment plus de temps pour apparaître. Mais la sélection artificielle pratiquée par l’homme depuis le Néolithique, suggère que des adaptations complexes peuvent survenir sur des périodes plus courtes que celles observées dans le registre fossile. Ce qui laisse supposer que les taux d’adaptations complexes pourrait être associées à la vitesse des changements environnementaux et à la longévité des générations agissant sur la transmission des changements d’une génération à l’autre.

Un autre excellent exemple d’évolution rapide est la sélection artificielle pratiquée à l’époque de Darwin pour la production de races de chiens. Pourtant, tous les chiens descendent du loup.

Conclusion

Darwin n’a pas pu convaincre ses contemporains que l’évolution se produit par l’accumulation de petites adaptations parce qu’il ne pouvait expliquer les mécanismes de la transmission génétique permettant de conserver et de transmettre ces adaptations. Ce n’est qu’en 1884 avec les travaux de Gregor Mendel que la connaissance scientifique de la génétique permit d’expliquer les mécanismes biochimiques sous-jacents aux observations de Darwin.

Bibliographie :

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