11.3 : Preuve de l'évolution

Les preuves de l'évolution sont convaincantes et nombreuses. En examinant tous les niveaux d'organisation des systèmes vivants, les biologistes voient la signature de l'évolution passée et présente. Darwin a consacré une grande partie de son livre, Sur l'origine des espèces, à identifier les modèles naturels qui étaient cohérents avec l'évolution et, depuis Darwin, notre compréhension est devenue plus claire et plus large.

Fossiles

Les fossiles fournissent des preuves solides que les organismes du passé ne sont pas les mêmes que ceux que l'on trouve aujourd'hui ; les fossiles montrent une évolution progressive. Les scientifiques déterminent l'âge des fossiles et les classent dans le monde entier afin de déterminer quand les organismes vivaient les uns par rapport aux autres. Les archives fossiles qui en résultent racontent l'histoire du passé et montrent l'évolution de la forme sur des millions d'années (Figure\(\PageIndex{1}\)). Par exemple, des fossiles très détaillés ont été récupérés pour des séquences d'espèces ayant marqué l'évolution des baleines et des chevaux modernes. Les fossiles de chevaux en Amérique du Nord sont particulièrement riches et bon nombre d'entre eux contiennent des fossiles de transition, c'est-à-dire des fossiles présentant une anatomie intermédiaire entre les formes antérieures et ultérieures. Les fossiles remontent à un ancêtre ressemblant à un chien il y a environ 55 millions d'années qui a donné naissance à la première espèce semblable à un cheval il y a 55 à 42 millions d'années dans le genre Eohippus. La série de fossiles retrace le changement anatomique résultant d'une tendance à l'assèchement progressif qui a fait passer le paysage d'un paysage boisé à une prairie. Des fossiles successifs montrent l'évolution de la forme des dents et de l'anatomie des pieds et des pattes vers le pâturage, avec des adaptations pour échapper aux prédateurs, par exemple chez des espèces de Mésohippe découvertes il y a 40 à 30 millions d'années. Des espèces plus récentes ont connu des gains de taille, comme celles de l'Hipparion, qui existait il y a environ 23 à 2 millions d'années. Les archives fossiles montrent plusieurs radiations adaptatives dans la lignée des chevaux, qui est aujourd'hui très réduite à un seul genre, Equus, avec plusieurs espèces.

Figure\(\PageIndex{1}\) : Cette illustration montre des représentations de ces espèces réalisées par un artiste à partir de fossiles de l'histoire évolutive du cheval et de ses ancêtres. Les espèces représentées ne sont que quatre d'une lignée très diversifiée qui contient de nombreuses branches, des impasses et des radiations adaptatives. L'une des tendances décrites ici est le suivi évolutif d'un climat asséchant et d'une augmentation de l'habitat de prairie par rapport à celui de forêt, qui se reflète dans des formes plus adaptées au pâturage et à la fuite des prédateurs par la course. Le cheval de Przewalski est l'une des rares espèces de chevaux vivantes.

Anatomie et embryologie

Un autre type de preuve de l'évolution est la présence de structures dans des organismes qui partagent la même forme de base. Par exemple, les os des appendices d'un humain, d'un chien, d'un oiseau et d'une baleine ont tous la même structure générale (Figure\(\PageIndex{2}\)). Cette similitude résulte de leur origine dans les appendices d'un ancêtre commun. Au fil du temps, l'évolution a entraîné des modifications de la forme et de la taille de ces os chez différentes espèces, mais ils ont conservé la même disposition générale, preuve de la descendance d'un ancêtre commun. Les scientifiques appellent ces pièces synonymes des structures homologues. Certaines structures existent dans des organismes qui n'ont aucune fonction apparente et semblent être des parties résiduelles d'un ancêtre antérieur. Par exemple, certains serpents ont des os pelviens même s'ils n'ont pas de pattes, car ils descendent de reptiles qui en avaient. Ces structures non utilisées et sans fonction sont appelées structures vestigiales. D'autres exemples de structures vestigiales sont les ailes d'oiseaux incapables de voler (qui peuvent avoir d'autres fonctions), les feuilles de certains cactus, les traces d'os pelviens chez les baleines et les yeux aveugles des animaux des grottes.

Figure\(\PageIndex{2}\) : La construction similaire de ces appendices indique que ces organismes ont un ancêtre commun.

Une autre preuve de l'évolution est la convergence des formes dans des organismes qui partagent des environnements similaires. Par exemple, des espèces d'animaux non apparentés, comme le renard arctique et le lagopède (un oiseau), qui vivent dans la région arctique ont une couverture blanche temporaire pendant l'hiver qui se fond dans la neige et la glace (Figure\(\PageIndex{3}\)). The similarity occurs not because of common ancestry, indeed one covering is of fur and the other of feathers, but because of similar selection pressures—the benefits of not being seen by predators.

Figure\(\PageIndex{3}\) : Le manteau blanc d'hiver de (a) le renard arctique et (b) le plumage du lagopède sont des adaptations à leur environnement. (crédit a : modification d'une œuvre de Keith Morehouse)

L'embryologie, c'est-à-dire l'étude du développement de l'anatomie d'un organisme jusqu'à sa forme adulte, fournit également des preuves de la parenté entre des groupes d'organismes aujourd'hui très divergents. Les structures absentes dans certains groupes apparaissent souvent sous leur forme embryonnaire et disparaissent lorsque la forme adulte ou juvénile est atteinte. Par exemple, tous les embryons de vertébrés, y compris les humains, présentent des fentes branchiales à un moment ou à un autre de leur développement. Ils disparaissent chez les adultes des groupes terrestres, mais sont maintenus chez les formes adultes des groupes aquatiques tels que les poissons et certains amphibiens. Les embryons de grands singes, y compris les humains, ont une structure de queue au cours de leur développement qui est perdue au moment de la naissance. La raison pour laquelle les embryons d'espèces non apparentées sont souvent similaires est que les changements mutationnels qui affectent l'organisme au cours du développement embryonnaire peuvent provoquer des différences amplifiées chez l'adulte, même si les similitudes embryonnaires sont préservées.

Biogéographie

La distribution géographique des organismes sur la planète suit des modèles qui s'expliquent le mieux par l'évolution en conjonction avec le mouvement des plaques tectoniques au cours du temps géologique. Les grands groupes qui ont évolué avant l'éclatement du supercontinent Pangée (il y a environ 200 millions d'années) sont répartis dans le monde entier. Les groupes qui ont évolué depuis la rupture apparaissent uniquement dans certaines régions de la planète, par exemple la flore et la faune uniques des continents du nord qui se sont formés à partir du supercontinent Laurasia et des continents du sud qui se sont formés à partir du supercontinent Gondwana. La présence de protéacées en Australie, en Afrique australe et en Amérique du Sud s'explique le mieux par la présence de la famille de plantes dans ces régions avant la rupture du supercontinent sud du Gondwana (Figure\(\PageIndex{4}\)).

Figure\(\PageIndex{4}\) : La famille des protéacées a évolué avant la rupture du supercontinent du Gondwana. Aujourd'hui, les membres de cette famille de plantes sont présents dans tout l'hémisphère sud (en rouge). (crédit « Proteacea flower » : modification de l'œuvre par « dorofofoto » /Flickr)

La grande diversification des marsupiaux en Australie et l'absence d'autres mammifères reflètent le long isolement de ce continent insulaire. L'Australie regorge d'espèces endémiques, des espèces que l'on ne trouve nulle part ailleurs, ce qui est typique des îles dont l'isolement par des étendues d'eau empêche la migration des espèces vers d'autres régions. Au fil du temps, ces espèces divergent au fil du temps pour devenir de nouvelles espèces très différentes de leurs ancêtres qui peuvent exister sur le continent. Les marsupiaux d'Australie, les pinsons des Galápagos et de nombreuses espèces des îles hawaïennes ne se trouvent nulle part ailleurs que sur leur île, mais entretiennent des relations lointaines avec les espèces ancestrales des terres continentales.

Biologie moléculaire

Comme les structures anatomiques, les structures des molécules de la vie reflètent une descendance accompagnée de modifications. La preuve de l'existence d'un ancêtre commun à toute forme de vie se reflète dans l'universalité de l'ADN en tant que matériel génétique et dans la quasi-universalité du code génétique et des mécanismes de réplication et d'expression de l'ADN. Les divisions fondamentales de la vie entre les trois domaines se reflètent dans des différences structurelles majeures dans des structures par ailleurs conservatrices, telles que les composants des ribosomes et les structures des membranes. En général, la parenté des groupes d'organismes se reflète dans la similitude de leurs séquences d'ADN, exactement le schéma que l'on pourrait attendre de la descendance et de la diversification d'un ancêtre commun.

Les séquences d'ADN ont également mis en lumière certains des mécanismes de l'évolution. Par exemple, il est clair que l'évolution de nouvelles fonctions des protéines se produit généralement après des événements de duplication de gènes. Ces duplications sont une sorte de mutation dans laquelle un gène entier est ajouté en tant que copie supplémentaire (ou plusieurs copies) dans le génome. Ces duplications permettent la modification libre d'une copie par mutation, sélection et dérive, tandis que la seconde copie continue de produire une protéine fonctionnelle. Cela permet de conserver la fonction initiale de la protéine, tandis que les forces évolutives modifient la copie jusqu'à ce qu'elle fonctionne d'une nouvelle manière.

Résumé de la section

Les preuves de l'évolution se trouvent à tous les niveaux d'organisation des êtres vivants et des espèces disparues que nous connaissons grâce aux fossiles. Les fossiles fournissent des preuves du changement évolutif dû à des formes aujourd'hui éteintes qui ont conduit à la création d'espèces modernes. Par exemple, il existe de riches archives fossiles qui montrent les transitions évolutives entre les ancêtres des chevaux et les chevaux modernes, documentant des formes intermédiaires et une adaptation progressive à l'évolution des écosystèmes. L'anatomie des espèces et le développement embryologique de cette anatomie révèlent des structures communes à des lignées divergentes qui ont été modifiées au fil du temps par l'évolution. La répartition géographique des espèces vivantes reflète l'origine des espèces dans des lieux géographiques particuliers et l'histoire des mouvements continentaux. Les structures des molécules, tout comme les structures anatomiques, reflètent les relations entre les espèces vivantes et correspondent aux modèles de similitude attendus de la descendance à la modification.

Lexique

structure vestigiale

une structure physique présente dans un organisme mais qui n'a aucune fonction apparente et qui semble provenir d'une structure fonctionnelle d'un ancêtre éloigné

Contributeurs et attributions

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