Comment expliquer l’extraordinaire diversité d’espèces ? Comment apparaissent-elles ? Dans ce nouveau module, nous nous pencherons sur la théorie de l’évolution par sélection naturelle. Nous étudierons plusieurs exemples d’adaptation évolutive puis nous nous intéresserons au processus de spéciation en prenant l’exemple des populations d’oiseaux. 

Sur la notion d’espèce 

Historiquement, les espèces étaient définies sur des critères de ressemblance morphologique. Cependant, ce critère présentait un aspect subjectif et trompeur car certaines espèces peuvent présenter des traits communs (convergence évolutive) sans appartenir à la même famille (exemple : les ailes d’Insectes et d’Oiseaux). 

Au début du 19e siècle, l’histoire naturelle se résume à des classifications établies selon des critères morphologiques et bon nombre de scientifiques pensent que la place de chaque espèce est immuable.

Le premier a apporté un nouvel éclairage sur l’histoire du vivant est le naturaliste français Georges Cuvier (1769-1832). Cuvier est l’un des fondateurs de l’anatomie comparée, une discipline qui a pour objet de comparer l’anatomie des êtres vivants pour en déduire des liens de parenté. 

Dans le cadre de ses études, Cuvier collecte de nombreux fossiles et remarque que certains types de fossiles extraits des couches géologiques les plus profondes sont absents des couches les plus superficielles. 

Malgré ses observations, Georges Cuvier reste fidèle à la pensée fixiste qui postule que les espèces sont immuables dans le temps. Mais d’autres scientifiques vont plus loin, comme le biologiste Jean-Baptiste de Lamarck qui, dans un ouvrage publié en 1802, écrit :  

“Chaque changement acquis dans un organe par une habitude d’emploi suffisante pour l’avoir opéré, se conserve ensuite par la génération, s’il est commun aux individus qui dans la fécondation concourent ensemble à la reproduction de leur espèce. Enfin ce changement se propage et passe ainsi dans tous les individus qui se succèdent et qui sont soumis aux mêmes circonstances, sans qu’ils aient été obligés de l’acquérir par la voie qui l’a réellement créé.” 

Recherches sur l’organisation des corps vivants, Lamarck, 1802

Pour mieux comprendre les idées de Lamarck, regardez ce court extrait vidéo :

Avec sa théorie, Lamarck initie un tournant dans le développement des sciences naturelles. Les inventaires naturalistes cèdent la place à une véritable démarche d’investigation alliant l’observation des espèces vivantes ou fossiles, les comparaisons anatomiques et physiologiques et la recherche de lois générales.

Les travaux de Darwin

Charles R. Darwin (809-1882) est né à Shrewsbury, en Angleterre. Son père, Robert Darwin, était médecin et son grand-père, Erasmus Darwin, un biologiste connu. Darwin effectua de brèves études en médecine avant d’être engagé en tant que naturaliste à bord du HMS Beagle, à l’âge de 22 ans. 

Le Beagle mena le jeune Darwin au Brésil, en Argentine, aux îles Malouines, au Chili, aux îles Galapagos, à Tahiti, en Nouvelle-Zélande, en Tasmanie et en Australie. Au cours de ce long périple, Darwin découvrit les richesses de la forêt tropicale et les os fossilisés de reptiles éteints depuis longtemps. Ce voyage lui ouvrit les yeux sur la variabilité des espèces et leurs remarquables adaptations à l’environnement.  

Dans Voyage of the Beagle (1841), il écrit : 

“Je n’aurais jamais pu imaginer que des îles séparées de cinquante ou soixante miles, dont la plupart sont visibles les unes des autres, formées exactement des mêmes roches, soumises à un climat pratiquement identique, s’élevant à la même altitude, pourraient avoir des occupants différents… 

C’est ce qui me frappe le plus d’étonnement, que plusieurs de ces îles possèdent leurs propres espèces de tortues, d’étourneaux moqueurs, de pinsons et de nombreuses plantes, toutes ces espèces ayant les mêmes habitudes générales, occupant des situations analogues et remplissant visiblement le même rôle dans l’économie naturelle de l’archipel.”

De retour en Angleterre, Darwin découvre les travaux de Robert T. Malthus. Dans son Essay on Population (1798), Malthus montre le lien entre la croissance démographique des populations et les ressources à leur disposition. Plus précisément, il explique que les populations tendent à augmenter de façon géométrique tandis que les ressources progressent à un rythme arithmétique .

Darwin comprend que la compétition pour des ressources raréfiées conduirait inévitablement à la survie des individus dont les attributs seraient les mieux adaptés à la lutte pour la survie

Il savait aussi que les plantes et animaux domestiques pouvaient être sélectionnés par l’homme pour obtenir des progénitures plus robustes. De là, il commença à formuler l’idée que les caractéristiques des plantes et des animaux sauvages pouvaient, elles aussi, être le fruit d’une sélection : la sélection naturelle

Darwin rédigea un premier projet de sa théorie en 1842 puis un second, en 1844. Il voulait rassembler des preuves pour écrire un ouvrage plus important mais, en 1858, il reçut une lettre d’Alfred R. Wallace. Dans cette lettre, Wallace présente à Darwin ses propres idées sur l’évolution naturelle. Les conclusions des deux hommes se rejoignent et ils décident de rédiger ensemble une esquisse de leur théorie. 

L’année suivante, Darwin publie son premier ouvrage majeur : On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Races in the Struggle for Life. Il explique les principaux éléments de sa théorie. Le premier élément est l’existence de variations phénotypiques considérables au sein d’une espèce. Le second est l’hérédité de ces variations. Le troisième est que les variations phénotypiques les plus adaptées aux contraintes environnementales tendent à se répandre dans la population. En d’autres termes, certaines caractéristiques sont sélectionnées.