Tout le monde a certainement déjà entendu parler de la bactérie Escherichia Coli, au moins dernièrement lors de cas d’intoxications alimentaires par certaines souches. Mais la plupart d’entre-elles sont inoffensives, voire bénéfiques, puisque nous en avons tous environ 1 milliard dans nos intestins.
Le contexte
L’avantage d’une expérience sur des bactéries est que leur cycle de reproduction se mesure en heures (voire en minutes). Le bactériologiste Richard Lenski et ses collègues de l’université du Michigan ont tiré parti de ce fait, en réalisant des essais contrôlés en laboratoire.
L’expérience a débuté en 1988. Lenski a pris une population d’E.Coli et a infecté douze flacons par des colonies identiques, tous remplis d’un liquide nutritif de même composition, riche en glucose. Au départ on avait donc douze flacons identiques, possédant des populations identiques.
(Enfin, presque identique car les bactéries possèdent un gène nommé Ara, qui se présente sous deux formes Ara+ et Ara-. Sans trop rentrer dans les détails, la différence entre ces deux allèles ne se voit que lorsque l’on ensemence les bactéries avec un mélange d’arabinose [sucre] et d’un colorant chimique, le tétrazolium. Les bactéries Ara+ se voient sous forme de colonies blanches alors que les bactéries Ara- se voient sous forme de colonies rouges. Ce gène constitue en quelque sorte un marqueur de couleur. Lenski et son équipe ont en fait organisé leurs populations de bactéries de façon à ce que six de leurs tribus possédaient l’allèle Ara+ et les six autres Ara-. Ainsi ils prenaient soin de manipuler alternativement les flacons Ara+ et Ara-, ce qui leur permettait de voir s’ils avaient fait une erreur de manipulation, par éclaboussure par exemple. Mais cela avait également une autre utilité fondamentale que l’on verra plus tard…)
Ces flacons ont ensuite été placés dans un incubateur-agitateur, ce qui permettait de maintenir les bactéries bien au chaud et de les agiter pour qu’elles restent bien réparties dans le liquide.
Mais chaque jour, pour chacune des douze “tribus”, un nouveau flacon vierge était infecté du flacon de la veille. Un petit échantillon, précisément le centième du volume de l’ancien flacon, était prélevé et placé dans le nouveau qui contenait une nouvelle réserve de liquide nutritif riche en glucose. La population de bactérie dans le nouveau flacon augmentait alors très rapidement, jusqu’à stagner le lendemain, quand la réserve de nourriture s’épuisait. Et à ce moment-là un nouvel échantillon était prélevé, et le cycle recommençait le lendemain
L’expérience ayant duré près de vingt-cinq années, imaginez donc le nombre de flacons utilisés: douze rangées de plus de huit milles flacons! Et si l’on considère une moyenne de 6 à 7 générations de bactéries par jour, cela donne environ 55 000 générations de bactéries (Le cap des 50 000 ayant été atteint en février 2010)
Pour chaque flacon étaient également prélevés des échantillons, destinés à être analysés afin de voir comment progressait l’évolution, mais aussi des échantillons étaient congelés et l’on verra plus tard leur utilité.
Les premiers résultats
Le décor étant posé, la question intéressante de cette expérience était de savoir si les nouvelles générations de bactéries resteraient identiques à leurs ancêtres, ou bien si elles évolueraient. Et si elles évoluaient, est-ce que les douze colonies évolueraient de la même façon ou selon des schémas différents?
Comme dit précédemment, le liquide nutritif contenait du glucose. Ce n’était pas le seul aliment s’y trouvant, mais c’était la ressource limitante. C’était le facteur qui limitait la taille de la population. Ainsi, si une mutation devait survenir sur une bactérie, permettant à celle-ci d’exploiter le glucose plus efficacement, on devrait s’attendre à ce que, grâce à la sélection naturelle, les individus mutants se reproduisent statistiquement mieux que les non-mutants. Et donc ce nouveau type de bactérie devrait se retrouver de plus en plus souvent dans les flacons, jusqu’à retrouver des bactéries de plus en plus efficace à l’exploitation du glucose.
Hé bien, c’est exactement ce qui s’est passé dans les douze lignées de flacons. Elles ont su de mieux en mieux utiliser le glucose. Mais le point le plus intéressant à relever, est qu’elles l’ont fait selon des modes différents! C’est à dire qu’elles se sont développées grâce à des mutations différentes… Pour le savoir, les chercheurs ont comparé la fitness (=”valeur sélective” en français, c’est une mesure de la réussite reproductive) de chaque échantillon aux populations “fossiles” échantillonnées dans la population fondatrice d’origine. D’où l’utilité de la congélation d’échantillons mentionnée précédemment… Ces échantillons “fossiles”, une fois décongelés, se remettent à vivre et à se reproduire normalement.
Ainsi Lenski et son équipe, ont placé dans un flacon vierge un échantillon de la population supposée évoluée avec une échantillon de la population ancestrale décongelée. Cela donne donc un nouveau flacon expérimental, contenant deux souches en concurrence. Et pour pouvoir distinguer laquelle de ces populations va dépasser l’autre, Lenski a pu utiliser la propriété du gène Ara: En mélangeant une population Ara- avec une population Ara+, il devient très facile de voir quelle population l’emporte grâce à leur différence de couleur en ensemençant les bactéries avec le mélange d’arabinose et tétrazolium (Bien sûr des travaux antérieurs avaient montré que les allèles Ara n’avaient aucune influence sur la fitness).
Ainsi la fitness moyenne des douze populations a augmenté au fil des milliers de générations, elles ont toutes amélioré leur capacité de survie dans une situation limite de glucose, et leur taille corporelle moyenne. Si l’on regarde l’évolution de la taille corporelle pour une lignée, la courbe d’évolution ressemble de très près à une hyperbole, c’est à dire que, grosso-modo, la courbe montre que la plus grande augmentation de la taille corporelle se produit dans les 2000 premières générations environ puis semble tendre vers un plateau. Mais ce qui est intéressant, c’est que si l’on compare les 12 courbes d’évolution, on remarque que l’évolution des tailles est assez différents pour chacune. Elles donnent toutes l’impression de s’approcher d’un plateau, mais le plus élevé des douze plateaux est presque deux fois plus élevé que le moins élevé.
De plus, les courbes ont des formes différentes, car celle qui atteint la valeur la plus élevée à la génération 10 000, commence par augmenter plus lentement que certaines autres, puis les dépasse toutes avant la génération 7000.
Tout cela laisse donc penser que dans le cas présent, devenir plus gros présente un avantage pour survivre dans cet environnement alternativement riche et pauvre en glucose. Peu importe quelle en est la raison, mais on a en tout cas l’impression qu’il fallait qu’il en soit ainsi puisque c’est ce qu’il s’est produit dans les douze lignées différentes. Quoi qu’il en soit, il n’existe pas une façon unique de grossir, différents ensembles de mutations peuvent en être responsable. C’est ce que montrent les différentes courbes
Jusqu’ici, cette expérience de Lenski et de ses collègues universitaires montre donc la réalité de l’évolution. Mais la suite va révéler un résultat encore plus surprenant et qui va conforter cette réalité.
Mais le plus surprenant reste à venir…
Pour résumer, je vous ai dit que dans les douze lignées, une amélioration de la fitness avait été observée, et que cette évolution s’est faite de la même façon avec simplement des différences dans les détails (Plus lentement chez certaines tribus, plus rapides chez d’autres).
Mais un peu après la génération 33 000, quelque chose de très surprenant s’est produit: Une des douze lignées (qui portait le nom d’Ara-3) a vu sa densité de population maximale (le plateau qu’on atteint une fois les ressources épuisées) totalement exploser! Pour vous donner des chiffres un peu parlants, on va prendre la densité optique, qui est une mesure de la population. Avant la génération 33 000 cette densité optique était sensiblement constante autour de 0,04 (peu importe ce que signifie cette valeur, ce n’est pas important ici) Puis juste après la génération 33 000, pour la population Ara-3, la densité optique est passée en quelques dizaines de générations à 0,25, soit six fois plus! C’était comme si on avait rajouté du glucose dans les flacons des colonies Ara-3. Mais ce n’était pas le cas.
Alors que s’est-il passé dans la population Ara-3?
Lenski a bien sûr cherché à la savoir, et il a trouvé. Vous vous souvenez que le glucose est la ressource limitant l’expansion des populations dans les flacons, mais le glucose n’était pas le seul nutriment présent. Il y en avait un autre qui est du citrate (apparenté à la substance qui rend les citrons acides). Le liquide contenait beaucoup de citrate, et normalement E. Coli ne peut pas l’utiliser (du moins pas en présence d’oxygène). Mais la tribu Ara-3 a tout à coup acquis l’aptitude d’absorber le citrate aussi bien que le glucose. La quantité de nourriture disponible dans chaque flacon a donc considérablement augmenté
La question qui en découlait, était de savoir quelle(s) mutation(s) avai(en)t conduit à cette situation.
Lenski a émis l’hypothèse que cela était dû à au moins 2 mutations (il avait calculé que 30 000 générations était suffisantes pour que chaque gène ait muté au moins une fois dans chacune des douze lignées, et donc que si cela était dû à une seule mutation, il est probable que d’autres tribus auraient acquis la même capacité). On va appeler, pour simplifier, ces mutation A et B. Pour que la capacité d’absorber le citrate se manifeste, il faut vraiment qu’il y ait les deux mutations.
L’hypothèse de Lenski est donc qu’à un certain moment inconnu, la tribu Ara-3 aurait subi la mutation A qui n’a pas donné d’effet décelable, puis plus tard l’autre mutation nécessaire, la mutation B. Il est probable que la mutation A ou la mutation B ait pu apparaître dans n’importe laquelle des autres tribus, cela s’est certainement produit, mais les deux mutations seraient présentes uniquement dans la tribu Ara-3 à partir de la génération 33 000.
Un des élèves de Lenski s’est alors vu attribuer une tâche assez pénible, qui était de vérifier cette hypothèse en retrouvant le moment où aurait eu lieu la première mutation. Pour cela il fallait décongeler les échantillons des tribus ancestrales, et observer celles pour qui la probabilité de “découvrir” comment gérer le citrate, est la plus élevée. Il a ainsi été montré que la première mutation a eu lieu approximativement à la génération 20 000. Tous les clones décongelés après la génération 20 000 ont montré une plus grande probabilité d’acquérir la capacité d’absorber le citrate, cette probabilité est d’ailleurs la même pour toutes les générations du moment qu’elles datent d’après la génération 20 000.
En conclusion…
Ce travail effectué par Lenski et son équipe montre un grand nombre des composants essentiels de l’évolution: Les mutations aléatoires soumises à une sélection naturelle non aléatoire, l’adaptation à un environnement par des voies différentes, la façon dont des mutations successives peuvent s’additionner pour opérer une modification évolutive, ou encore que certains gènes ont besoin d’autres gènes pour s’exprimer.
Vous comprendrez donc pourquoi cette expérience qui fait voler en éclat le dogme de la complexité irréductible n’est jamais évoquée par ses détracteurs…
Sources:
- “Le plus grand spectacle du monde”, Richard Dawkins
- http://en.wikipedia.org/wiki/E._coli_long-term_evolution_experiment
L'ornithorynque est-il un cousin de Donald Duck ? [ 52:56 | 96.99 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1612)
Animal très curieux que cet ornithorynque, connu de son nom technique par ornithorhynchus anatinus, venant du grec ornitho qui signifie “oiseau” et rhynkhos “le bec”, anatinus signifiant pour sa part, “comme un canard”. Autrement dit, le “bec d’oiseau semblable à un canard”.
L’ornithorynque est un étrange mélange entre caractères reptiliens (ou aviaires) et caractères proprement mammaliens. Et le comble est que le caractère qui suggéra en premier que l’ornithorynque avait des caractères non mammaliens, était son “bec de canard”, qui n’est en réalité aucunement un bec, mais une adaptation à l’alimentation en eau douce purement mammalienne.
Dans un contexte historique, où les navigateurs se faisaient souvent escroquer par les empailleurs chinois, qui leur refourguaient des têtes ou des troncs de singes accolés à des parties arrières de poissons, on peut facilement comprendre la réaction très prudente de Georges Shaw qui fut le premier à décrire l’ornithorynque:
“De tous les mammifères connus jusqu’ici, il me semble être le plus extraordinaire par son anatomie, dans la mesure où il présente un bec ressemblant parfaitement à celui d’un canard, greffé sur une tête de quadrupède. La ressemblance est si poussée qu’à première vue elle fait penser à une préparation truquée”
L’ornithorynque, victime des idées reçues
Ce fameux “bec” a donc suscité de nombreux étonnements, mais la partie arrière est elle aussi très stupéfiante, car l’ornithorynque possède, comme les reptiles, un cloaque, c’est à dire un orifice unique par lequel s’opèrent toutes les fonctions liées à l’excrétion et à la reproduction. Et cela contrairement aux mammifères qui possèdent des orifices distincts pour les processus de reproduction et d’excrétion. (cela explique l’origine de “monotrème” qui est le nom que l’on donne à la famille de l’ornithorynque et des échidnés, puisque monotrème signifie “un seul trou”)
Au niveau de l’anatomie interne, les oviductes (conduits qui acheminent les ovocytes issu des ovaires, et qu’on appelle trompe de Fallope chez les mammifères) ne se réunissent pas en un utérus (comme chez les mammifères), mais gagnent séparément le tube cloacal. Aussi, comme chez les oiseaux, l’ovaire droit des femelles ornithorynques est devenu rudimentaire et tous les ovules se forment dans l’ovaire gauche.
Ces caractéristiques étaient très troublantes pour les biologistes de l’époque, d’autant plus que nous sommes avant Darwin et que les animaux sont considérés comme appartenant à des catégories statiques ne pouvant donc pas présenter de caractéristiques intermédiaires. Les marsupiaux, également d’Australie, avaient déjà porté un sérieux coup à ce que l’on croyait être caractéristique des mammifères, et survient alors l’ornithorynque et son anatomie qui suggérait donc quelque chose d’impensable pour un mammifère: la ponte d’œufs! (Ses œufs n’avaient pas encore été découverts, c’est pour cela que j’emploie le terme “suggérer”)
En dehors des traits liés à la reproduction, l’ornithorynque paraît pourtant être un parfait mammifère : Il possède une fourrure complète et une caractéristique anatomique typique des mammifères: le présence d’un seul os à la mâchoire inférieure (le dentaire) et celle de trois osselets dans l’oreille moyenne (marteau, enclume, étrier). Les reptiles ont eux une mâchoire inférieure composée de plusieurs os et leurs oreilles n’en contiennent qu’un seul.
Mais malgré tout, même en dehors du système de reproduction, l’ornithorynque possède des caractéristiques reptiliennes, en particulier un os inter-claviculaire au niveau de l’épaule, que possèdent les reptiles et que ne présente aucun mammifère. Enfin il a également la démarche d’un reptile avec des pattes situées sur le côté du corps et non pas en dessous.
Ce mélange fantastique de caractéristiques animales fit que tous les grands biologistes de l’époque se fascinaient pour cet animal, et un débat commença à se centrer autour de sa reproduction (car comme dit plus haut, aucun œuf n’avait été retrouvé), et trois possibilités se dégageaient, avec chacune des défenseurs célèbres.
Pour l’anatomiste allemand Johann Friedrich Meckel et le français Blainville, l’ornithorynque était quand même vivipare. On ne retrouverait donc jamais d’œufs et les ornithorynques sont des mammifères ordinaires.
Pour l’anatomiste anglais Richard Owen, et Everard Home qui fut le premier à décrire en détail l’ornithorynque en 1802, l’ornithorynque serait ovovivipare, et si l’on n’avait pas retrouvé d’œufs, c’était parce que ceux-ci se dissolvaient dans le ventre de la femelle.
Mais pour les premiers évolutionnistes français, Lamarck et Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, l’anatomie ne pouvait pas mentir et l’ornithorynque devait donc être ovipare, et ils pensaient donc qu’on finirait un jour ou l’autre à trouver des œufs.
Au début du XIXe siècle, on n’avait toujours pas trouvé non plus, de glandes mammaires chez la femelle ornithorynque. puis en 1824, Meckel les découvrit. Mais comme l’ornithorynque ne fait rien comme tout le monde, ces glandes mammaires étaient assez spéciales, ce qui contribua à amplifier les débats plutôt qu’à les arrêter.Les glandes mammaires de l’ornithorynque sont énormes et s’étendent presque depuis les pattes antérieures jusqu’au pattes postérieures, mais la femelle n’ayant pas de tétine ou mamelle, les canaux lactifères ne conduisent pas à des orifices communs. En fait, la femelle excrète le lait par de nombreux pores disséminés sur une partie de la face ventrale que les progénitures viennent lécher. Mais cela fut découvert bien plus tard, si bien que Saint-Hilaire, qui en tant que partisan de l’oviparité, tenait à éloigner l’ornithorynque le plus possible des mammifères, et soutint donc que les glandes découvertes par Meckel n’étaient pas des organes mammaires, mais l’homologue des glandes odoriférantes qui figurent sur le flanc des musaraignes servant à sécréter des substances pour attirer les mâles. Puis lorsque Meckel réussit à extraire une substance lactée, Geoffroy admit que cela pouvait être une substance alimentaire mais qu’il pouvait s’agir de mucus qui fournirait de la nourriture aux jeunes ornithorynques, plutôt que du lait.
Et c’est un jeune biologiste britannique qui résolu l’énigme en 1884, qui put recueillir quelques œufs aidé de 150 aborigènes. Mais cela ne fit qu’aggraver le problème général, car cela prouvait que l’ornithorynque était un mélange et que par conséquent, il ne pouvait être assigné à aucun des grands groupes de vertébrés sans ambiguïté: Geoffroy avait eu raison au sujet des œufs et Meckel au sujet des glandes mammaires. Avant, il était difficile de concevoir, la Nature sans catégories établies et bien distinctes. C’est pour cela que Geoffroy militait pour les œufs et l’absence de lait et Meckel pour le lait et la mise bas.La découverte de Caldwell a lieu vingt ans après la publication de Darwin, la notion d’évolution avait rendu acceptable l’idée de formes intermédiaires et de mélanges de caractères.
Un mammifère primitif?
Mais à peine délivré d’un carcan, l’ornithorynque dut en supporter un autre, puisqu’il fut accusé de “primitivité”. On le considérait comme un mammifère à présent, mais comme une pauvre créature pitoyable marquée de la flétrissure reptilienne. Mais comme j’ai pu déjà le dire lors de mon premier passage dans le podcast, l’évolution n’est aucunement une échelle montante du progrès. L’évolution procède par branchements et bien qu’une lignée de reptiles ait effectivement donné, par évolution, les mammifères, les reptiles sont toujours là et se débrouillent parfaitement bien à leur manière. Et la présence de caractères reptiliens chez l’ornithorynque signifie simplement que la branche des monotrèmes s’est détachée précocement de celles conduisant aux mammifères placentaires, après que les traits fondamentaux des mammifères soient apparus. Les caractères reptiliens des ornithorynques sont donc le signe de ce branchement précoce et non une marque d’arriération: vieux ne signifie par arriéré dans le monde darwinien.
Si l’on met de côté ce mythe de la primitivité, on peut alors mieux apprécier les élégantes adaptions de l’ornithorynque et reconnaître son organisation anatomique performante. Il faut distinguer les adaptations propres aux mammifères et celles particulières à l’ornithorynque.
Dans la première catégorie, l’on trouve la fourrure qui protège l’ornithorynque des eaux souvent froides des rivières. Celle-ci étant imperméable, elle emprisonne même une couche d’air au-dessus de la peau, procurant ainsi une isolation supplémentaire. Toujours concernant la protection en eaux froides, l’ornithorynque est capable de maintenir sa température corporelle à un niveau élevé comme la plupart des mammifères. (La découverte de cette faculté a été retardée jusqu’en 1973, justement à cause de l’image primitive qu’avait l’animal jusque-là. La plupart des biologistes soutenaient que la température interne de l’ornithorynque baissait beaucoup en eau froide, l’obligeant à des retours fréquents au terrier pour se réchauffer. Ces caractéristiques sont donc typiquement mammalienne, mais ce qui nous intéresse réellement pour justifier que l’ornithorynque est le résultat d’une évolution ayant obéi à ses intérêts particuliers, et non pas un animal primitif, ce sont ses propres adaptions.
L’ornithorynque est un animal qui passe la plus grande partie de son temps dans l’eau, à la recherche de nourriture, principalement des larves d’insectes et d’autres petits invertébrés, en fouillant avec son “bec” dans les sédiments au fond des cours d’eau. Ses adaptations particulières lui permettent de faire face aux impératifs de la vie aquatique: un corps bien caréné qui lui permet de se déplacer aisément dans l’eau, ses pattes avant sont palmées pour une meilleure propulsion tandis que la queue et ses pattes arrières, qui sont partiellement palmées, lui servent de gouvernail.
D’autres traits ont sans doute une utilité d’un point de vue de la sélection sexuelle, même si cet aspect est relativement méconnu encore. Par exemple, le mâle porte des éperons creux au niveau de chaque cheville, reliés par un canal à une glande à poison située au niveau des cuisses. Ces éperons sont probablement utilisés lors des combats entre mâles, car ils deviennent plus gros lors de la saison de reproduction, et en captivité on a déjà vu des mâles tuer leurs concurrents au moyen de leur éperons venimeux.
Enfin reconnu à sa juste valeur!
Mais voici l’ironie suprême: le trait qui plaide le plus en faveur de l’adaptation particulière de cet animal est la structure même qui lui a valu son statut mythique de primitif: Il s’agit du mal-nommé “bec de canard”. C’est la plus belle invention propre à l’ornithorynque. Ce bec n’est aucunement l’homologue de celui des oiseaux. Il s’agit d’une structure originale apparue par évolution uniquement chez les monotrèmes (l’échidné en possède une version différente sous forme d’un long museau pointu). Il ne s’agit pas d’un simple organe dur, inerte et corné. Son armature rigide est recouverte d’une fine peau qui contient de nombreux organes sensoriels. Étrangement, lorsque l’ornithorynque est sous l’eau, il exclut tous ses autres systèmes sensoriels: des voiles de peau recouvrent ses minuscules yeux et ses oreilles, tandis qu’une paire de valves clôt les narines. Il ne fait alors appel plus qu’à son bec pour localiser obstacles et nourritures.
Les dissection réalisées sur des crânes avaient d’ailleurs montré que les nerfs optiques et olfactifs sont presque rudimentaires, alors que les nerfs trijumeaux, qui apportent au cerveau les informations sensorielles en provenance de la face, sont remarquablement développés!
Des expériences en neurophysiologie moderne ont davantage souligné le caractère finement adapté du bec de l’ornithorynque: Des colonnes de cellules épithéliales (chacune étant sous-tendue d’un réseau complexe de récepteurs nerveux) sont distribuées sur toute la surface du bec et leur densité est quatre à six fois plus grande à l’avant de la partie supérieure du “bec”, là où se font les premiers contacts avec les obstacles et les pièces alimentaires.
Différents types de récepteurs nerveux ont également été mis en évidence, ce qui suggère que l’ornithorynque est capable de distinguer différentes sortes de signaux.
Les neurophysiologistes savent repérer les aires responsables de l’activation de parties définies du corps et délimiter ainsi une “carte” cérébrale du corps. Ces cartes cérébrales mettent en évidence l’importance d’organes particulièrement développés, car ils sont représentés par des aires extrêmement larges à la surface du cortex. Chez l’ornithorynque, les cartes cérébrales se ramènent presque entièrement à une représentation du bec.
L’ornithorynque a donc longtemps souffert d’une image dégradée mais il a finalement réussi à faire admettre sa valeur, notamment grâce à son bec. Et grâce aux importantes études qui ont eu lieu depuis les années 1970, nous avons appris à reconnaître que l’ornithorynque est un bijou d’adaptation…
Données complémentaires: L’ornithorynque est un animal relativement petit (le plus gros spécimen connu pesait 2,2 kg et dépassait à peine 60 cm de la tête à la queue). Il construit des terriers aux bords des ruisseaux et des rivières. les plus grands servent de nids à l’époque de la reproduction et peuvent faire jusqu’à 3,60mètres de long, d’autres sont plus petits et servent à l’usage quotidien.
Source: “La foire aux dinosaures” – Stephen Jay Gould
Podcast Science 71 - Peut-on trouver l'âge de sa grand-mère grâce au carbone 14? [ 1:00:19 | 55.24 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1854)Un paléontologue est comme un détective arrivant après coup sur les lieux du crime. Pour savoir précisément quand des événements se sont produits, il se fonde sur les traces laissées par des processus liés au temps.
Pour étudier l’évolution, on n’a pas besoin d’une simple horloge qui donne l’heure qu’il est, comme un cadran solaire ou une montre, mais il faut quelque chose qui ressemble plus à un chronomètre qu’on peut faire redémarrer.
Il faut que l’horloge évolutive soit à zéro à un certain moment pour qu’on puisse calculer le temps qui s’est écoulé depuis un point de départ.
Les horloges radioactives pour dater les roches ignées (volcaniques) sont justement mises à zéro au moment où la roche se forme par solidification de la lave en fusion.
De plus il existe toute une panoplie d’horloges naturelles, recouvrant un spectre très large d’échelles de temps, dont la gamme de sensibilité se recouvre parfois et cela est une très bonne chose car on peut alors vérifier l’exactitude de chacune avec une autre.
Il existe des horloges radioactives qui pourraient mesurer des fractions de seconde, mais pour ce qui a trait à l’évolution, les horloges les plus rapides dont les paléontologues ont besoin mesurent des siècles, ou éventuellement des décennies. A cette extrémité du spectre des horloges naturelles, on trouve la datation au carbone et la dendrochronologie (dendron= l’arbre/ Chronos= le temps/ Logos= l’étude. Donc la dendrochronologie est la science de la datation des arbres) très utile en archéologie.
A l’autre extrémité du spectre se trouvent des horloges capables de mesurer des centaines de millions, voire des milliards d’années.
Les cernes des arbres
Nous allons tout d’abord évoquer la dendrochronologie. Cette technique de datation est très précise, puisqu’elle a littéralement une précision à l’année près.
Son principe est simple, et plus ou moins connu par tous, puisque tout le monde a sûrement entendu dire que les cernes des arbres (c’est à dire les cercles concentriques que l’on voit en coupant un tronc) indiquent l’âge de l’arbre. Plus jeune, je me suis souvent demandé si ce n’était pas encore une de ces vieilles légendes urbaines. Et il se trouve que le jour où je me suis décidé à la vérifier, j’ai été heureux de constater que cela était vrai!
Un arbre vivant produit du bois du côté interne de sa couche de cambium (J’aime bien donner l’origine des mots, car souvent ça aide à les mémoriser. Ici, Cambium vient du latin cambio qui signifie “j’échange” et le cambium est un tissu végétal qui marque la limite entre le bois et l’écorce)
Cela entraine donc l’augmentation de son diamètre. Généralement les arbres produisent leur bois entre le début du printemps et la fin de l’été.
Si on observe les cernes, on remarquera qu’il y a une partie claire et une partie plus sombre. La partie claire correspond au début de la saison, où la disponibilité de l’eau est à son maximum. Ainsi les cellules de xylème (ici, xylème = le bois) qui sont produites à cette période ont un large diamètre et une paroi cellulaire mince.
Par contre le bois produit à la fin de la saison a des cellules plus petites et une paroi cellulaire plus épaisse, ce qui donne la couleur plus foncée. Une fois la saison de production de bois terminé, le cambium stoppe sa production de cellules et rentre dans un état de dormance jusqu’au début du printemps suivant.
Ainsi une année est représentée par un cerne possédant une partie sombre et une partie claire (il faut noter toutefois que je parle là d’un principe général, dans une région où la différence entre les saisons est fortement marquée et pour une espèce d’arbre, comme les conifères, où cette différence entre partie claire et partie sombre est bien marquée. Mais pour certaines espèces cette différence n’est pas si évidente et il faut parfois avoir recourt au microscope pour observer les cellules)
Mais la croissance d’un cerne dépend beaucoup des conditions météo, qui varient d’une année sur l’autre. Grosso modo, les sécheresses retardent la croissance, et une bonne année en pluie va l’accélérer. Donc d’une année sur l’autre l’épaisseur d’un cerne ne va pas être la même, et le schéma des cernes larges et minces dans une région donnée, résultant d’une séquence particulière de bonnes et mauvaises années, est suffisamment caractéristique pour qu’on puisse les reconnaître d’un arbre à l’autre. Cette empreinte constitue une sorte de code-barre.
Grâce à ces codes-barres qui identifient donc un espace de temps donné, dans une région donnée, on peut alors, à rebours, établir les empreintes de cernes caractéristiques de temps antérieurs.
Par exemple en prenant un arbre vivant aujourd’hui et ayant 50 ans, en observant ses motifs de cernes, on en déduit à quoi ressemblent les motifs de cernes sur les 50 dernières années. Admettons que l’on possède une carotte d’un arbre quelconque de la même région qui a été établi il y a 30 ans alors que cet arbre avait alors 60 ans (Pour effectuer de la dendrochronologie, on n’abat pas les arbres pour observer leur tronc, tout cela se fait bien sûr en respect de la nature. Ce sont donc des carottes qui sont extraites)
Comme cette carotte date d’il y a 30 ans, le motif de cernes sur les 20 dernières années avant le carottage, doit se retrouver sur les 20 premières années de notre arbre moderne (qui a 50 ans). Ainsi cela donne le motif sur les 40 années précédant la naissance de notre arbre moderne. On a alors le motif de cernes représentatif de la région sur 90 ans. Et ainsi par suite de chevauchements de restants d’arbres pétrifiés, ou de bois utilisé dans des constructions anciennes, on peut établir le motif de cernes caractéristique d’une région donné.
Théoriquement, s’il se trouvait suffisamment de forêts pétrifiées pour accompagner en une chaîne continue notre voyage vers le passé, on pourrait remonter jusqu’à plusieurs millions d’années. Au lieu de dire “cet arbre date du Jurassique” on pourrait dire “cet arbre date de l’an 151 432 657 avant JC!”
Mais dans la pratique il n’existe pas de chaine ininterrompue et avec la dendrochronologie on remonte à seulement 11’500 ans.
Les cernes des arbres ne sont pas tout à fait le seul système qui promet une datation précise à l’année près.
Les varves sont des couches de sédiments déposées dans les lacs glaciaires (Nord de l’Europe, Scandinavie). Comme les cernes des arbres, elles varient selon les saisons. Durant l’été, la sédimentation est plus active à cause de l’alimentation par les eaux de fontes des glaciers. Cela dépose une couche claire. Par contre l’hiver c’est une couche foncée qui se dépose.
Ces 2 couches forment une varve. On peut donc y appliquer le même principe.
Les récifs coralliens eux aussi ont des cernes annuels de croissance, exactement comme les arbres.
Les horloges radioactives
Contrairement aux cernes des arbres, les horloges radioactives ne sont précises que dans une marge d’erreur à peu près proportionnelle à l’échelle de temps concernée.
Généralement la marge d’erreur est d’environ 1%.
Pour comprendre comment fonctionnent les horloges radioactives, il faut d’abord comprendre ce qu’est un isotope radioactif.
Il existe environ cent éléments, un peu plus si on compte ceux que l’on décèle uniquement en laboratoire, un peu moins si on ne compte que ceux que l’on trouve dans la nature. Chaque élément possède son atome caractéristique.
Trois types de particules entrent dans la composition de l’atome: Les électrons et celles qui forment le noyau et qui sont presque de la même taille, les protons et neutrons.
Le nombre de protons est fixe pour un élément donné, et égal à celui des électrons. Ce nombre est ce qu’on appelle le nombre atomique et il caractérise un élément. L’élément ayant pour numéro atomique 1 est l’hydrogène, le 2 est l’hélium, le 3 le lithium, le 4 le béryllium, le 5 le bore, le 6 le carbone, le 7 l’azote, le 8 l’oxygène, ainsi de suite jusqu’à des nombres comme le 92 qui est le nombre atomique de l’uranium.
(Petite phrase mnémotechnique pour retenir la 2e ligne de la classification des éléments: “Lili Bêche Bien Chez Notre Oncle François Nestor” ==> Li Be B C N O F Ne)
A la différence des protons, les neutrons ne permettent pas d’identifier un élément. Ainsi les atomes d’un même élément pourront se présenter sous différentes versions, qu’on appelle des “isotopes”. Pour un élément donné, le nombre de protons reste donc constant, et c’est le nombre de neutrons qui varie.
Certains éléments comme le fluor n’ont qu’un seul isotope qui se rencontre dans la nature. Le nombre atomique du fluor est le 9 et son nombre de masse 19 (la masse des électrons étant négligeable devant celles des protons et neutrons, le nombre de masse correspond donc au nombre d’éléments du noyau, c’est à dire le nombre de protons et de neutrons) On en déduit donc que le noyau d’un atome de fluor est composé de 9 protons, et 10 neutrons.
D’autres éléments ont un grand nombre d’isotopes: le plomb en a 5 qu’on rencontre couramment. Tous ont le même nombre de protons, qui est 82 le numéro atomique du plomb, mais leur nombre de masse varie entre 202 et 208.
Le carbone a lui 3 isotopes que l’on rencontre dans la nature: Le plus commun est le carbone 12 (6 protons 6 neutrons), mais il y a aussi le carbone 13, qui est très très rare donc on n’en parlera pas plus, et le carbone 14 qui est relativement rare et connu pour faire des datations.
Mais l’information importante à savoir pour comprendre le principe des horloges radioactives est que certains isotopes sont stables et d’autres instables. Pour le plomb, le Plomb 204, le Plomb 206, le Plomb 207 et le Plomb 208 sont stables, alors que le Plomb 202 est instable.
“Instable” veut dire que le noyau de l’atome peut se transformer spontanément en un autre atome à tout moment. “Instable” ici est synonyme de “radioactif”. Il existe plusieurs types de radioactivité. Il y a d’abord ceux qui transforment un neutron en proton, ou l’inverse, un proton en un neutron.
Cette modification n’entraîne pas de changement du nombre de masse, puisque proton et neutron ont sensiblement la même masse. Mais par contre le nombre atomique est modifié, donc l’atome devient un élément différent. Si un neutron se transforme en proton, le numéro atomique augmente alors que si un proton se transforme en neutron, il diminue.
Par exemple le sodium 24 (11p+13n) se transforme en magnésium 24 (12p+12n)
Puis il y a aussi un type de radioactivité pour lequel un atome éjecte une particule, qu’on appelle particule alpha, et qui est composée de deux protons et deux neutrons (on appelle cela la radioactivité alpha) Cela signifie que le nombre de masse diminue de 4, et le numéro atomique de 2.
Un exemple de radioactivité alpha est la transformation de l’isotope Uranium 238 (92p + 146n) en thorium 234 (90p + 144n)
Et maintenant autre point crucial: Chaque isotope radioactif à un rythme de décroissance qui lui est propre. Certains rythmes sont plus lent que d’autres, mais quoi qu’il en soit, il se font toujours de façon exponentielle. C’est à dire que ce n’est pas une quantité fixe qui se transforme en un temps donné, mais une proportion fixe. Et la mesure que l’on préfère utiliser pour le taux de décroissance est celle de la “demi-vie”, c’est à dire le temps qu’il faut pour que la moitié des atomes se transforment. Et cette demi-vie reste la même quelle que soit la quantité d’atomes restants. (d’où le terme “exponentielle”)
Pour donner quelques exemples, la demi-vie du rubidium 87 est de 49 milliards d’années et celle du fermium 244 de 3,3 millisecondes. Cela illustre la gamme d’horloges radioactives disponibles.
La demi-vie du carbone 15 est de 2,4 secondes, donc elle n’a pas d’utilité pour des datations anciennes, mais la demi-vie du carbone 14 est de 5730 ans, ce qui est parfait pour effectuer des datations sur des temps archéologiques.
Un isotope très utilisé est le potassium 40, qui a une demi-vie de 1,26 milliards d’années. Il décroit en argon 40 (qui se situe en dessous dans le tableau de Mendeleiev (K=19, Ar=18).
On appelle donc cette horloge, l’horloge potassium-argon.
Donc si on imagine que l’on a une certaine quantité de potassium dans un espace fermé et qu’il n’y a pas d’argon au départ. Au bout de quelques centaines de millions d’années, un scientifique découvre cet espace fermé et mesure les proportions relatives des deux éléments potassium 40 et argon 40.
En connaissant la demi-vie, d’après les proportions trouvées mais également en supposant qu’il n’y avait pas d’argon au départ, on peut estimer le temps qui s’est écoulé depuis le début du processus.
Comme toutes les horloges radioactives qu’utilisent les géologues, l’horloge potassium-argon ne fonctionne qu’avec les roches ignées (qui vient du matin ignis qui signifie “le feu”)
Pourquoi? Parce-que les roches ignées se solidifient à partir de roche en fusion (magma souterrain pour le granit, lave des volcans pour le basalte). Cette solidification se fait sous forme de cristaux, et plusieurs d’entre eux contiennent des atomes de potassium, dont une certaine proportion sont des atomes radioactifs de potassium 40.
Au moment où la roche en fusion se solidifie, il y a donc du potassium 40 mais surtout, il n’y a pas d’argon, et cela est très important car c’est ce qui permet de mettre l’horloge à 0, et donc de connaître à partir de quel moment le “chronomètre” a commencé à défiler. S’il y avait eu de l’argon, il n’aurait pas été possible d’utiliser cette horloge sans connaître les quantités initiales d’argon et de potassium (ce qui n’est pas possible)
L’horloge est donc “à zéro” dans le sens où il n’y a pas d’argon.
Par la suite, la quantité d’argon qui s’accumule est une mesure du temps qui s’est écoulé depuis que la roche s’est formée. Mais cette quantité n’a de sens que si elle est exprimée comme le rapport entre le potassium 40 et l’argon 40. Quand l’horloge était à zéro, ce rapport était de 100% en faveur du potassium 40. Au bout de 1,26 milliards d’années, ce rapport sera de 50 – 50. Au bout de 1,26 milliards d’années de plus, la moitié du potassium restant se sera converti en argon 40, et le rapport sera de 25% de potassium contre 75% d’argon, et ainsi de suite.
Ainsi lorsque les géologues mesurent le rapport potassium/argon dans une roche ignée qu’ils ramassent aujourd’hui, ils peuvent en déduire depuis quand la roche a commencé à se cristalliser en partant de son état de fusion.
L’explication concerne l’horloge potassium/argon, mais les roches ignées contiennent de nombreux isotopes radioactifs, et le fonctionnement est exactement le même. De plus, étant donné que les horloges radioactives couvrent une large gamme de temps, l’une peut être utilisée pour vérifier l’autre.
Mais alors comment dater des fossiles? En effet, on ne trouve quasiment jamais de fossiles dans les roches ignées. Les fossiles se forment dans des roches sédimentaires comme le calcaire ou le grès, qui ne sont pas de la lave solidifiée. Ce sont des couches de boue, de limon ou de sable qui se sont déposées peu à peu au fond d’une mer, ou d’un lac. Le sable ou la boue se compacte avec le temps et durcit sous forme de roche, et les cadavres qui sont pris dans la boue ont alors une petite chance de se fossiliser.
Le problème des roches sédimentaires est qu’elles ne peuvent pas être datées par radioactivité. Elles contiennent probablement du potassium 40 ou d’autres éléments radioactifs qui pourraient servir d’horloge. Mais ces horloges ne sont d’aucune utilité car elles ne se mettent pas bien à zéro, ou plutôt elles s’y mettent à des moments différents les unes des autres. Les particules de sable qui sont compactés pour faire du grès peuvent avoir été concassées à l’origine à partir de roches ignées, mais ces roches ignées se sont toutes solidifiées à des moments différents. Donc chaque grain de sable à une horloge qui s’est mise à zéro à son propre moment, et un moment qui a probablement eu lieu longtemps avant que la roche sédimentaire ne se soit formée.
Les roches sédimentaires qui contiennent les fossiles ne sont donc pas utilisables pour la datation.
Le mieux que l’on puisse faire, c’est de dater les roches ignées se trouvant à proximité de la roche sédimentaire, ou enfouies à l’intérieur.
Tout autour du monde on trouve des couches de roches sédimentaires qui présentent de grandes similitudes, et qui correspondent par conséquent à la même période. Ces couches avaient été identifiées bien avant la découverte des datations radioactives, et on leur avait donné des noms comme: Cambrien, Ordovicien, Silurien, Dévonien, Carbonifère, Permien etc… (Une phrase pour retenir les périodes de l’ère primaire ou paléozoïque est: Cambrone Ordonna Silence et Dévouement à ses Carabiniers Permissifs) Toutes ces périodes se reconnaissent à l’œil nu dans toutes les parties du monde, car elles sont similaires et contiennent les mêmes types de fossiles.
Les géologues connaissent donc depuis longtemps l’ordre dans lequel ces sédiments ainsi nommés se sont déposés. Simplement ils ne savaient pas quand!
On savait que les fossiles du Cambrien, étaient plus anciens que ceux de l’Ordovicien. Et dans ces mêmes couches, les géologues distinguent aussi des sous-divisions. Par exemple: Jurassique supérieur, Jurassique moyen, Jurassique inférieur.
Comme l’ordre relatif des strates est bien connu et que le même ordre se retrouve tout autour du monde, on peut se servir des roches ignées qui sont juste au-dessus ou juste au dessous des strates sédimentaires, ou qui y sont encastrées, pour dater ces strates, et donc les fossiles qu’elles renferment. On sait ainsi d’après les datations des roches ignées que l’on a trouvé associées à des roches du Dévonien, que cette période a commencé il y a environ 410 millions d’années, et s’est terminée il y a environ 360 millions d’années. On ajoute un peu de raffinement en évaluant la position du fossile dans la strate. Un fossile gisant près du haut sera plus récent que ceux gisant près du bas.
Faisons à présent une petite remarque sur les horloges radioactives, qui constituent un argument de poids en faveur de l’ancienneté de la Terre: On dénombre 150 isotopes stables et 158 isotopes instables. Sur les 158 instables, 121 ont soit quasiment disparu de la Terre, soit existent encore car ils se renouvellent constamment. Or si l’on regarde les 37 qui n’ont pas disparu, on remarque que chacun d’eux, sans exception, à une demi-vie supérieure à 700 millions d’années. Et si l’on regarde les 121 qui ont disparu, chacun d’entre eux sans exception a une demi-vie inférieur à 200 millions d’années. On comprend donc que les seuls isotopes que l’on trouve sur la Terre sont ceux dont la demi-vie est suffisamment longue pour avoir survécu sur une très vieille planète.
Le carbone
Le carbone est l’élément qui semble le plus indispensable à la vie, de par sa capacité à former des chaînes, des anneaux et différentes autres architectures moléculaires complexes.
C’est par les plantes qu’il entre dans le réseau alimentaire, et plus précisément par la photosynthèse, processus par lequel les plantes produisent des sucres, à partir d’eau, de l’énergie de la lumière du soleil, et du dioxyde de carbone absorbées.
Tout le carbone présent dans tous les êtres vivants vient en fin de compte du dioxyde de carbone de l’atmosphère, par l’intermédiaire des plantes.
La plus grande partie du dioxyde de carbone de l’atmosphère est faite de carbone 12, qui n’est pas radioactif. Mais quelques-unes de ces molécules (1 sur 1 billion = mille milliards) sont constituées de carbone 14 qui lui, est radioactif. Les plantes par contre ne font pas la différence entre carbone 12 et carbone 14, elles absorbent donc du carbone 14 en même temps que du carbone 12, et intègrent donc ces 2 types de carbone dans leurs sucres. Ainsi le carbone 14 se répand rapidement, à l’échelle des temps biologiques, dans la chaine alimentaire, et tous les êtres vivants, que ce soient les plantes, les herbivores ou les carnivores, ont la même proportion de carbone 12 et carbone 14, qui est celle de l’atmosphère.
Et donc, à la mort de la créature vivante, l’horloge pour la datation se met à zéro, car à cet instant, elle se coupe de la chaîne alimentaire et donc de l’afflux de nouveau carbone 14.
A mesure que les siècles passent, la quantité de carbone 14 diminue progressivement, jusqu’à que la quantité soit trop infime pour qu’on puisse la mesurer. Mais si cette créature est retrouvée et testée avant ce moment, alors la proportion de carbone 14 et d’azote 14 serviront à la dater.
Il faut noter aussi que pour que cela fonctionne, il faut qu’il y est un stock de carbone 14 qui se renouvelle continuellement. Sinon il est évident que tout le carbone 14 de l’atmosphère aurait disparu depuis longtemps de la Terre. Et effectivement c’est le cas, puisqu’il est continuellement fabriqué dans un processus se réalisant en deux étapes: Dans un premier temps, les rayons cosmiques frappent les atomes de l’atmosphère, et éjectent des neutrons. Dans une deuxième étape, certains de ces neutrons vont alors frapper les noyaux d’azote 14 (qui est le gaz le plus répandu de l’atmosphère) et en éjecter un proton. L’atome d’azote, conserve donc le même nombre de masse, 14, mais a perdu un proton: il n’a plus 7 protons et 7 neutrons, mais 6 protons et 8 neutrons: On a donc du carbone 14.
Le rythme auquel s’effectue cette conversion est à peu près constant au cours des siècles, mais “à peu près” seulement (Plusieurs facteurs peuvent influencer les concentrations, plus ou moins localement, comme des essais ou des catastrophes nucléaires)
Heureusement, au tout début de ce podcast nous avons vu une technique de datation, précise à l’année près, qui se réalise avec les arbres, qui sont des êtres vivants. Cela implique donc que grâce à la dendrochronologie, on peut calibrer la datation au carbone 14 et en déduire les fluctuations du stock de carbone 14 dans l’atmosphère, et ainsi obtenir des résultat encore plus précis.
Et pour finir ce dossier, rien de tel que l’exemple le plus célèbre de datation au carbone 14 (mais également certainement le plus sujet au débat…): J’ai nommé le Suaire de Turin! Tout le monde connait la légende qui tourne autour de ce morceau de tissu qui porte la marque d’un homme barbu (non, ce n’est pas un membre des ZZ Top) Beaucoup de gens espèrent qu’il s’agit de la marque de Jésus.
Il est cité pour la première fois dans l’histoire, en 1350. Donc rien de tel que la datation au carbone 14 pour dater la mort du lin qui le compose.
Le Vatican a autorisé le prélèvement d’une bandelette qui fut divisée en 3 parties chacune étant envoyée à un grand laboratoire spécialisé dans la datation au carbone: l’un se trouvant à Oxford, un autre dans l’Arizona et le troisième à Zurich, afin de travailler dans des conditions complétement indépendantes.
Oxford a donné une date d’environ 1200 après JC, Zurich 1274 et l’Arizona 1304. En tenant compte de marges d’erreurs normales, cela est tout à fait compatible avec la date de 1350 pour la première apparition du Suaire de Turin dans l’histoire…
Bien évidemment, la controverse n’est pas finie, puisque certains remettent en cause la datation, non pas au niveau de la technique, mais au niveau de contamination qu’aurait pu subir le Suaire, notamment lors d’un incendie qui a eu lieu en 1532. Difficile d’évaluer si effectivement il y a eu contamination. On pourrait penser que le Suaire était bien protégé, et qu’une contamination n’aurait pas donné des dates si cohérentes, mais cela est une autre question, et je ne m’avancerai pas plus loin dans le débat…
sources: “Le plus grand spectacle du monde” – Richard Dawkins
http://www.globecanada.ca/globe/francais/activites/dendrochronologie.cfm
Podcast Science 67 - Evolution de l'audition chez les vertébrés [ 1:00:11 | 55.12 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1928)Inspiré de “Un coup de gueule plein les oreilles” de Stephen Jay Gould
Nos oreilles nous permettent d’entendre les sons qui se propagent dans l’air, et cela vaut également pour la plupart des vertébrés terrestres. (Les poissons eux ressentent les vibrations de sons propagés dans l’eau, grâce à leurs organes de la ligne latérale.)
Dans l’histoire des vertébrés terrestres, aucune saga évolutive n’égale celle de l’audition, car elle combine de fascinantes énigmes et leur solution au moyen d’une excellente documentation fossile. Deux transitions majeures, apparemment impossibles, ont notamment pu être élégamment expliquées.
La première s’est produite à la naissance de la vie terrestre et pose l’énigme suivante: “Comment des êtres vivants ont-ils pu passer de la perception de vibrations au moyen d’une ligne latérale courant tout le long du corps, à l’audition de sons au moyen d’oreilles?” En d’autres termes, comment de nouveaux organes peuvent se former sans antécédents apparents?
La deuxième transition est intervenue lors de la dernière innovation majeure dans le plan d’organisation anatomique des vertébrés et pose cette fois-ci l’énigme: “comment des os qui permettent l’articulation de la mâchoire supérieure et inférieure chez les reptiles ont-ils pu migrer dans l’oreille des mammifères pour devenir le malleus et l’incus (le marteau et l’enclume), deux des trois osselets formant la chaîne conduisant les sons du tympan jusqu’à l’oreille interne?” Comment en d’autres termes, des organes peuvent-ils changer de place et de fonction, sans compromettre l’intégrité fonctionnelle de l’animal?
Comment même imaginer des formes intermédiaires? Il est impossible de manger sans articulation de la mâchoire. Les créationnistes se sont même fondés sur cette différence entre reptiles et mammifères pour proclamer que l’évolution était impossible. Mais la pensée conventionnelle étant plus bornée que ne l’est la nature, nous allons voir dans ce dossier comment se solutionne ce genre de problème:
La clé de l’énigme se situe dans le fait qu’un organe peut avoir plusieurs fonctions mais également qu’une fonction peut être remplie par plusieurs organes.
Par exemple certains animaux comme les serpents peuvent entendre grâce à leurs poumons. Et comme nous allons le voir plus tard, si à présent vous avons des oreilles, on le doit à nos ancêtres reptiliens immédiats qui étaient capables d’entendre, ou plus exactement de ressentir les vibrations dans l’air, grâce à leurs mâchoires.
Penchons-nous donc sur la première et dernière étape de l’édification anatomique de l’oreille moyenne des mammifères et qui apporteront les réponses aux deux énigmes citées précédemment.
I.L’origine des os auditifs chez les premiers vertébrés terrestres
L’audition des sons dans un milieu de faible densité comme l’air pose un problème physique majeur: Car dans l’air les ondes sont de faible pression. Or pour que les vibrations soient transmises au sein des liquides emplissant la cochlée (sans rentrer dans les détails, il s’agit d’un organe de l’oreille interne en forme hélicoïdale), il est nécessaire d’avoir des vibrations de pression relativement importantes, comme dans l’eau. Comment alors réaliser cette conversion?
Les vertébrés terrestres recourent à deux grands mécanismes pour réaliser cette conversion.
Tout d’abord ils recueillent les sons grâce à la membrane du tympan.Celle-ci a une superficie relativement grande. Et après avoir traversé l’oreille moyenne, ces ondes sont transmises à l’oreille interne par l’intermédiaire d’une ouverture bien plus petite qu’on appelle “fenêtre ovale”
Deuxièmement, la conduction des vibrations depuis le tympan jusqu’à la fenêtre ovale est effectuée au moyen d’une série d’os,qu’on appelle chez les mammifères, le malleus, l’incus et le stapes (ou marteau, enclume et étrier à cause de leur ressemblance avec ces objets) Ces osselets agissent à la façon de leviers pour augmenter la pression des ondes qui se dirigent vers le système nerveux central.
1. Tympan 2. Marteau-enclume-étrier 3. Trompe d'Eustache 4.Muscle du marteau
Les poissons possèdent une oreille interne, mais pas de tympan, ni d’osselets, ni d’oreille moyenne. Ils “entendent” par le biais des organes se trouvant le long leur ligne latérale, qui leurs permettent de détecter les mouvements de l’eau produits par les ondes sonores dans ce milieu de forte densité. On en arrive donc à notre première énigme qui est de savoir comment les osselets de l’oreille moyenne ont pu se former au cours de l’évolution des vertébrés terrestres,et apparemment à partir de rien?
Les premiers vertébrés, les premiers poissons n’avaient pas de mâchoires. Ils formaient un groupe dont le nom scientifique est agnathe, qui veut dire littéralement “sans mâchoire” Les survivants d’aujourd’hui de cette première radiation évolutive sont les lamproies et les myxines.
Lamproie
Chez ce type d’animaux, la bouche est donc dépourvue de toute garniture osseuse, et une série d’ouvertures branchiales figure à l’arrière de celle-ci. Chaque branchie est soutenue par 2 os organisés en une branche inférieure et une branche supérieure, leurs pointes étant dirigées vers l’avant et leur articulation se faisant au milieu (imaginez 2 allumettes formant le signe “<”) Cet arrangement d’os rappelle celui de la mâchoire supérieure et inférieure chez un vertébré typique.
A cause d’un registre fossile relativement pauvre, on ne sait pas avec certitude si les mâchoires et les arcs branchiaux représentent des spécialisations distinctes qui auraient été engendrées par le même système de développement embryologique, ou si les mâchoires se sont formées par la migration vers l’avant de l’arc branchial le plus antérieur, de façon a encadrer la bouche. Quoi qu’il en soit, il ne fait aucun doute que les mâchoires et les arcs soutenant les branchies sont des structures homologues. C’est à dire qu’elles sont apparues dans l’évolution à partir de la même origine et représente le même organe sous différentes formes.
Trois preuves soutiennent cette homologie:
1/ L’embryon édifie les cartilages précurseurs des mâchoires et des arcs branchiaux, non pas à partir du mésoderme (source tissulaire de la plupart des os) mais à partir de cellules migratrices provenant de la crête neurale de la tête en cours de développement.
2/ Les deux types de structures sont faites d’une pièce supérieure et d’une pièce inférieure, se recourbant sur l’avant et s’articulant au milieu
3/Les muscles qui ferment les mâchoires sont homologues de ceux qui contractent les fentes branchiales.
Si les mâchoires des vertébrés représentent un arc branchial antérieur, un autre élément crucial du crâne dérive aussi de ces structures de soutien des branchies. En effet la partie supérieure de l’arc branchial suivant dans la série, constitue chez les poissons à mâchoires, l’hyomandibulaire, un os qui joue un rôle de coordination et de soutien, puisqu’il relie les mâchoires à la boîte crânienne.
Jusqu’à présent ces détails anatomiques peuvent sembler éloignés de l’origine des osselets auditifs, mais nous y arrivons…
Les mammifères possèdent trois osselets auditifs dans l’oreille moyenne: le marteau, l’enclume et l’étrier (malleus, incus et stapes)
Or le stapes est l’homologue de l’hyomandibulaire des poissons. En d’autres termes, un os originellement apparu en tant que soutien branchial, a évolué de façon à relier les mâchoires à la boite crânienne, puis a changé à nouveau de fonction, de façon à transmettre les sons, lorsque l’eau a été remplacée par l’air.
Une telle transition parait inconcevable, mais pour comprendre comment elle a pu se produire, il faut oublier le vieux modèle d’évolution appliqué au cas du cheval et de l’homme (marche du progrès): Ces représentations donnent l’impression que l’évolution consiste uniquement au perfectionnement d’une fonction donnée, dont la nature reste inchangée au cours du temps, car elle partent du plus petit et pas très fonctionnel, pour conduire au plus grand, plus complexe et magnifiquement agencé. Autrement dit dans ce genre de modèle, le cerveau reste toujours un cerveau, et les dents restent toujours des dents, mais ces organes deviennent de plus en plus efficace dans leur fonction.
S’il est vrai que l’on peut parfaitement envisager qu’un organe déjà existant se perfectionne de cette façon continue, la question qui se pose est de savoir comment quelque chose d’inédit peut se réaliser. Comment les organismes peuvent-ils s’aventurer dans un milieu véritablement nouveau où va se faire sentir le besoin de fonctions qui n’existaient pas jusque-là?
Pour cela il faut envisager un mécanisme changeant les fonctions de parties déjà existantes. L’évolution ne consiste pas toujours à développer une structure en partant d’un stade rudimentaire. Elle doit souvent se saisir d’une structure fonctionnant parfaitement bien dans l’accomplissement d’une tâche donnée, pour l’affecter à une autre fonction.
Le stapes de l’oreille moyenne a donc suivi une évolution de ce type, en passant du statut d’os robuste de soutien, à celui d’os auditif fin.
L’hyomandibulaire, qui fut une structure soutenant une branchie, a évolué pour devenir une pièce servant à ancrer les mâchoires sur la boîte crânienne. Mais il s’est trouvé qu’il était positionné juste au voisinage de la capsule otique, contenant l’oreille interne. Or la matière osseuse, pour des raisons qui n’ont rien à voir avec son apparition dans l’évolution, peut relativement bien transmettre des sons.
D’ailleurs bien qu’il ait eu pour fonction première d’attacher, l’hyomandibulaire s’est aussi prêté à d’autres rôles. Chez les raies, l’eau de mer est absorbée par un petit orifice de forme ronde (le spiracle), situé juste en avant des autres fentes branchiales. L’hyomandibulaire aide ici à pomper ce courant d’eau et à le faire pénétrer dans la cavité buccale, et de là, à le faire ressortir par l’ensemble des fentes branchiales. Chez d’autres poissons, les dipneustes, situés dans une branche évolutive plus proche de notre phylogenèse, l’hyomandibulaire peut aider à faire s’emplir d’air les poumons de ces animaux.
Mais revenons au stapes. Les premiers tétrapodes terrestres connus proviennent de l’Est du Groenland où ils ont été trouvé dans des roches âgées de 360 millions d’années. Ce sont ces fossiles à qui l’on a donné les noms d’Ichthyostega et d’Acanthostega.
Ichthyostega
Acanthostega
Chez certains d’entre eux les stapes étaient préservés dans la position qu’ils occupaient durant la vie de l’animal.Ces os étaient chez eux, robustes et épais, et non pas minces comme lorsqu’ils sont essentiellement adaptés à l’audition. Ce stapes originel servait encore comme antérieurement, de pièce d’ancrage, et avait probablement, comme le suggère la chercheuse Jennifer Clack (qui est l’une des chercheuses ayant trouvé des Acanthostega au Groenland) un rôle à jouer dans l’audition étant donné que sa base est étroitement associé à la capsule otique[auditive]. (elle estime également qu’ils devaient avoir une troisième fonction puisqu’ils avaient probablement un rôle à jouer dans la respiration)
Par la suite,comme cela s’est produit indépendamment dans plusieurs lignées de vertébrés terrestres, la mâchoire supérieure s’est fermement soudée à la boîte crânienne. Le stapes/hyomandibulaire n’ayant alors plus d’utilité pour lier la mâchoire au crâne, il a alors pu se perfectionner dans son rôle auditif
II.L’origine des osselets de l’oreille moyenne des mammifères
L’histoire du stapes est déjà assez étonnante, car d’un rôle de soutien des branchies, il est passé à celui de pièce d’ancrage des mâchoires sur la boîte crânienne puis à celui d’un os permettant d’entendre les sons transmis dans l’air.
Mais celle des deux autres osselets de l’oreille moyenne est encore plus curieuse.
Le marteau et l’enclume (malleus et incus), étaient des pièces faisant partie des mâchoires chez les premiers vertébrés. Ils jouaient un rôle dans l’articulation des mâchoires supérieure et inférieure, et c’est toujours leur fonction chez les amphibiens, les reptiles et les oiseaux actuels.
Bien entendu on ne les nomme pas marteau et enclume chez les reptiles,mais os articulaire (homologue du marteau) et os carré (équivalent de l’enclume) . L’os carré est un os de la mâchoire supérieure reptilienne tandis que l’os articulaire est un os de la mâchoire inférieure reptilienne.
Cette transition peut paraitre impossible à première vue, mais elle s’observe parfaitement bien dans les archives fossiles et dans l’embryogenèse des mammifères actuels.
Tout d’abord, l’homologie des os de la mâchoire reptilienne et des osselets de l’oreille des mammifères a été découverte par des anatomistes et embryologistes allemands.
En 1837, Karl Bogislaus Reichert, en étudiant l’embryologie des mammifères écrit:
“Nous avons rarement rencontré de cas, en anatomie animale, où une pièce embryonnaire subit un changement de forme aussi important que celui qui affecte les os de l’oreille des mammifères. On aurait du mal à le croire…Et pourtant, cela se réalise effectivement”
Et s’il parle de “changement de forme” c’est parce que grâce à ses travaux, il a observé que chaque embryon de mammifère retrace, au cours de son développement, les étapes de l’histoire évolutive qui ont conduit des os de la mâchoire à des osselets auditifs. Il constata donc que tous les os de l’oreille proviennent des deux premiers arcs branchiaux. Le marteau et l’enclume dérivent du premier (et donnent les mâchoires des vertébrés) et l’étrier provient du second (qui donne l’hyomandibulaire des poissons) Il a remarqué que la mâchoire inférieure se forme à partir d’un précurseur appelé “cartilage de Meckel” (en l’honneur d’un anatomiste allemand de la génération précédente de Reichert). Le processus d’ossification de la mâchoire se réalise ensuite sur le côté du cartilage de Meckel. Pendant ce temps, la partie postérieure du cartilage, qui forme donc l’extrémité arrière de la mâchoire inférieure chez l’embryon du mammifère, s’ossifie également, puis se détache pour devenir le malleus de l’oreille moyenne.
C’est ce qu’a observé Reichert, et cela a depuis été confirmé des milliers de fois. Difficile de fournir des preuves plus directes que celle-ci!
De plus, si ce processus est tout à fait terminé au moment de la naissance chez les mammifères placentaires, chez les marsupiaux, lorsque le minuscule kangourou ou opossum, pénétre dans la poche de sa mère, ses futurs osselets auditifs sont encore attachés aux mâchoires, et servent encore à l’articuler! Ce n’est que par la suite que ces os vont migrer dans l’oreille, et que la nouvelle articulation des mâchoires se forment.
Cette transition est l’une des mieux établies dans l’évolution des vertébrés, grâce à la combinaison des données de la paléontologie, de la physiologie et de l’embryologie, si bien que ses fondements sont d’une solidité incontestable.
Et l’un des traits les plus importants de cette histoire est la notion de redondance et d’emplois polyvalents. Cette notion de redondance est à la base de l’innovation évolutive, et c’est d’ailleurs le thème central de ce podcast.
Selon les créationnistes, la transition entre les reptiles et les mammifères est impossible car les malheureux intermédiaires n’auraient alors pas d’articulation correcte de leurs mâchoires. Mais la notion de redondance suggère une solution qui parait alors évidente.
On peut donc faire une prédiction théorique au sujet des formes intermédiaires que l’on pourrait s’attendre à trouver dans les archives fossiles: Chez les mammifères actuels, les mâchoires s’articulent par le biais de l’os squamosal (à la mâchoire supérieure) et l’os dentaire (à la mâchoire inférieure). Chez les autres vertébrés, cette articulation se fait grâce à l’os carré (à la mâchoire supérieure) et à l’os articulaire (à la mâchoire inférieure), lesquels sont destinés à devenir l’incus et le malleus de l’oreille mammalienne.
Supposons donc que les ancêtres des mammifères aient possédé une articulation dentaire-squamosal, tout en gardant fonctionnelle l’ancienne articulation carré-articulaire: cela aurait donné des animaux intermédiaires dotés d’une double articulation. Grâce à cette redondance, l’arrangement carré-articulaire aurait alors pu être abandonné pour se spécialiser dans la fonction auditive.
Cette supposition a réellement été avancée par les paléontologistes, à un moment où aucun fossile d’intermédiaire entre les reptiles et les mammifères n’avait été retrouvé.
Les formes intermédiaires dans les archives fossiles sont relativement rares, et cela pour des raisons que j’avais déjà expliqué lors du dossier sur les arguments avancés habituellement par les créationnistes (le processus de fossilisation est un événement rare, et par définition une espèce intermédiaire ne persiste pas longtemps à l’échelle géologique). Mais concernant la transition entre les reptiles et les mammifères, les strates géologiques apportent des données assez abondantes, si bien que la prédiction théorique des paléontologues a pu être testée, et elle a été vérifié: Chez le groupe des therapsides cynodontes, on retrouve par exemple, une tendance à la réduction et au relâchement de l’os articulaire et de l’os carré, mais également dans le même temps, on observe que le dentaire de la mâchoire inférieure grossit et s’étend vers l’arrière pour entrer en contact avec la mâchoire supérieure. (Chez les mammifères le dentaire représente la totalité de la mâchoire inférieure. Chez les reptiles, la mâchoire inférieure comprend plusieurs éléments post-dentaires, qui ont tous été réduits, puis supprimés ou dispersés chez les mammifères)
De nombreux cynodontes ont édifié une seconde articulation entre le squamosal et un élément post-dentaire appelé le supra-angulaire: Cette articulation ne correspond pas à celle du squamosal et du dentaire des mammifères, mais elle montre que, bien que les créationnistes pensent le contraire,il est apparu de multiples sortes d’intermédiaires (et donc, s’il était encore besoin de le rappeler, que l’évolution ne se fait pas de façon linéaire)
En fait, ce sont seulement deux ou trois genres de cynodontes qui présentent une évolution vers une articulation mammalienne, et l’un d’eux porte le nom de Diarthrognathus, dont le nom est tout à fait clair, puisqu’il signifie “mâchoire à double articulation”.
De plus, chez les plus anciens mammifères, le malleus et l’incus ne sont pas encore complétement indépendants, puisqu’ils sont encore fixés aux mâchoires et continuent à participer à l’articulation, comme c’est le cas chez Morganucodon et Megazostrodon, deux des plus anciens mammifères connus (qui ont le look d’une musaraigne) . Tellement anciens, que les scientifiques ne sont pas tous d’accord sur la classification. Certains les considérent comme des reptiles mammaliformes car l’oreille moyenne ne comprend qu’un seul osselet (l’étrier), d’autres les considérent comme des mammifères car ils allaitaient leurs petits. Et si les Cynodontes sont des intermédiaires entre reptiles et mammifères, Megazostrodon est l’intermédiaire entre Cynodontes et mammifères…
Morganucodon
Megazostrodon
Ces animaux vivaient à la fin du Trias (Le Trias s’étend d’environ -250 millions d’années à -200 millions d’années) et c’est seulement à la fin du Jurassique (Le Jurassique s’étend de -200 à environ -145 millions d’années) qu’apparaissent les premiers mammifères avec une oreille typiquement mammalienne.
L’embryologie et la paléontologie apportent donc des données permettant de comprendre le “comment”. Mais il est intéressant également de saisir pourquoi une telle transition a eu lieu. D’autant plus qu’une oreille munie d’un seul osselet, le stapes, paraît bien fonctionner (comme chez les oiseaux)
C’est une question complexe, il est donc difficile d’apporter une réponse qui soit complète, mais un indice mérite qu’on s’y intéresse et illustre encore le principe de redondance:
Les pélycosaures, sorte de gros lézards avec une voile sur le dos et souvent considérés à tort comme des dinosaures, qu’ils ne sont pas (on les retrouve d’ailleurs souvent dans les jeux de dinosaures en plastique), sont nos ancêtres lointains, prédécesseurs des reptiles thérapsides qui ont conduit aux mammifères.
Le stapes des pélycosaures se trouve en contact étroit avec l’os carré de la mâchoire supérieure (précurseur de l’incus, donc).
Ce rapport se maintient voire s’intensifie quelquefois chez les thérapsides ultérieurs. Cela suggère fortement que le carré des ancêtres des mammifères, bien que participant en premier lieu à l’articulation des mâchoires, jouait déjà un rôle subsidiaire dans la transmission des sons.
Malheureusement on ne peut pas réaliser d’expériences sur des animaux éteints et on ne dispose pas de preuve directe que le carré participait à l’audition chez les ancêtres des mammifères. Par contre on sait avec certitude que le carré des reptiles peut transmettre des sons tout en servant à l’articulation des mâchoires, car c’est le cas chez plusieurs reptiles actuels (bien évidemment ces reptiles ne sont pas les ancêtres directs des mammifères, mais ils montrent la possibilité physique de transmission des sons par l’os carré et la réalité de cette redondance)
Les serpents par exemple, n’ont ni oreille externe, ni tympan, si bien que de façon un peu anthropocentrique, on a longtemps cru qu’ils étaient sourds. En réalité, la majeure partie de leur corps est sensible aux vibrations sonores, et celles-ci semblent être transmises à l’oreille interne par l’intermédiaire de leurs poumons (de grandes dimensions) mais également grâce à leur mâchoire inférieure en passant par le carré, puis le stapes.
D’autres expériences directes sur plusieurs espèces de lézards avaient également montré que les sons étaient transmis au cerveau par cette voie.
Nous arrivons donc à la fin de ce dossier qui a permis de montrer un autre des principes fondamentales de l’évolution, qui est l’exploitation des redondances. Les organismes ne sont pas parfaits: leurs organes peuvent remplir différentes fonctions, elles-même pouvant être remplies par différents organes. Et c’est un point très important à comprendre car c’est parce qu’il en est ainsi que l’évolution est possible chez les organismes pluricellulaires!
Source:
Comme Les huits doigts de la main – Stephen Jay Gould
La Nouvelle-Zélande terre de rugby… Et de moas
La Nouvelle-Zélande est si isolée que pas un seul mammifère n’a réussi à s’y introduire (mis à part les chauves-souris et les phoques, dont on connait les moyens de transport).
Cette terre a été fondamentalement occupée par les oiseaux avec notamment plusieurs espèces de grande taille et incapables de voler, les moas (selon les taxinomistes, il y aurait eu de 13 à 22 espèces).
Le poids moyen du plus grands des moas, Dinornis maximus (Du grec deinos = terrible, ornis, ornithos = l’oiseau ), avait été estimé à 235 kilos par l’ornithologue Dean Amadon (des calculs d’autres ornithologues, donnaient près du double) et il avait une taille qui dépassait les 3,50m.
Seul Aepyornis (en grec aipus= haut, élevé), ou l’oiseau-éléphant de Madagascar, malheureusement disparu, le surpassait en poids (avec plus de 500kg!). Cet oiseau détient également le record de l’œuf le plus gros, encore plus gros que n’importe quel œuf de dinosaure. (oeuf d’Aepyornis: 30cm/12 litres – plus gros œuf de dinosaures: 20cm/ 10 litres)
Aepyornis
Pour faire une comparaison, il faut imaginer que le plus grand des oiseaux actuellement vivants, l’autruche, fait environ 100kg…
Les moas de Nouvelle-Zélande ont disparu à cause de la chasse des ancêtres des Maoris, et de la destruction de leur habitat pour gagner en terres cultivables.
Ils appartiennent à la sous-classe des ratites qui forment un groupe d’oiseaux incapables de voler. Ce groupe comprend également les autruches africaines, les nandous d’Amérique du Sud, et les émeus et casoars d’Océanie.
Les oiseaux capables de voler possèdent une pièce osseuse en avant de la poitrine appelée bréchet, qui forme comme une quille (de bateau) par rapport au fuselage de la cage thoracique, et fournit une vaste aire d’attachement pour les puissants muscles du vol. Les ratites, eux, en sont dépourvus. D’ailleurs leur nom vient du latin ratis, qui signifie “radeau”, qui est une embarcation sans quille.
brechet (en bleu)
Le Highlander des ratites: le kiwi
Un seul genre de ratite a survécu en Nouvelle-Zélande. Il s’agit du kiwi, qui malgré sa taille de poule est l’oiseau le plus étroitement apparenté aux moas. Il existe aujourd’hui 5 espèces de kiwi qui forment le genre Apteryx (qui signifie littéralement “sans ailes”)
Les kiwis n’ont pas de queue apparente et leurs ailes vestigiales sont entièrement cachées sous un plumage pelucheux ressemblant davantage à une fourrure qu’à des plumes (et j’ai bien dit “ressemblant”, car il s’agit bien de plumes et non de poils) et semblable par sa structure au duvet de la plupart des oiseaux.
Le corps des kiwis, à contour régulier grâce à l’effacement de la queue et des ailes, est monté sur de puissantes pattes, donnant l’impression de deux boules (la tête petite, et le corps plus gros) fichées sur deux bâtons. Ils se nourrissent de graines, de baies et d’autres aliments végétaux, mais leur préférence va vers les vers de terre qu’ils dégottent en fouillant le sol avec leur long bec.
Dans ce bec se trouvent de nombreuses terminaisons nerveuses sensorielles, notamment olfactives.
Et chose exceptionnelle chez les oiseaux, les kiwis possèdent des narines externes allongées et son bulbe olfactif est le 2e plus gros chez les oiseaux, en comparaison de la taille du cerveau (devancés par les albatros)
Un œuf de géant
Mais la plus grande bizarrerie du kiwi se rapporte à la reproduction. L’œuf du kiwi est une merveille à contempler, et il est l’objet de ce podcast. Il est l’œuf d’oiseau le plus gros par rapport à la taille du corps, et de loin!
Les espèces de kiwi ont un poids qui tourne autour des 2kg. L’étude du rapport de la taille de l’œuf par rapport à la taille du corps dans l’avifaune montre que des oiseaux de la taille du kiwi devraient pondre des œufs de 55 à 100 grammes (comme les poules domestiques).
Les œufs du kiwi brun, pèsent jusqu’à 435 grammes! Soit des œufs que pondraient des oiseaux de 12 kilos.
Une célèbre radiographie effectuée dans une réserve naturelle en Nouvelle-Zélande, met en évidence ce phénomène, sans qu’il y ait besoin de le commenter:
Pourquoi un tel œuf?
Quand on veut comprendre la nature à la lumière de l’évolution, on est amené à se demander “Pourquoi il en est ainsi?”
Généralement les biologistes évolutionnistes approchent ce genre d’énigme en se demandant quelle utilité peut avoir le trait en question, puis admettent que la sélection naturelle a œuvré pour intégrer cet avantage dans le mode de vie de l’animal. Les plus grands succès de cette méthode concernent les structures étranges qui ne semblent avoir aucun sens, ou paraissent aux premiers abords disproportionnées et peut-être même nuisibles, comme l’œuf du kiwi
Cette stratégie de recherche suggère donc que si l’on trouve à quoi est utile une structure, on sera alors en mesure de déterminer pour quelle raison elle est si grosse, ou si colorée, ou a une forme particulière. Cette méthode pourrait s’appliquer aux œufs du kiwi. Ils paraissent trop gros, mais si on comprend en quoi cela peut être un avantage, on pourrait alors peut-être comprendre en quoi la sélection naturelle les a favorisés.
Mais, si l’on connaît la façon de procéder de Stephen Jay Gould, alors on sait que si ce mode de raisonnement darwinien ne comportait pas une faille cruciale en ce qui concerne l’œuf du kiwi, il n’aborderait ce sujet.
Cette faille ne se situe pas au niveau de l’utilité présumée: de gros œufs donnent de gros poussins bien développés, qui peuvent se débrouiller par eux-même avec un minimum de soins parentaux après l’éclosion. Et les œufs des kiwis ne sont pas seulement gros. Ils sont aussi les plus nutritifs de tous les œufs d’oiseaux car ils contiennent une quantité de jaune proportionnellement la plus élevée. Ils peuvent contenir jusqu’à 61% de jaune (vitellus) pour 39% d’albumine (le blanc)
Par comparaison avec les autres espèces dites “nidifuges” (chez lesquelles les petits éclosent couverts de duvet, bien formés et immédiatement actifs, avec les yeux bien ouverts) contiennent 35 à 45% de jaune, tandis que les espèces dites “nidicoles” (dont les petits éclosent à l’état nu, aveugles et incapables d’autonomie) n’en recèlent que 13 à 28%.
Le mode de vie des kiwis montre bien les avantages procurés par ce gros œufs plein de jaune. Les jeunes kiwis naissent couverts de plumes et ne reçoivent généralement aucune nourriture de leurs parents.
Après éclosion ils se nourrissent de la portion de jaune d’œuf restant pendant les premières 72 heures de leur vie à l’air libre.
Un poussin ne quitte pas son terrier avant le 5e jour, et parfois jusqu’au 9e jour, après sa naissance. Accompagné de son père, il fait alors sa première sortie pour s’alimenter.
Après près de 2 semaines, le poids du jeune kiwis peut être un tiers moins élevé que celui du poussin juste à sa naissance. Cela vient de l’assimilation du jaune ingéré avant la naissance.
Les kiwis profitent donc bien de leur gros œufs.
Raisonnement Panglossien
Mais devons-nous conclure que ceux-ci ont été élaboré par la sélection naturelle sur la base de ces avantages?
En effet ce serait une erreur de raisonnement que d’extrapoler l’utilité présente d’une structure à la raison de son apparition.
Et Gould caractérise cette erreur de raisonnement par une phrase qu’il aurait aimé élever au statut de théorème: “Il ne faut pas mettre le signe égal entre l’utilité présente d’une structure et son origine historique”
Autrement dit, lorsqu’on a démontré qu’un trait donné fonctionne bien, on n’a pas pour autant résolu le problème de savoir comment quand et pourquoi il est apparu.
L’explication d’un bon fonctionnement peut toujours avoir une interprétation alternative.
Il ne s’agit pas là de nier qu’une structure présentant une utilité donnée peut avoir été élaboré par la sélection naturelle, car c’est souvent le cas. Mais elle peut aussi être apparue pour une autre raison (ou même sans raison), puis a pu être cooptée pour sa fonction présente
Ce genre d’erreur de raisonnement, consistant à extrapoler trop vite l’utilité présente à l’origine biologique se rencontre dans tous les domaines où l’on essaie de déduire l’histoire passée de l’état présent du monde.
Et un exemple très connu de ce raisonnement que l’on appelle Panglossien, est l’interprétation de ce que les cosmologistes appellent le principe anthropique.
De nombreux physiciens ont souligné que la présence de la vie sur la Terre cadre exactement avec les lois physiques régissant l’univers, dans le sens que si celles-ci avaient été légèrement différentes, la vie ne serait peut-être jamais apparue sur Terre, et nous ne serions donc pas là.
A partir de cette constatation quelques auteurs ont tiré la conclusion erronée que l’apparition de l’homme par évolution était contenue dans les conditions initiales ayant présidé à la naissance du cosmos. Mais l’adéquation présente de la biologie humaine avec les lois physiques ne permet de tirer aucune conclusion concernant les raisons et les mécanismes de notre apparition. Puisque nous sommes ici, nous devons forcément être en conformité avec les lois physiques; si ce n’était pas le cas, nous ne serions pas là, mais alors quelque chose d’autre à la place, proclamerait sans doute, tout aussi orgueilleusement que nous, que le cosmos a certainement été créé dans la perspective de son apparition ultérieure…
Et s’il s’agissait d’un héritage ancestral?
Mais revenons aux œufs de kiwis, la plupart des auteurs se sont donc posés le problème ainsi: “Pour quelle raison l’œuf de taille normale d’une espèce d’oiseau ancestrale a-t-il subi un accroissement de ses dimensions jusqu’à donner l’œuf du kiwi?”
Cependant, d’autres (notamment William A. Calder de l’université de l’Arizona), ont proposé une interprétation opposée qui parait bien plus vraisemblable compte tenu des arguments qui la soutiennent.
Selon cette nouvelle manière de voir, les kiwis représenteraient des nains sur le plan phylétique, étant issus d’une lignée d’oiseaux beaucoup plus grands. Puisque leurs ancêtres pondaient de gros œufs appropriés à leur taille, les kiwis n’ont tout simplement pas, ou peu, réduit les dimensions de leur œufs.
En d’autres termes, ce ne sont pas les œufs de kiwis qui sont devenus inhabituellement grands, mais c’est le corps des kiwis qui est devenu petit.
Il n’existe aucune preuve directe pour appuyer cette interprétation, c’est à dire qu’il n’existe pas de fossile permettant de prouver que les kiwis sont une forme naine des moas. Mais de nombreuses données obtenues par inférence permettent d’aller dans son sens.
Le meilleur argument pour regarder les kiwis comme beaucoup plus petits que leurs ancêtres est la grande taille de leur plus proches cousins, les moas. Alors bien sûr cela ne dépasse pas la simple conjecture raisonnable, car on pourrait dire que les kiwis et les moas partagent un ancêtre commun qui avait la taille des kiwis, et que les moas ont subi ultérieurement un accroissement de leur dimensions. Mais comme le kiwi est le plus petits des ratites, et qu’il est bien plus petits que les autres autruches, nandous, émeus et casoars, il est beaucoup plus probable que les kiwis aient subi une diminution de leur taille plutôt que les moas aient subi un accroissement. Mais on ne peut pas le dire avec certitude sans preuve directe d’ancêtres fossiles.
Un mode de vie mammalien
Calder a noté que sous de nombreux aspects, quelques-uns étant même curieux, les kiwis ont une morphologie et un mode de vie associé aux mammifères plutôt qu’aux oiseaux.
Ils sont, par exemple, les seuls parmi l’avifaune à avoir des ovaires des 2 côtés du corps (l’ovaire droit dégénère chez tous les autres oiseaux) et les œufs sont pondus alternativement par un ovaire puis l’autre, comme chez les mammifères.
Un oiseau de la taille du kiwi a une couvaison de quarante jours, alors qu’un mammifère de ce poids à une gestation d’environ quatre-vingt jours. Le kiwi a une durée de couvaison de de soixante-dix à quatre-vingt-quatre jours.
Au niveau des mœurs, le kiwi vit dans un terrier, il a un plumage qui évoque une fourrure et a pour habitude de chercher sa nourriture la nuit, ce qui corrélativement a développé son sens olfactif.
Ce sont donc des mœurs typiquement mammaliens, car il faut avoir à l’esprit que le mode de vie originel et fondamental des mammifères (et qui est encore celui d’une majorité d’espèces) est discret, furtif, nocturne avec un sens de l’odorat très développé, et par-dessus tout suppose une taille réduite. Pendant les deux tiers de leur histoire géologique, les mammifères furent de petites créatures vivant cachées dans un monde dominé par les dinosaures.
Donc pour qu’un oiseau de grande taille puisse présenter un mode de vie fondamentalement mammalien, en l’absence de “vrais” mammifères, un processus de diminution des dimensions était sans doute nécessaire comme première étape (car comme dit au début, il n’y a pas de mammifères en Nouvelle-Zélande pour occuper les niches écologiques qu’ils occupent habituellement)
Notions d’allométrie
Mais la question qui vient alors à l’esprit est “en quoi cette tendance au nanisme permet d’expliquer que leurs œufs soient restés si gros? Pourquoi la dimension des œufs n’a pas décru elle aussi en restant proportionnée à la taille du corps?”
La réponse nous est apportée par les nombreuses recherches en allométrie, c’est à dire l’étude des changements de forme et de proportion des organismes lorsqu’ils croissent ou décroissent.
Des premiers travaux en 1925 (Julian Huxley) avait montré qu’en parcourant la gamme des espèces allant de l’oiseau-mouche au moa, la dimension relative de l’œuf décroit de manière régulière et prédictible à mesure que le corps décroit. Ces travaux ont été prolongé en 1945 (Samuel Brody) pour établir que cette relation, passée en logarithme, aboutie à une courbe avec une pente de 0,73
Tandis qu’en 1975, trois chercheurs (Rahn, Paganelli, Ar) à l’aide d’une base de données encore plus nombreuse concernant 800 espèces, ont obtenu une valeur de 0,67. Cela signifie que lorsque le poids du corps croît chez les oiseaux, dans le même temps le poids des œufs ne croît qu’à la proportion des deux tiers. Et inversement quand le poids du corps décroît, le poids des œufs décroît plus lentement, de sorte que les oiseaux de petite taille ont des œufs relativement plus lourds.
Exemple de courbe allométrique
Cependant ces résultats n’expliquent toujours pas l’excessive dimension des œufs de kiwi qui sont énormes, et bien plus gros que les œufs que devraient avoir, selon la courbe de pente 0,67, un oiseau de cette taille.
Mais l’allométrie a aussi donné une autre loi générale, qui cette fois-ci va s’avérer pertinente. La courbe précédente, de pente 0,67 se rapporte à un type d’allométrie concernant une distribution interspécifique, c’est-à-dire que chaque point de la courbe correspond à une espèce différente.
Les allométriciens ont établi des centaines de courbes interspécifiques comme cela chez les oiseaux et chez les mammifères.
Mais ils ont également établi un autre type d’allométrie portant cette fois-ci sur des distributions intraspécifiques. Dans ces courbes chaque point de la courbe correspond à des individus appartenant à la même espèce.
Les études sur l’allométrie ont permis de dégager une loi importante: pour une relation donnée entre caractères particuliers, la pente de la courbe intraspécifique est en général bien plus faible que celle de la courbe interspécifique.
Par exemple, l’un des cas les plus étudiés est celui de la courbe du poids du cerveau par rapport au poids du corps. Dans la gamme des espèces allant de la souris à l’éléphant cette courbe a une pente d’environ deux tiers. Mais lorsque cette courbe est établie pour une gamme d’adultes de poids croissant au sein d’une espèce donnée de mammifères, elle a presque toujours une pente bien inférieure et se situant dans le domaine de 0,2 à 0,4.
Donc en d’autres termes, alors que l’accroissement du cerveau est égal aux deux tiers de l’accroissement du corps quand on considère une gamme d’espèce de poids croissant, il n’est égale qu’au cinquième ou au deux cinquièmes de celui du corps quand on considère une gamme d’individus adultes d’une même espèce.
Si cette loi est aussi valable pour la dimension des œufs, cela peut résoudre notre paradoxe du kiwi, dès lors que l’on admet qu’ils sont issus d’ancêtres plus grands.
Si on fait l’hypothèse qu’ils avaient la taille des moas, et que la sélection naturelle ait favorisé les adultes de petite taille au sein d’une population d’une même espèce, une courbe intraspécifique d’une pente très inférieure à deux tiers pourrait expliquer l’existence d’une espèce dotée d’œufs bien plus gros que ceux que l’on attendrait pour un oiseau de cette taille.
Mais quelle est donc la pente de la courbe intraspécifique “poids de l’œuf/poids du corps”? Est-elle aussi basse que dans le cas du cerveau?
Dans un ouvrage de Samuel Brody de 1945 (Bioenergetics and Growth), on peut trouver que chez la volaille domestique, l’accroissement du poids de l’œuf est égal à 15% de l’accroissement du poids du corps. (Brody dit même à propos de ce fait qu’il vaut mieux élever des petites poules car la taille des œufs varient très peu par rapport aux plus grosses, alors que la masse corporelle est très abaissée. Donc la petite perte de volume de l’œuf est largement compensée par une forte diminution du coût en entretien alimentaire)
De la même manière qu’un éleveur peu choisir ses petites poules pour bénéficier d’une forte décroissance de leur masse, la sélection naturelle peut favoriser des adultes plus petits, et a pu aboutir chez les ancêtres des kiwis à une réduction de la masse corporelle sans que cela ait été accompagné d’une grande réduction du poids des œufs.
A la considération de ces arguments, la solution concernant les kiwis, apparait comme évidente. Les œufs des kiwis ont le poids attendu si l’on suit en descendant la courbe intraspécifique. Cela requiert que la sélection naturelle ait seulement œuvré pour décroitre la taille corporelle et qu’aucun autre facteur ne soit intervenu pour réduire la taille de l’œuf. Et c’est ce à quoi l’on peut s’attendre en Nouvelle-Zélande, dépourvus de prédateurs naturels, où une femelle kiwi pour marcher cahin-caha avec son énorme œuf, sans s’inquiéter.
La réponse à la question pourquoi les œufs de kiwis sont si gros serait alors “Parce qu’ils sont les descendants nains d’une espèce d’oiseaux de plus grandes dimensions et n’ont fait que suivre les lois ordinaires de l’allométrie au cours de leur évolution”
C’est une réponse qui diffère de l’explication traditionnelle évolutionniste “Parce que ces gros œufs ont une utilité présente et que la sélection naturelle les a favorisés”.
Il est important de comprendre ce mode raisonnement par l’invocation des circonstances historiques, trop souvent négligées, car beaucoup de problèmes évolutifs sont résolus de cette façon
Source: “La foire aux dinosaures” – Stephen Jay Gould
Podcast Science 56 - Chroniques de l'évolution I [ 53:04 | 48.61 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2191)Tout naturaliste a son exemple favori d’adaptation surprenante. Pour Stephen Jay Gould, il s’agit du “poisson” que l’on trouve chez certaines espèces de moules d’eau douce, les Lampsilis.
Lampsilis vit comme presque tous les coquillages, à demi enfouis dans le sable avec la partie postérieure qui émerge. Au sommet de cette partie se trouve une structure qui a la forme d’un tout petit poisson, avec des nageoires latérales bien apparentes, une queue et même un œil. Plus incroyable encore, les nageoires ondulent en rythme, imitant les mouvements de la nage.
Presque tous les coquillages se reproduisent en libérant leur œufs dans l’eau, où ils seront fécondés puis où se déroulera le développement embryonnaire.
Mais les femelles de moules d’eau douce gardent leurs œufs en elles, où ils seront fécondés par le sperme que les mâles voisins laissent échapper dans l’eau. Les œufs se développent alors dans les branchies et forment une poche, nommé le marsupium (en langage technique les moules d’eau douces forment la famille des unionidés, qui se divise aujourd’hui en 2 genres: les anodontes avec généralement des coquilles fines et vivant en eaux calmes. Et les Unios avec une coquille épaisse et résistant aux eaux plus vives)
Chez les Lampsilis, le marsupium des femelles est gonflé et forme le corps ce poisson-fake. Des 2 côtés du poisson se trouvent des extensions du manteau (le manteau est ce qui englobe le corps entier de la moule et forme un sorte de peau qui protège les organes de l’animal, en ne dépassant généralement pas les bords de la coquille)
Par leur forme et leur couleur, ces extensions ressemblent à un poisson avec une queue. Cette structure complexe (qui est donc formée du marsupium et des extensions du manteau) ne se contente pas seulement d’avoir l’apparence d’un poisson, mais elle en a également les mouvements. Un ganglion spécial situé à l’intérieur du manteau, innerve les nageoires. Pendant que les nageoires bougent rythmiquement, une pulsation, naissant à la queue, se propage le long du corps.
Vidéo sur Lampsilis:
Pour comprendre pourquoi ce coquillage donne naissance à ce leurre de poisson, il faut s’intéresser à la biologie de la reproduction de la Lampsilis.
Les larves d’unionidés (donc des moules d’eau douce) ne peuvent se développer si elles ne se fixent pas à un poisson au début de leur croissance.
Presque toutes les larves d’unionidés possèdent deux petits crochets. Une fois sortie du marsupium de leur mère, elles tombent au fond de l’eau et attendent le passage d’un poisson.
Mais les larves de Lampsilis n’ont pas de crochet et ne peuvent donc pas se fixer d’elles-mêmes aux poissons.
Pour survivre, il leur faut pénétrer dans la bouche d’un poisson et se frayer un chemin jusqu’aux branchies.
Lorsqu’un poisson approche, attiré par les mouvements du leurre, la Lampsilis propulse des larves hors du marsupium. Le poisson en avale quelques-unes et celles-ci se fixent sur les branchies.
On ne peut pas vraiment mettre en doute la fonction adaptative du poisson-leurre, mais comment est-il apparu? Comment le manteau et le marsupium se sont-ils réunis pour produire ce trompe-l’œil?
Il n’est pas très intuitif de répondre que cela s’est fait par une évolution progressive en passant par des étapes intermédiaires qui ne devaient guère ressembler à un poisson, et le “bon sens” nous amènerait à croire que cela faisaient partie des plans d’un grand Designer
En effet le poisson complexe de la Lampsilis est l’illustration parfaite de l’un des problème fondamentaux de la théorie Darwinienne: “Peut-on mettre en lumière la valeur adaptative des étapes intermédiaires de cette structure?” (Cela ressemble en quelques sorte à une question souvent posée par les créationnistes: “A quoi sert une demi-aile?”)
Pour résoudre ce problème, les évolutionnistes s’appuient sur une idée, appelé “préadaptation”, qui est un terme très mal choisi, puisque ce terme laisse suggérer que les espèces s’adapteraient en prévision d’une future évolution, alors que c’est exactement le contraire que veulent décrire les évolutionnistes.
La préadaptation permet de résoudre le problème de la fonction des stades intermédiaires en admettant que ces formes ne jouaient pas le même rôle que leur descendantes.
Par exemple, les premiers poissons étaient des agnathes, c’est à dire qu’ils ne possédaient pas de mâchoire (comme la lamproie de nos jours) Mais les os qui donneront un peu plus tard les premières mâchoires de poisson existaient déjà, ils avaient simplement une autre fonction: ils servaient de support à une voute de branchies situées à l’arrière de la bouche. Ils étaient alors parfaitement adaptés à cette fonction et ne savaient rien du rôle qu’ils seraient un jour amenés à remplir. La structure était déjà là, mais elle intervenait dans le mécanisme de respiration et ne servait pas à manger.
On y reviendra dans un autre podcast que je ferai certainement plus tard où on abordera l’évolution de cette structure qui forme également la mâchoire des reptiles, mais qui forme les os de l’oreille moyenne chez les mammifères (marteau et enclume).
Bref, d’après le principe de la préadaptation, une structure peut changer radicalement de fonction. Il devient alors possible de résoudre le problème des étapes intermédiaires en affirmant que les fonctions antérieures subsistent pendant que les nouvelles se mettent en place.
La préadaptation peut-elle nous aider à comprendre comment la Lampsilis a donné naissance à son poisson?
C’est possible à 2 conditions: D’une part, il faut découvrir une forme intermédiaire, comprenant au moins quelques éléments du “poisson” et ayant une autre fonction. Et d’autre part il faut mettre en évidence le rôle joué par le “poisson” pendant que se perfectionnait progressivement sa ressemblance.
La Ligumia nasuta, une proche parente de la Lampsilis, remplit la 1ere condition. Dans cette espèce, le manteau n’a pas d’extension chez les femelles enceintes. En revanche, elles présentent des membranes de couleurs foncées entre les deux parties de la coquille, lorsque celle-ci est entrouverte. La Ligumia se sert de ces membranes pour produire un mouvement rythmique assez étrange. Les bords opposés des membranes se séparent, laissant libre un espace long de quelques millimètres au milieu de la coquille. On aperçoit alors l’intérieur blanc de l’animal se détachant nettement sur la couleur foncée des membranes. Ce point blanc semble reculer vers l’arrière de la coquille, pendant qu’une onde de séparation se propage le long des membranes. Il semble que ce mouvement se produise environ une fois toutes les deux secondes.
Vidéo sur Ligulia nasuta:
Donc chez cette espèce de moule, nous retrouvons le même type de mouvement du manteau, mais sans les extensions de celui-ci. Cette structure attire également les poissons, mais d’après la meilleure spécialiste du sujet, Louise Russet Kraemer, les mouvements du manteau n’ont pas pour fonction première d’attirer les poissons, mais ces pulsations seraient destinées à aérer les larves qui se trouvent à l’intérieur du marsupium. La ressemblance avec les mouvements d’un poisson peut donc être considérer comme une préadaptation. Ainsi la ressemblance très imparfaite à l’origine, pouvait être améliorée par la sélection naturelle.
Et voici une vidéo montrant différentes formes plus ou moins intermédiaires du “poisson”
Pour conclure sur ce sujet, Gould nous ramène à notre supposé “bon sens”, en disant une phrase à laquelle j’adhère totalement: “Le bon sens ne peut servir de guide à l’analyse scientifique car il relève davantage des préjugés culturels que de l’honnêteté naturelle de l’enfant devant ce qu’il ignore”
qui rappelle la conclusion de Darwin sur son chapitre consacré à l’œil, qui dit plein de sagesse:
“Quand on a affirmé pour la première fois que le soleil était immobile et que le monde tournait autour, le bon sens s’est élevé contre cette doctrine; mais comme le savent tous les philosophes, le vieux proverbe Vox populi, vox dei n’a pas sa place dans la réflexion scientifique”
source: Darwin et les grandes énigmes de la vie – Stephen Jay Gould
Lien vers l’excellent blog de Pierre Kerner sur le dossier des unionidés: http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2009/04/23/[Le-mercredi-on-converge]-L-attaque-des-moules-parasites!#comments
Attention au contre-sens!
Le terme “évolution” est un mot qui porte à confusion.
En effet, l’utilisation qui en a été faite dans le passé est responsable aujourd’hui de nombreuses erreurs d’interprétation. Beaucoup de personnes confondent évolution et progrès et n’imaginent donc pas l’évolution comme une suite de changements, mais comme un accroissement de l’intelligence menant, bien sûr, jusqu’à l’homme.
Les plus grands évolutionnistes du XIXe siècle, que sont Darwin, Lamarck et Haeckel n’ont pas utilisé ce mot dans l’édition originale de leurs œuvres.
Darwin parlait de “descendance avec modification”, Lamarck de “transformisme” et Haeckel préférait “théorie des transmutations”.
2 raisons ont fait que Darwin n’a pas utilisé ce mot pour exposer sa théorie:
“évolution” chez les préformationnistes
Tout d’abord ce terme avait déjà un sens technique en biologie qui s’appliquait à une théorie embryologique totalement inconciliable avec les idées de Darwin.
En 1744, le biologiste allemand Albrecht von Haller l’avait utilisé pour désigner une théorie selon laquelle les embryons se développeraient à partir d’homoncules (c’est à dire de minuscules bébés miniatures) contenus dans le sperme où les ovaires. Les tenants de cette théorie étaient les préformationnistes. (eux-même divisés en ovistes et spermistes, tout dépend s’ils plaçaient cet homoncule dans les ovaires ou les testicules) Le principe de cette théorie amenait à une régression à l’infini, puisque les homoncules, possédaient eux-mêmes des homoncules, qui possédaient des homoncules, etc. Toute l’humanité devait donc être contenue dans les ovaires d’Ève ou les testicules d’Adam, emboîtées comme des poupées russes. (cette théorie peut nous paraitre aujourd’hui ridicule, mais les choses doivent être jugées dans leur contexte)
Albrecht von Haller
Haller avait donc choisi le mot “évolution” pour décrire sa théorie, car ce terme vient du latin evolvere qui signifie “dérouler”, exprimant alors l’idée d’un déballage d’une structure déjà existante sous une forme compacte.
L’évolution de Haller n’a donc rien à voir avec l’idée de “descendance avec modifications” de Darwin et est même en contradiction, car comment alors la sélection naturelle pourrait-elle avoir un rôle à jouer si toute l’histoire de la race humaine se trouve préemballée dans les ovaires d’Ève?
Évolution # progrès
Ensuite Darwin employait très rarement ce mot, car il laisse sous-entendre une notion de progrès et c’est ce qu’il voulait bannir. Darwin disait qu’il s’interdisait d’employer les qualificatifs “supérieur” ou “inférieur” lorsqu’il décrit la structure des organismes.
Pouvons-nous prétendre que nous sommes supérieurs à l’amibe, qui est aussi bien adaptée à son environnement que nous le sommes au nôtre?
Il l’utilise en conclusion de son livre: “N’y a-t-il pas de la grandeur dans cette manière d’envisager la vie, avec ses diverses potentialités d’abord recelées dans un petit nombre de formes, voire une seule; puis tandis que notre planète continuait ses révolutions, obéissant à la loi immuable de la gravitation, à partir d’un si humble commencement, d’innombrables formes toujours belles et plus merveilleuses n’ont cessé d’évoluer et, aujourd’hui encore, évoluent”
Mais ici, Darwin l’utilise dans son sens courant, et veut opposer le caractère mouvant de la transformation organique au caractère statique des lois physiques telles que la gravitation.
Darwin évita donc de recourir au mot “évolution” d’une part parce que son sens technique heurtait ses convictions, et d’autre part parce que son sens courant était inséparable de la notion de progrès.
Mais alors pourquoi “évolution”?
La question qui en découle alors est “Comment se fait-il que ce terme est employé aujourd’hui dans un sens technique différent de celui de Haller?”
Voici l’explication: Vers 1859, la théorie de Haller était à l’abandon, le mot “évolution” allait donc pouvoir resservir.Et grâce à Herbert Spencer, un philosophe anglais dont la réputation de l’époque rivalisait avec celle de Darwin, ce mot allait faire son entrée dans la langue anglaise en tant que synonyme de “descendance avec modification”
Il a toujours employé le terme pour décrire les transformations organiques dans son ouvrage célèbre , Principes de biologie. Ensuite il ne considérait pas le progrès comme une propriété intrinsèque de la matière, mais comme le résultat d’une sorte de “collaboration” entre des principes internes et externes.
Ses points de vue s’adaptaient bien aux idées des savants évolutionnistes anglais de l’époque qui avaient tendance à confondre changement organique et progrès organique. La majorité d’entre-eux pensaient que le changement organique conduisait inévitablement à un accroissement de la complexité, et s’approprièrent alors la formulation de Spencer.
L’ironie du sort est que Darwin était presque seul à soutenir que le changement organique à pour unique résultat d’améliorer l’adaptation des organismes à leur environnement, et n’est pas conforme avec une idée abstraite de progrès ou d’augmentation de la complexité.
Les scientifiques évolutionnistes ont abandonné depuis longtemps l’idée de progrès dans l’évolution, mais cette confusion persiste encore malheureusement de nos jours, chez les non-initiés
Cette confusion a même été à l’origine des abus de ce qu’on appelait le darwinisme social, dont Darwin se méfiait beaucoup.
Cette théorie, aujourd’hui discréditée, classait les groupes humains et les cultures en fonction de leur supposé niveau d’évolution. Évidemment les Européens se classaient au sommet et les habitants de leurs colonies en bas.
Cette arrogance se retrouve aujourd’hui encore dans notre tendance à vouloir dominer le million d’espèces qui vivent sur Terre, sous le prétexte que l’on serait supérieur…
source: Darwin et les grandes énigmes de la vie – Stephen Jay Gould
Podcast Science 44 - Quelques mythes scientifiques [ 26:59 | 24.72 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2660)1. L’homme utilise 10% des capacités de son cerveau
Qui n’a jamais entendu dire cela ? Et surtout qui n’y a jamais cru à un moment donné ? Et peut-être même y croit encore. Si c’est le cas, mettez alors fin à cette idée reçue !
Les neuroscientifiques ont clairement montré grâce aux IRM, que tout le cerveau est en activité, même si ce n’est jamais en même temps partout : Cela demanderait beaucoup trop d’énergie. Ne pas oublier que le cerveau représente seulement 5% du poids du corps et consomme néanmoins 20% de l’oxygène utilisé par le corps. Il est donc difficile de parler, tout en écoutant podcastscience, regardant une émission télé, réfléchir aux courses à faire pour manger en même temps que l’on calcule les dépenses du mois. En moyenne, à un moment donné, c’est donc environ 5% des neurones qui travaillent, mais c’est bien 100% des neurones qui sont utilisés à un moment ou à un autre
Cette idée reçue serait vieille de plus d’un siècle. On lui attribut plusieurs sources d’autorité pour lui donner du crédit, comme Einstein ou Freud. Si ce n’est pas impossible pour Freud, qui n’a pas forcement dit que des choses très justes, cela est probablement faux pour Einstein.
L’origine de ce mythe pourrait être une erreur d’interprétation de travaux datant de 1930, réalisé par le psychologue Karl Lashley, qui montra que des rats dont une grande partie du cerveau était détruite continuaient à apprendre certaines tâches, ou bien peut-être du fait que l’on pensait il y a quelques temps encore que les neurones ne représentaient qu’environ 10 à 20% des cellules nerveuses du cerveau (le restant étant les cellules gliales, ces cellules procurent aux neurones leur nourriture, les supportent et les protègent. Elle élimine également les déchets causés par la mort neuronale et accélèrent la conduction nerveuse en agissant comme une gaine isolante de certains axones). Toutefois depuis les années 2000 ce rapport a été revu à la baisse, et il serait de 1 pour 1 c’est-à-dire le même nombre de cellules gliales que de neurones (près de 100 milliards).
Ce que l’on peut dire toutefois, c’est que ce mythe profite aux croyants dans les phénomènes paranormaux, comme les voyants, médiums, parapsychologues, etc., qui s’en servent pour expliquer les pouvoirs psychiques dont ils disposent.
Mais les principaux bénéficiaires de ce mythe, sont probablement les vendeurs de programmes de développement personnel en donnant l’illusion que leur programme aidera les personnes à franchir cette barrière des 10%
Références :
- http://www.lefigaro.fr/sciences/20061108.FIG000000033_utilise_t_on_plus_de_de_nos_neurones.html
- http://charlatans.info/dix-pourcents-cerveau.php
- http://sornettes.free.fr/spip.php?article110
- http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_01/d_01_cl/d_01_cl_ana/d_01_cl_ana.html
2. L’eau qui s’écoule dans un lavabo ne tourne pas dans le même sens selon si on se trouve dans l’hémisphère Nord ou l’hémisphère Sud
Le tourbillon qui se forme au niveau du siphon tournerait dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère sud, dans le sens contraire dans l’hémisphère nord. L’explication avancée, surement de façon intuitive, dit que cela viendrait de l’accélération de Coriolis (due à la rotation de la Terre), et la preuve de ce phénomène est le sens de rotation des cyclones et des alizés qui diffère entre les deux hémisphères. Si l’explication est vraie pour les cyclones, cette explication est fausse pour votre baignoire, car il y a une différence entre ces 2 phénomènes : c’est leur taille !
Un petit calcul, que je ne détaillerai pas, mais qui se retrouve dans les liens donnés en référence, amène au résultat d’une accélération de Coriolis de l’ordre de 10^-4 m/s2 pour l’eau de votre baignoire, soit une accélération environ 100 000 fois plus petite que l’accélération de la pesanteur (qui est de 9,81 m/s2)
En réalité ce sont les parois de la baignoire, ou du lavabo, qui vont déterminer le sens de rotation, la moindre irrégularité de surface impose une accélération qui domine celle de Coriolis. Le tourbillon peut tourner ainsi dans n’importe quel sens.
Références :
3. Le cordon ombilical relie la mère à l’enfant
Le cordon ombilical est souvent pris pour le symbole des liens forts qui unissent la mère et l’enfant, mais en fait il ne relie que l’enfant et le placenta. Or le placenta n’est pas fabriqué par l’utérus maternel, mais par l’embryon lui-même, qui va le créer lorsqu’il va s’implanter dans l’utérus.
Le cordon ombilical relie donc l’enfant à…l’enfant. Le sang du cordon est du sang du fœtus.
Référence :
4. La distance Terre-Soleil est la cause des saisons
C’est une idée reçue assez répandue. Pourtant il suffirait de penser que lorsque c’est l’été dans l’hémisphère Nord, l’hémisphère Sud est lui en hiver. Donc cela prouve bien que la distance n’a pas d’influence sur les saisons.
L’explication des saisons tient à l’angle d’incidence des rayons solaires sur les hémisphères Nord et Sud de la Terre, et donc à l’inclinaison de l’axe des pôles.
Grosso modo, la Terre tourne comme une toupie. Quand c’est l’été dans l’hémisphère Nord, cela signifie que l’axe des pôles est incliné pôle Nord en direction du soleil. Les rayons du soleil arrivent de façon moins oblique que l’hiver quand l’inclinaison de l’axe des pôles est inclinée pôle sud en direction du Soleil.
Une simple analogie va représenter l’importance de l’obliquité des rayons. Si l’on se met avec une lampe torche face à un mur et que l’on éclaire ce mur, on voit que la lumière est concentrée dans une zone qui à la forme et la taille de la source lumineuse. Les rayons lumineux arrivent ici perpendiculairement au mur. Si l’on éclaire maintenant le sol, on voit alors que le rond lumineux qui était sur le mur, s’allonge et devient plutôt ovale si on le projette sur le sol, du fait de l’inclinaison des rayons lumineux.
La même quantité de lumière, et donc de chaleur est donc répartie sur une zone plus étendue. Ainsi cette zone est moins chauffée.
Référence :
Internet est devenu le principal outil d’information mais, revers de la médaille, c’est devenu aussi le terrain numéro 1 pour faire de la propagande. Et si on devait organiser un concours de propagande, les créationnistes seraient certainement sur le podium.
Chacun est libre de croire en ce qui lui plait, mais à partir du moment où l’on s’en prend à un corps de métier, que sont les scientifiques et particulièrement les paléontologues ou biologistes, en allant jusqu’à les traiter d’escrocs, je pense alors qu’il y a un danger et donc un combat à mener.
La méthode créationniste est toujours la même: Il s’agit de jouer sur l’ignorance des gens. Car bien évidemment, la science n’intéresse pas forcément tout le monde, et donc de nombreuses personnes ont sont vulnérables. Aussi, lorsqu’une une personne entend une information qui va dans le sens de ses convictions, celle-ci va la considérer comme une vérité, sans même faire l’effort de vérifier par elle-même.
Je vais donc essayer de passer quelques exemples d’attaques créationnistes contre la théorie de l’évolution le plus souvent entendues, et en expliquer les incohérences. Cela ne révolutionnera pas le monde, mais si cela pouvait, au minimum, faire réfléchir certains sur les moyens employés par des personnages comme Harun Yahya (quand on pense qu’il a été condamné pour extorsion, port d’arme, et pédophilie, ça devrait déjà faire réfléchir…) ce serait déjà un bon point.
1. “Les fossiles d’espèces de “transition” n’existent pas”
C’est un grand classique! Il est vrai que l’on peut être en droit de demander des fossiles d’espèces montrant des caractères intermédiaires entre espèces ou groupes d’espèces.
Mais cela n’est qu’un “à priori”, car il y a un point important à stipuler ici: le processus de fossilisation est un événement très rare! (et encore plus rare si l’animal ne possède pas de partie dure) En effet pour qu’un organisme soit fossilisé, il doit se trouver dans des conditions très particulières comme notamment être rapidement enseveli ou être dans un endroit privé d’oxygène. Pour donner un exemple, le site fossilifère (ou lagerstätte dans le jargon de paléontologie) de Burgess (dans les montagnes rocheuses du Canada, et datant d’environ 530 millions d’années, époque que l’on nomme Cambrien) aurait été formé suite à un mouvement de terrain sous-marin qui aurait enseveli de nombreux animaux permettant ainsi leur fossilisation.
Aparté sur Burgess : Ce site, découvert en 1909 par Charles Doolittle Walcott, est l’une des découvertes majeures de l’histoire de la paléontologie. D’abord parce qu’il s’agit de l’une des premières faunes métazoaires dont on possède les parties molles, mais aussi parce qu’elle a permis de renverser une idée, de révolutionner notre vision de l’évolution de la vie.
En effet dans un premier temps, juste après sa découverte, les premières interprétations réalisées essayaient de placer certains animaux, de force (appelé « méthode du chausse-pied » par Gould), dans les embranchements connus aujourd’hui (un embranchement correspond à un « plan de construction »). C’est seulement en 1970, lors d’une révision de cette faune menée par un groupe de chercheur de l’université de Cambridge, que le réel message transmis par cette découverte a pu être compris : Ces animaux que l’on essayait de placer maladroitement dans des phylums connus, appartenait en réalité à des phylums distincts et disparus aujourd’hui. (Phylum = embranchement =Plan de construction. Ex : Chordé (le notre), Arthropodes (insectes et crustacés, organisés en segment), Cnidaires (méduses, anémones, coraux), échinodermes (étoile de mer, oursins), Mollusques, Brachiopodes, etc. il en resterait 34 différents aujourd’hui)
La vie métazoaire n’a donc pas commencé comme on le pensait, par quelques organismes multicellulaires qui auraient progressivement donné les différents groupes et embranchement. En réalité, à cette période, que l’on a appelé « explosion du Cambrien », la vie a en quelque sorte testée une multitude d’expérience de vie. Si la vie n’était pas très diversifiée (peu d’espèces différentes) elle était en revanche très disparate (de nombreux embranchements différents). La plupart ont disparu rapidement, ceux qui ont subsisté ont alors pu se diversifier pour donner des nombreuses espèces différentes, que l’on regroupe en genre, famille, classe ordre, etc. Pour en savoir plus, et tout connaitre du Schiste de Burgess et de ses interprétations, un conseil de lecture : « La vie est belle » de Stephen Jay Gould. Vous pourrez alors faire connaissance avec la première terreur des mers « l’Anomalocaris », avec « Opabinia » et ses 5 yeux, ou encore un animal au nom évocateur : « Hallucigénia »
Il est impossible de donner un chiffre pour représenter la proportion de corps qui donneront un fossile, mais celui-ci est absolument minuscule (imaginez aujourd’hui le nombre d’animaux qui disparaissent sans laisser la moindre trace car ils n’ont pu se retrouver dans des conditions de fossilisation, étant dévoré par toute sorte de prédateurs charognards et bactéries!) Par conséquent, pour qu’une espèce nous laisse des traces fossiles, il vaut mieux qu’elle ait existé pendant une longue période, et engendré une population élevée. Or par définition, une “espèce de transition” n’existe qu’en un lieu géographique restreint et sur un période vraiment très courte. Le fait de ne retrouver que très peu de fossiles de ces formes intermédiaires est donc, contrairement à ce que veulent faire croire les créationnistes, une bonne chose pour la théorie de l’évolution! C’est le contraire qui nous aurait embarrassés.
Toutefois, des fossiles d’espèces que l’on qualifiera de formes intermédiaires existent. Par exemples les espèces de l’ordre des thérapsidés, ancêtres des mammifères et descendants des reptiles, qui possèdent des caractères de ces 2 groupes.
Des fossiles d’espèces appartenant à la famille des équidés, montrent la disparition progressive des 2e et 4e doigts (les 1 e et 5 e doigts ayant disparu déjà auparavant, il ne reste plus que le 3e doigt qui forme le sabot), ou encore la lignée des cétacés de pakicetus et ambulocetus à la baleine.
Références pour ce point :
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Fossile
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Schistes_de_Burgess
- http://www.cepheides.fr/article-16828284.html (résumé succinct du livre de SJ Gould)
- http://www.cosmovisions.com/equidesPaleontologie.htm (voir le schéma de l’évolution de certains os et dents)
- Documentaire diffusé sur la chaine Arte : « La baleine à quatre pattes »
2. “La théorie de l’évolution n’est qu’une théorie”
Alors celui-là, il me dresse les cheveux sur la tête et me fait bondir! Parce que tout le monde est capable d’ouvrir un dictionnaire et de vérifier ce que signifie le mot “théorie” en science, ça prend 3 minutes, cela éviterai ainsi de le confondre avec le mot “hypothèse”.
En Science une théorie est une modélisation qui nous permet de décrire, d’expliquer et de prévoir.
De plus lorsque l’on dit “théorie de l’évolution” ce n’est pas l’évolution qui est théorique, mais il faut plutôt comprendre la locution comme “modélisation des mécanismes de l’évolution”.
Faisons déjà la distinction entre « l’évolution » et « la théorie de l’évolution ». L’évolution est un fait (Définition scientifique de Gould du mot fait : “confirmé à un degré tel qu’il serait pervers de refuser d’y souscrire provisoirement”) Les êtres évoluent (ou plutôt comme préféré le dire Darwin pour éviter toute fausse idée de direction d’un moins bien vers le mieux, les êtres vivants se reproduisent avec des modifications). L’évolution n’est donc pas une théorie. Ce qui est une théorie, c’est « la théorie de l’évolution ». C’est elle qui est réfutable. De même la gravitation est un constat que l’on ne peut nier, mais ce qui est discutable et réfutable, c’est la théorie de la gravitation.
L’homme résulte d’un processus d’évolution à partir d’ancêtres qui ressemblaient à des singes. Qu’il l’ait fait en fonction de l’explication de Darwin, ou d’un autre mécanisme qui reste à découvrir, cela ne change rien au fait qu’il y a eu évolution.
Enfin inutile de vous dire que les scientifiques ont autre chose à faire que de travailler avec des modèles faux, donc s’il existait ne serait-ce qu’une preuve montrant que la théorie de l’évolution est fausse, on en entendrait plus parler aujourd’hui. Je ne dis pas qu’il est impossible qu’on en trouve une un jour (autant faudrait-il qu’elle remette complètement en cause le fondement même de la théorie de l’évolution, qui est que les êtres évoluent en étant façonnés par la sélection naturelle), j’affirme simplement qu’à l’heure actuelle il en existe aucune.
3. Les contrefaçons
J’entends souvent les créationnistes accuser les évolutionnistes de contrefaçons, en citant quelques exemples, ayant réellement existé pour la plupart, mais avec une vérité déformé. Je vais prendre l’exemple de l’homme de Piltdown: Les créationnismes braillent cet exemple en accusant les évolutionnistes d’avoir voulu escroquer le monde en faisant croire qu’ils avaient retrouvé le crâne d’une espèce moitié homme, moitié Orang-outang.
Pourtant si l’on se penche sur cette histoire, on s’aperçoit que la personne ayant découvert, en 1912, ces ossements été avocat amateur d’archéologie (donc quelqu’un de passionné, mais pas vraiment formé aux méthodes scientifiques) on s’aperçoit également que certains évolutionnistes étaient pour la plupart très sceptiques (surtout les chercheurs américains et français), d’autant plus qu’ils ne pouvaient pas avoir accès à l’original, mais seulement à un moulage. Et en 1912, pas de possibilité pour dater ces ossements, et donc de vérifier leur authenticité. Ainsi à l’époque croire ou ne pas croire en cette découverte était subjectif, ou une question de confiance envers les protagonistes de l’histoire.
Ce n’est que quand ils ont été en mesure de le faire, que les scientifiques évolutionnistes (et non pas les créationnistes), ont pu prouver qu’il s’agissait d’une supercherie, mettant tout le monde d’accord.
On entend également parfois parler de l’Homme du Nebraska (il y a rarement plus d’explication que cela, ça ne va généralement pas plus loin que « Oui euh…les scientifiques avec leurs supercheries comme l’Homme du Nebraska »)
Mais voyons la véritable histoire : Un géologue amateur avait transmis à Henry Fairfield Osborn pour analyse, une molaire retrouver en Amérique du Sud
Osborn trouvait qu’elle ressemblait à une molaire de primate, mais ajouta qu’il ne pouvait pas être affirmatif tant cet indice était maigre et décida donc de se rendre sur place pour approfondir les recherches, comme tout bon scientifique qui se respecte aurait fait.
Entre temps la presse anglaise, qui est ce qu’elle est, s’était un peu enflammée et publia, de façon totalement arbitraire le fameux dessin de l’Homme du Nebraska à qui devait appartenir cette molaire.
D’après les dire même d’Osborn, ce dessin n’avait aucune valeur scientifique et n’était que fruit de l’imagination des journalistes.
Osborn entreprit de plus amples recherches en se rendant en Amérique du Sud et arriva à la conclusion que cette dent avait appartenu à une espèce de pécari (les molaires de pécari et de primates sont quasiment identiques)
Il n’y a donc eu aucune supercherie, mais un travail scientifique exemplaire.
Références sur ce point :
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Homme_de_Piltdown
- http://www.sceptiques.qc.ca/dictionnaire/piltdown.html
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Homme_du_Nebraska
4. L’argument de complexité
C’est un argument souvent avancé. Mais est-ce réellement un argument ? N’est-ce pas plutôt révélateur d’un orgueil démesuré qui consisterait à dire : « C’est bien trop complexe pour moi, donc ça ne peut pas être naturel » ?
Donc personnellement, je considère cela comme un faux argument sur le fait que l’on ne peut pas prétendre être en mesure de tout comprendre des interactions moléculaires.
Mais autre point important : cette complexité ne date pas d’hier, et a eu besoin de près de 4 milliards d’années pour se mettre en place. Et chaque chose complexe n’est en fait que la somme de petites choses simples. A chaque étape on ne repart pas de zéro, mais d’un système biologique qui a fait ses preuves.
Cela rejoint l’argument classique du Boeing qui se formerait au hasard lors d’une tempête sur une décharge publique. Mais cette analogie n’a rien a voir avec la réalité de l’évolution, car ni l’homme, ni aucun animal, ni aucune cellule qui existent aujourd’hui, ne s’est formée subitement du jour au lendemain sur un immense coup de hasard, je le répète, tout cela résulte de près de 4 milliards d’années d’évolution. Et même les traces de vie les plus anciennes que l’on retrouve ne correspondent pas à l’étape 0 ou 1 de la vie. L’émergence de la vie a dû se faire par un continuum d’évolution à partir de premières réactions chimiques cycliques et couplées avec des réactions fournissant de l’énergie, comme par exemple une réaction d’oxydo-réduction, et formant alors un métabolisme primordial. Mais on rentre là dans le cadre de l’Abiogenèse, ce qui pourrait presque faire le sujet d’un autre podcast
À ce sujet, il faut savoir par exemple que dans l’eau, les lipides simples s’assemblent spontanément en vésicules qui peuvent croitre (lors d’ajout d’acide gras) puis se diviser en deux vésicules filles. Et cela tombe plutôt bien car justement, les compartiments cellulaires sont faits de complexes lipidiques. (Pour en savoir plus, voir le dossier du magazine « Pour la Science » de Juillet 2008, un numéro spécial intitulé « Où est né la vie »)
Et lorsque l’on parle en millions d’années, l’accumulation de petites transformations permet d’obtenir au final des transformations radicales.
Pour faire un parallèle avec la géologie et le mouvement des plaques tectoniques, qui est indécelable sensoriellement à notre échelle de temps, imaginez qu’il y a 60 millions d’années encore, l’Inde était une île et à la place de la chaine de l’Himalaya, se trouvaient des plages.
Petit à petit, centimètre par centimètre l’Inde s’est rapproché de l’Asie en ramenant tous les sédiments marins (ce qui répond à un argument créationniste quelque fois entendu, qui trouvaient étonnant qu’il y ait des fossiles d’animaux marins dans les montagnes) et former un peu plus tard la chaine de montagnes la plus haute du monde (qui n’a d’ailleurs pas fini sa croissance)
5. La complexité irréductible
Celui-ci est un argument récent, qui nous vient tout droit des partisans de l’Intelligent Design, et particulièrement de son chef de proue, Michael Behe, membre de la droite évangéliste américaine. C’est un peu une variante de l’argument précédent.
Voici comme il définit un système de complexité irréductible : « Un système composé de plusieurs parties en interaction, qui contribuent chacune à sa fonction élémentaire, et dont l’absence d’une quelconque de ces parties empêche le fonctionnement du système ». On constate qu’il raisonne comme si les parties avaient été assemblé par quelqu’un.
Un exemple souvent donné est celui de l’œil des vertébrés, qui semble trop complexe pour être le fruit du hasard. Je vous avouerai que je ne comprends pas trop bien en quoi un organe complexe comme l’œil des vertébrés ne peut pas provenir d’un processus évolutif. De simples cellules photosensibles constituent déjà un œil primitif. A partir de ces cellules différentes améliorations peuvent intervenir, comme de simple changement topologique de ces cellules pour une meilleure détection des rayons lumineux, ou une meilleure protection, ou encore la possibilité de bouger ce système de cellules photosensibles.
On n’obtient pas un œil d’un coup de baguette magique, comme déjà dit précédemment chaque étape ne vient pas de rien, mais est conditionnée par l’étape précédente, les formes qui persistent à travers la descendance sont des formes fonctionnelles et stables. Au fil des générations, les variations créées sont transmises ou non, tout dépend du fait si cette variation permet à l’individu de vivre assez longtemps pour se reproduire et transmettre ses gènes.
Une petite remarque à propos de l’œil, celui-ci ressemble justement à un organe « cuisiné » par l’évolution, plutôt qu’à une conception intelligente. En effet celui-ci n’est pas vraiment parfait, puisque au milieu de notre rétine passe le nerf optique, celui-ci étant « câblé » du mauvais côté de la rétine. Nous avons donc tous dans notre champ visuel, une zone appelée « point aveugle » (ou tâche de Mariotte), une zone rétinienne dépourvue de cellules photosensibles. Et si un « architecte » était à l’origine de cet œil, pourquoi aurait-il laissé un bug pareil ? Pourquoi n’a-t-il pas réalisé un œil parfait ?
Nous ne nous en rendons pas compte, car notre cerveau complète de lui-même cette lacune, de part son expérience (si tout est blanc autour de ce point, alors le cerveau l’interprètera comme blanc), il fait en quelque sorte une retouche d’image.
Mais comme dans la nature rien n’est parfait, il est possible de « tromper » notre cerveau pour ainsi mettre en évidence l’existence de ce point (voir lien en dessous pour expérience). C’est assez surprenant. Lorsque l’on place un point noir pile poil sur notre point aveugle, celui-ci disparait (car ce point noir se retrouve alors sur la zone non-photosensible, le cerveau ne perçoit plus le fait qu’il y a un point noir, et se base sur ce qu’il perçoit autour, c’est-à-dire du blanc, pour combler le point aveugle)
Encore plus révélateur, est de faire l’expérience avec une ligne épaisse entrecoupée d’une zone où la ligne est effacée. Si l’on place la zone d’effacement sur le point aveugle, notre cerveau ne « sait » alors pas qu’il y a une zone d’effacement. Notre cerveau qui ne reçoit donc pas l’information de la zone d’effacement, puisque celle-ci se trouve masquée par notre point aveugle, va alors compléter la ligne, puisque par expérience, une ligne droite est continue.
Référence de ce point :
- Expérience du point aveugle : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/capsules/experience_jaune06.htm (pour y accéder à partir de la page d’accueil : choisir le thème « les détecteurs sensoriels », et dans la colonne à gauche, choisir le lien marqué « le point aveugle ». Autre façon, taper sur Google « capsule expérience le point aveugle »)
6. « Certaines espèces n’ont pas évolué »
Alors tout d’abord première remarque, dire que « certaines » espèces n’ont pas évolué, c’est indirectement admettre que d’autres l’ont fait…
Mais oui, cela est indéniable, certaines espèces n’ont effectivement pas évolué depuis leur apparition (ou plus précisément ont très peu évolué). Mais en quoi cela doit-il remettre en cause la théorie de l’évolution (voire l’évolution elle-même) ? Il n’a jamais été dit que les êtres vivants devaient forcément évoluer et cela en toute circonstance.
Et le comble de l’absurdité chez les arguments créationnistes, c’est que parfois, ils se servent d’extraits de livres ou de citations de scientifiques évolutionnistes, bien évidemment sorties de leur contexte, pour appuyer leurs arguments (ce qui prouvent qu’ils n’ont vraiment pas compris ce que l’auteur tenter d’expliquer)
Dans le cas de cet argument, on peut trouver par exemple un extrait de Stephen Jay Gould (pas de bol pour les créationnistes, car je connais très bien les idées de cet auteur) qui dit :
« L’extrême rareté des formes de transition est le secret de fabrique de la paléontologie… L’historique de la plupart des espèces fossiles comprend deux caractéristiques allant à l’encontre du gradualisme :
- La plupart des espèces ne démontrent aucun changement de direction tout au long de leur durée sur terre. Dans le registre fossile, leur apparence est à peu près la même à leur disparition ; les changements morphologique sont habituellement limités et sans direction
- L’apparition soudaine. Peu importe la zone locale, les espèces n’apparaissent pas graduellement, à la suite de la transformation constante de leurs ancêtres ; elles apparaissent plutôt d’un coup et « complètement formées »
Donc effectivement Stephen Jay Gould écrit cela. Mais il faut bien poser le contexte : Il est question ici de sa théorie des équilibres ponctués.
Comme le dit SJ Gould, sa théorie ne réfute pas Darwin (personnage qu’il admire d’ailleurs), mais le complète.
Gould s’oppose à l’idée que l’évolution n’est faite que d’un gradualisme lent, mais ne rejette pas le gradualisme pour autant, car dans certaines périodes, l’évolution est effectivement graduelle (Par exemple, l’évolution des équidés à partir d’Eohippus ou Hyracoterium)
Mais dans des cas le registre fossile montre que l’évolution est très rapide et se fait par saut, c’est du moins l’impression que l’on a en l’observant. Une interprétation à cela me semble assez simple et assez logique :
Ces cas particuliers où l’évolution se fait très rapidement sont les périodes qui suivent les extinctions massives. L’histoire du vivant est ponctuée de 5 grandes extinctions massives (et d’autres un peu moins massives). Le registre fossile montre que chaque période d’extinction massive a été suivi d’une période de radiation (c’est-à-dire de diversification des espèces) massive et rapide.
En effet après une période d’extinction massive, de nombreux écosystèmes sont vidés et donc de nombreuses places sont laissées vacantes. Pour prendre un cas concret, prenons le cas de la radiation des mammifères après l’extinction des dinosaures (appelée extinction K-T ou crétacé-Tertiaire). Les mammifères ont coexisté avec les dinosaures (ils sont apparus peu de temps après les premiers reptiles), mais sous forme de petits animaux nocturnes. Le « pouvoir » étant alors aux mains de reptiles géants, les écosystèmes étant équilibrés, difficile pour un petit mammifère de changer de mode de vie ou de croitre en taille (ce qui assure leur survie, c’est justement qu’ils sont petits et vivent enfouis dans des terriers. Difficile pour un animal ayant la taille d’une vache de se creuser un petit trou pour se mettre à l’abri).
Mais la disparition des dinosaures et autres animaux géants terrestres, change la donne. Les mammifères ont pu alors coloniser des milieux et avoir accès à des modes de vie qu’ils ne pouvaient espérer avant (comme par exemple grimper aux arbres…). Qui dit changement d’environnement et de mode de vie, dit modification du filtre naturel qui conditionne la sélection des individus. D’ailleurs pendant un temps il n’y a plus vraiment de filtre, car plus vraiment de prédateur. Donc toute modification physiologique à sa chance. Pendant cette période la diversification est par conséquent rapide jusqu’à que les écosystèmes se remplissent et qu’une nouvelle compétition, une nouvelle hiérarchie, et donc un nouvel équilibre s’installe. (Pour faire une analogie, si l’on devait comparée l’évolution au mouvement d’un ressort : tant que l’on ne touche pas le ressort, celui-ci ne bouge pas, ou très peu selon les conditions environnementales, s’il y a du vent par exemple. Mais si on le tire, si on le sort de son équilibre et qu’on le lâche, il va alors osciller fortement autour de son point d’équilibre, mais va tendre petit à petit de nouveau vers une position d’équilibre)
Cette diversification rapide (qui dure quand même une bonne dizaine de millions d’années !) n’apparait pas dans les registres fossiles, car la fenêtre est trop petite. C’est la raison pour laquelle on ne voit pas d’évolution graduelle dans ces cas précis.
Une fois cet équilibre atteint, les espèces ne vont quasiment plus évoluer (puisqu’un filtre naturel conditionne la sélection, et ce filtre reste constant lors d’un équilibre d’un écosystème).
Il y a eu des points de divergences au sein de la communauté scientifique (comme chaque fois qu’il y a des idées nouvelles), dont les créationnistes détournent les objections pour faire croire que les scientifiques ponctualistes remettent en cause les fondements de l’évolution.
Mais s’ils avaient pris soin d’étudier la question, ils auraient alors remarqué que la théorie des équilibres ponctués ne remet en cause ni :
-le fait qu’il y ait évolution du monde vivant
-l’ascendance commune
-l’apparition d’espèces par spéciation
-et surtout la sélection naturelle
Au bout du compte il s’agit simplement d’un exemple de point de discussion sur un des mécanismes évolutifs, et non une remise en question de la théorie. Et je pense même personnellement que, comme cela arrive souvent en science lorsqu’il y a 2 points de vue différents, qu’il s’agit là de 2 visions d’un même principe : Le vivant est en interaction avec son environnement, et évolue donc sensiblement à la même vitesse que celui-ci.
D’ailleurs un exemple tout récent illustre ce propos : C’est l’évolution du lézard nommé Podarcis Sicula, qui a été introduit sur une île Croate au nom imprononçable. En seulement une trentaine d’années, ce lézard qui a donc vu son environnement changer du jour au lendemain s’est modifié de façon très significative : il a grandi, sa mâchoire est devenue plus puissante et a changé de régime alimentaire (il était insectivore et est devenue herbivore, avec des modifications au niveau des intestins (apparition de valves caecales)
Enfin dernier point sur cette théorie des équilibres ponctués : Elle explique également la rareté des fossiles d’espèces de transition (mais cela rejoint le point que je notais quand je disais que par définition une espèce de transition n’a que peu d’individu, pendant une courte période, ce qui diminue fortement les chances de laisser des traces).
Néanmoins comme le stipule Stephen Jay Gould, d’une façon générale ce sont surtout les fossiles de transition entre les espèces, échelon le plus bas de la classification du monde vivant, qui sont rares. Les espèces intermédiaires entre groupes plus vastes (par exemple entre reptiles et mammifères, ou entre dinosaures et oiseaux) sont au contraire nombreuses
Et je cite donc Gould à ce sujet, il dit (extrait de « Quand les poules auront des dents » – Évolution : Fait et théorie:
“Puisque nous avons proposé des équilibres ponctués pour expliquer les tendances évolutives, il est irritant d’être sans cesse cité par les créationnistes – à dessein ou par stupidité, je l’ignore – comme affirmant que les fossiles ne comportent pas de formes de transition. Celles-ci manquent habituellement au niveau des espèces, mais elles abondent entre groupes plus vastes”
Référence pour ce point :
- http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quilibre_ponctu%C3%A9
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Podarcis_sicula
7. Pour conclure
La liste est encore longue, et d’autres arguments existent, qui frisent souvent le ridicule, comme par exemple « Si l’homme descend du singe, pourquoi existe-t-il encore des singes ». Ce qui est aussi ridicule que de dire « Si les Québécois descendent des Français, pourquoi existe-t-il encore des Français ? »
Ou encore (et là on touche le fond) : « Depuis que l’homme essaie de voler et nage, pourquoi ne lui a-t-il pas poussé des ailes ou des nageoires ? » (véridique !)
On plonge là dans l’abysse de l’absurde, mais cela est révélateur d’une certaine idée reçue, malheureusement courante, qui consiste à croire qu’il y a évolution selon la nécessité.
Parfois certains sont près à faire un consensus et à admettre qu’effectivement, il y aurait des petites variations, une micro-évolution à l’intérieur d’une espèce, mais pas pour autant de macro-évolution. Cela me fait revenir à l’analogie de la tectonique des plaques, et les micro-mouvement de l’Inde, qui au final ont transformé une plage en chaine montagneuse. A noter d’ailleurs que la théorie de l’évolution de Darwin et l’idée d’un mouvement des continents émergent à peu près à la même époque, une époque où l’on comprenait à peine que la Terre était vieille… Très vieille ! A l’échelle des temps géologiques, la somme de ce que nous appelons micro-changements, donne au final des changements radicaux. Et c’est peut-être cela qu’ont du mal à se représenter les créationnistes, cette échelle de temps gigantesque devant notre petite durée de vie insignifiante.
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