Naturalna selekcja

W biologii , dobór naturalny jest jednym z mechanizmów napędowych o ewolucji gatunków , które wyjaśnia różnicę sukces reprodukcyjny pomiędzy osobnikami tego samego gatunku i sukcesu różnicowej genów występujących w populacji . Jest to zatem „korzyść lub wada reprodukcyjna, uzyskana przez obecność lub brak korzystnych lub niekorzystnych zmian genetycznych w obliczu środowiska, które może się zmienić” , przy czym ewolucyjny system natury jest ogromnym zestawem testów i błędów. Jest to jeden z głównych aspektów bioróżnorodności na naszej planecie, a także w ekosystemach i populacjach.

Selekcja ta definiowana jest w sposób restrykcyjny jako przewaga reprodukcyjna, jaką zapewniają warunki otoczenia osobnikom o charakterze korzystnym w stosunku do tego środowiska i zapewniając im potomstwo ważniejsze niż osobniki nie posiadające tego charakteru. Można to również zdefiniować jako sortowanie, które odbywa się naturalnie w obrębie gatunku. Powoduje to rozmnażanie organizmów, które mają cechy pozwalające im lepiej przeżyć w swoim środowisku, jest to proces doboru naturalnego. W rezultacie, w ciągu pokoleń , ten mechanizm wyjaśnia adaptację z gatunków do środowiska. Teoria doboru naturalnego sprawia, że jest to możliwe, aby wyjaśnić i zrozumieć, w jaki sposób środowisko wpływa na ewolucję gatunków i populacji wybierając najbardziej odpowiednie osoby, a zatem podstawowym aspektem teorii ewolucji. Krótko mówiąc, dobór naturalny polega na tym, że cechy sprzyjające przetrwaniu i reprodukcji w danym środowisku wzrastają z pokolenia na pokolenie. Wynika to „logicznie” z faktu, że nosiciele tych cech mają więcej potomków, a także że ci ostatni noszą te cechy (ponieważ są dziedziczne ).

„Dałem tej zasady, na mocy której odmianą jednak nieznaczna, że może być, jest konserwatywna i utrwalać, jeśli jest to właściwe, nazwa naturalnej selekcji . ” Tak zdefiniował to Karol Darwin .

Wartość selektywna ( przydatność w języku angielskim) może reprezentować zarówno szacowanie, jak i przewidywanie współczynnika doboru naturalnego.

Historia

Chociaż pod nazwą transformizmu istniało już kilka teorii ewolucyjnych , Karol Darwin (1809-1882) zaproponował ten mechanizm, który określa się mianem darwinizmu lub darwinowskiej selekcji . Termin „dobór naturalny” został wymyślony przez Darwina w opozycji do sztucznego doboru praktykowanego przez ludzi od tysiącleci: rolnicy lub pasterze wybierają w każdym pokoleniu osobniki o „najlepszych” cechach, aby je rozmnażać. Darwinowski mechanizm selekcji umożliwia zatem wyjaśnienie w sposób naturalistyczny adaptacyjnej złożoności istot żywych, na przykład bez uciekania się do finalizmu lub interwencji nadprzyrodzonej , boskiego pochodzenia .

Ta zasada wyjaśniająca była znana już za czasów Arystotelesa, choć została przez tego ostatniego odrzucona, preferując wyjaśnienie teleologiczne (finalista). Arystoteles podaje na przykładzie jedno z pierwszych stwierdzeń tej zasady:

„Na przykład zęby rodziłyby się jedne, siekacze ostre i nadające się do krojenia pokarmu, inne zęby trzonowe duże i zdolne do ich zmiażdżenia; Mówi się bowiem, że nie byłyby produkowane z myślą o tych funkcjach, ale przez przypadek byłyby do tego zdolne. To samo dotyczy wszystkich innych części, które, według powszechnej opinii, są zorientowane na coś. Istoty, u których stwierdzono, że wszystkie części są takie, że jeśli zostały stworzone z myślą o czymś, przetrwały będąc, na skutek przypadku, odpowiednio ukonstytuowane; ci przeciwnie, dla których tak nie było, zginęli i ginęli [...]. Ale to niemożliwe, żeby tak było w rzeczywistości. "

Ale jest bardziej prawdopodobne, według historyka biologii André Pichota , że Darwin został zainspirowany przez pastora Josepha Townsenda i jego broszurę Rozprawa o prawach ubogich (1786), która zawiera fragment z dużymi podobieństwami do mechanizmu doboru naturalnego.

Jeden ze słynnych cytatów Darwina brzmi: „Przetrwa nie najsilniejszy ani najinteligentniejszy gatunek, ale ten, który będzie najbardziej zdolny do zmian”

Zasady

Teoria doboru naturalnego, tak jak została pierwotnie opisana przez Karola Darwina , opiera się na trzech zasadach: zasadzie zmienności, zasadzie adaptacji i zasadzie dziedziczności.

Wariacje

Zasada wariacja.svg

Ogólnie rzecz biorąc, w populacji osobników tego samego gatunku istnieją mniej lub bardziej „znaczące” różnice między tymi osobnikami. W biologii nazywamy charakter , wszystko, co jest widoczne i co może się różnić w zależności od osoby. Mówimy, że ta sama postać ma kilka cech . Na przykład, w człowieka , kolor skóry , kolor oczu są znaki, dla których istnieje wiele wersji ani funkcji. Zmienność cechy u danego osobnika stanowi jego fenotyp . Jest to pierwszy warunek zaistnienia doboru naturalnego: w obrębie populacji pewne cechy muszą wykazywać zmienność, to jest zasada zmienności .

Adaptacje, przetrwanie i reprodukcja

Wybór.svg

Niektóre osobniki noszą odmiany, które pozwalają im rozmnażać się więcej niż inne w określonym środowisku . Mieliby wtedy selektywną przewagę nad swoimi kongenerami:

W obu przypadkach wzrost zdolności do przetrwania i rozmnażania skutkuje wzrostem wskaźnika reprodukcji, a tym samym zwiększeniem liczby potomstwa osobników noszących te cechy. Mówi się, że ta dana cecha charakteru oferuje selektywną przewagę nad innymi. Tylko w tę zasadę adaptacji interweniuje środowisko życia .

Ewolucja związana z korzyścią reprodukcyjną może przebiegać bardzo szybko w geologicznej skali czasu, podobnie jak ewolucja wysp . Tak więc, jeśli warunki ekologiczne sprawiają, że mały rozmiar jest nieznacznie faworyzowany nad dużymi, tak że z każdym pokoleniem średnia wielkość populacji zmniejsza się o jeden na tysiąc (co reprezentowałoby dwa milimetry w skali człowieka) , zajmuje to tylko 700 pokoleń aby średnia wielkość została zmniejszona o połowę. W rezultacie, to jest wyjątkowy, aby móc obserwować specjacji w toku: the fenotyp od gatunku jest w praktyce to, co daje średnio najlepszą selektywną korzyść dla osób na całej swojej dystrybucji obszarze (obszar, na którym zapewniony jest genetyczny mieszania w puli genów ); a zatem ten fenotyp pozostaje stabilny, dopóki warunki ekologiczne są stabilne.

Korzystne cechy dziedziczne

Dziedziczenie.svg

Trzecim warunkiem istnienia doboru naturalnego jest to, że cechy jednostek muszą być dziedziczne , to znaczy, że mogą być przekazywane ich potomkom. Rzeczywiście, niektóre cechy, takie jak opalenizna czy kultura, nie zależą od genotypu , to znaczy od wszystkich genów osobnika. Podczas rozmnażania to zatem geny, które przekazywane potomstwu będą prowadzić do przejścia pewnych cech z pokolenia na pokolenie . To jest zasada dziedziczności .

Te pierwsze trzy zasady oznaczają zatem, że odmiany dziedziczne, które zapewniają selektywną korzyść, będą bardziej przekazywane następnemu pokoleniu niż odmiany mniej korzystne. Dzieje się tak, ponieważ osobniki posiadające korzystne odmiany rozmnażają się więcej. Z biegiem pokoleń zobaczymy zatem, jak częstość występowania niekorzystnych genów maleje, aż w końcu znikną, podczas gdy korzystne zmiany będą rozprzestrzeniać się w całej populacji, aż w końcu będą dzielone przez wszystkich członków populacji lub gatunku. Na przykład w populacji ludzkiej dwunożność jest cechą wspólną wszystkich współczesnych istot ludzkich .

Historia opowiedziana przez Richarda Dawkinsa przypomina ważny punkt mechanizmu darwinowskiego: dwaj Brontozaury widzą tyranozaura zbliżającego się w ich kierunku i uciekają przed nim. Jeden z nich powiedział do drugiego: „Dlaczego uciekamy? Nie mamy najmniejszej szansy, by biec szybciej niż tyranozaur! ”. A drugi odpowiada cynicznie: „Nie próbuję biec szybciej niż tyranozaur ”. Po prostu staram się biec szybciej niż ty  ! ”. Chodzi o to, aby pamiętać, że proces dotyczy nie tyle współzawodnictwa między gatunkami, ile współzawodnictwa w obrębie każdego gatunku. Ten konflikt, dodany do konfliktu seksualnego, przywołuje Thierry Lodé, który wyjaśnia, dlaczego konflikt w szerokim znaczeniu (konflikt seksualny, konflikt reprodukcji, koewolucja ) jest potężnym wektorem ewolucji, zrodzonym z wielu antagonistycznych interakcji. Darwin, wyczulony na dobór płciowy gatunku, który obserwował na Wyspach Galapagos , zwrócił na to uwagę w swoim czasie. Te interakcje i mechanizmy koewolucji między gatunkami są również badane w hipotezie czerwonej królowej .

Adaptacja gatunków do ich środowiska

Kiedy gatunki są obserwowane w ich środowisku życia, wszystkie wydają się być głęboko przystosowane do każdego środowiska: długa szyja i długie nogi żyrafy są rzeczywiście dobrze przystosowane do łapania wysokich liści akacji na afrykańskich sawannach . Równie dobrze można by powiedzieć, że to nieprzystosowane organizmy nie przetrwały w tym środowisku.

Ponadto pewne korzystne zmiany w danym środowisku mogą stać się szkodliwe w innych warunkach. Na przykład w zaśnieżonym środowisku białe futro pozwala nie być widzianym przez ofiarę lub drapieżniki , ale jeśli środowisko stanie się zalesione i ciemniejsze, nie będzie już kamuflażu, a osobniki z białym futrem stracą swoją selektywną przewagę . Konsekwencją tego zjawiska jest zatem to, że na przestrzeni pokoleń, poprzez dobór naturalny, cechy obserwowane w populacji będą mniej lub bardziej przystosowane do zmian w jej ekosystemie .

Inny przykład, u ludzi kolor ciemnej skóry to adaptacja spowodowana doborem naturalnym, a nie opalenizną, która „utrwaliłaby się” w niektórych populacjach.

Dystrybucja otrzymanej energii słonecznej . Rozkład intensywności koloru
skóry ludzkiej R. Biasutti przed 1940 r.
Obszar ziemi słonecznej.png Unlabeled Renatto Luschan Skin color map.svg

Czynnikami środowiskowymi, które mogą zatem prowadzić do doboru naturalnego, mogą być:

Adaptacje zbieżne

Adaptacja gatunków do ich niszy ekologicznej może czasami prowadzić do tego, że dwa gatunki zajmujące podobne środowisko nabierają podobieństw, które nie wynikają wówczas z ich ewentualnego pokrewieństwa. Mówimy w tym przypadku o ewolucji zbieżnej . Zjawisko to można interpretować jako fakt, że te same ograniczenia środowiskowe prowadzą do tych samych „rozwiązań adaptacyjnych”. W oczy od kręgowców i głowonogów są jednym z najbardziej uderzających przykładów konwergencji, mimo że wspólny przodek tych dwóch taksonów nie mają złożone oczy. Te dwie linie ewoluowały w kierunku układów optycznych, które wykazują bardzo silne podobieństwo, przy czym różnica polega głównie na orientacji komórek czuciowych w siatkówce.

Takie przypadki konwergencji ewolucyjnej są często przedstawiane jako argument za adaptacyjną koncepcją ewolucji drogą doboru naturalnego, zgodnie z którą zasadnicze cechy obserwowane u żywych gatunków nie są wynikiem przypadku, ale są wynikiem różnych nacisków selekcyjnych w historii ewolucyjnej gatunki.

Pochodzenie dziedzicznych odmian w populacji

Aby zaistniała selekcja, konieczne jest również, aby w populacji występowało kilka odmian o tym samym charakterze, tak aby najbardziej przystosowana jednostka „zwyciężyła” nad innymi. Rzeczywiście, w powyższym przykładzie, jeśli wszystkie osobniki są identyczne i noszą fenotypową odmianę „białe futro”, w przypadku globalnego ocieplenia żaden osobnik nie będzie w stanie przetrwać i gatunek wyginie . Jeśli środowisko się zmienia, aby gatunek mógł przetrwać, musi się przystosować poprzez dobór naturalny. Dlatego ważne jest, aby przed zmianą środowiska prezentował w nim znaczną różnorodność genetyczną.

Niestabilna informacja genetyczna

Różnorodności genetycznej w populacji osobników pochodzi modyfikacji informacji genetycznej w DNA z komórek . Są to: po pierwsze, mutacje punktowe w sekwencji DNA genów lub większe mutacje, takie jak rearanżacje chromosomowe  ; po drugie, rekombinacje genetyczne, które zachodzą podczas przenoszenia DNA z bakterii i podczas rozmnażania płciowego przez eukarionty . Do wspomnianych wyżej modyfikacji genomu możemy dodać jeszcze jedno źródło różnorodności genetycznej, a mianowicie migracje, dzięki którym zasób genetyczny w danej populacji jest odnawiany przez przybycie innych przedstawicieli gatunku niosących zbiór różnych genetyki.

Modyfikacje genetyczne są losowe  : to nie środowisko „dyktuje”, który gen musi ulec mutacji, ale raczej przypadek . Dlatego obserwujemy w populacjach wiele odmian niedostosowanych do środowiska życia (np. rzadkie choroby genetyczne ). Powszechnym błędem jest przekonanie, że modyfikacje genetyczne są konsekwencją doboru naturalnego. Z drugiej strony dobór naturalny ma moc akumulacji zaadaptowanych modyfikacji genetycznych, co skutkuje złożonymi adaptacjami.

Zmiany w informacji genetycznej

Dlatego spośród ogromnej różnorodności genetycznej osobników zostaną wybrane fenotypy i allele najbardziej odpowiednie dla środowiska . Aby to zademonstrować, moglibyśmy po prostu pokazać, że nowe fenotypy były obecne przed zmianą podłoża. Nie zawsze jest to oczywiste i nawet gdyby tak było, nie można wykluczyć mechanizmu indukcji mutacji podanej przez środowisko. To dzięki matematycznej sztuczce Luria i Delbrück wykazali, że to rzeczywiście istniejące wcześniej mutacje w populacji bakterii są wybierane po dodaniu wirusa .

Założenie nabytych cech

Ponieważ genetyka molekularna nie istniała w jego czasach, Darwin nie mógł wziąć pod uwagę mechanizmów molekularnych leżących u podstaw nowych postaci . Jego teoria doboru naturalnego zawierała zatem hipotezę przekazywania cech nabytych . W swojej pracy z 1868 r., Zmienność zwierząt i roślin pod wpływem udomowienia , posunął się nawet do zaproponowania teorii transmisji cech nabytych. W początkowej teorii Darwina, przedstawionej w O powstawaniu gatunków , te różnice między jednostkami wynikają z faktu, że jednostki nabywają różne cechy w ciągu swojego życia. Te nabyte cechy byłyby następnie przekazywane ich potomkom, co wyjaśniałoby obserwowane różnice i ewolucję cech gatunku. Wszelkie inne źródła zmienności pozostają jednak do zaakceptowania, na przykład przypadek  ; z drugiej strony, problemem, który wtedy by się pojawił, byłaby wiedza, jak zapobiegać rozmyciu, a następnie ewentualnemu zanikowi tych cech, jeśli nie są „utrzymywane”.

Teoria dziedziczenia cech nabytych zostało uznane za nieważne przez August Weismann pod koniec XIX -go  wieku . W odpowiedzi neo-Lamarcjanom, którzy argumentowali inaczej, wykazał, że okaleczenia nie zostały przekazane. Z tego błędnie wywnioskowano, że żaden nabyty charakter nie może być przekazywany, podczas gdy okaleczenia nie można utożsamiać z nabyciem przez organizm nowych funkcji, jak chciał Lamarck . Nie można z całą pewnością udowodnić niemożliwości dziedziczenia cech nabytych (nieistnienie można udowodnić tylko w matematyce, poprzez absurd). Z drugiej strony możemy sprawdzić, czy istnieje prawdziwy przykład obalający tę niemożliwość. Liczne badania zostały przeprowadzone w tym kierunku na początku XX e  wieku, w szczególności przez Paul Kammerer . Jest to również przedmiot badań z zakresu immunologii .

Te wrodzone postacie są rzeczywiście przekazywane podczas reprodukcji ale ze zmianami, które następują prawa Prawa Mendla , nazwanych po ich odkrywcy, Gregora Mendla (1822-1884), którego praca na grochu linii był nie odkryte na początku XX th  wieku i były niestety zignorował Darwina. Mendel dostarcza odpowiedzi na problem rozmycia: postać nie słabnie; jest po prostu przekazywana jako dominująca, przekazywana jako recesywna lub eliminowana; ale u osób, które ją noszą, pozostaje ona całkowicie obecna, co zapewnia jej trwałość, jeśli jest korzystna dla jej noszącego (a dokładniej dla potomków jej noszącego).

W genetyce populacyjnej

Zbieżność między teorią Darwina i teorii dziedziczności wtedy rodzić w trakcie 1930 roku do genetyki populacji , w szczególności dzięki pracy teoretycznej Ronald Fisher . Jednocześnie dzięki eksperymentom Thomasa Morgana i Theodosiusa Dobzhansky'ego na muchach Drosophila zaczną być identyfikowane mechanizmy molekularne odpowiedzialne za zjawiska dziedziczenia genetycznego. Jednym z najważniejszych odkryć w biologii będzie zatem wykazać, że genetyczna różnorodność , która zapewnia różnorodność fenotypów jest wynikiem przypadkowych zmian w genotypie ( mutacji , rekombinacji genetycznej, itp), w szczególności w trakcie jej przesyłania od jednego pokolenia na następnie inne, w momencie reprodukcji .

Nawet jeśli nie jest to mechanizm, który przewidział Darwin w jego teorii doboru naturalnego, pozostaje faktem, że procesy te umożliwiają doskonałe wyjaśnienie doboru naturalnego w ramach tego, co uważa się za centralną teorię współczesnej biologii, syntetyczny teorii ewolucji lub syntezy Neodarwinowska co powoduje, że połączenie między mechanizmami na poziomie genetycznym i cząsteczkowym zjawiska zmian w skali populacji. W ten sposób dobór naturalny można „zmierzyć” za pomocą obliczeń statystycznych .

Studia naukowe

Obecnie wydaje się oczywiste, że każdy organ pełniący określoną funkcję, na przykład płetwa ryby, jest adaptacją do środowiska i wynikiem doboru naturalnego. Jednak naukowa demonstracja musi przejść przez demonstrację ilościowej korelacji między odmianami o charakterze dziedzicznym a odmianami określonego parametru środowiska. Wśród najbardziej znanych przykładów można wymienić:

Rasa ludzka

Dobór naturalny wywiera również swoje skutki na gatunek ludzki. Zdolność dorosłych do trawienia laktozy w mleku została wyselekcjonowana około 9000 lat temu w populacjach ludzkich pochodzących z północnej Europy lub Azji Środkowej, gdzie hodowano bydło na mleko, ale nie w populacjach ludzi . Niedawno odkryto, że ta zdolność była również obecna w pewnych grupach etnicznych w Afryce Wschodniej, Tutsi i Peuls z Sudanu, Tanzanii i Kenii, ale z trzech innych mutacji, wybranych niezależnie od drugiej. Ten ostatni pojawiłby się 7000 do 3000 lat temu. To jest przykład konwergencji ewolucyjnej .

Utrzymywanie się choroby genetycznej, takiej jak anemia sierpowata, wynika z faktu, że allel odpowiedzialny za chorobę daje również przewagę selekcyjną , zwiększając odporność na pasożyta odpowiedzialnego za malarię .

Działalność człowieka

Ludzie mogą również mimowolnie wywierać presję selekcyjną na pewne organizmy, których ewolucja z kolei może być szkodliwa dla gospodarki lub zdrowia ludzkiego:

Koewolucja i konkurencja

W poprzednich przykładach są to gatunki, które ewoluują wraz z udoskonaleniami technicznymi człowieka, ale zjawisko to można również zaobserwować w biologicznych interakcjach między dwoma gatunkami. Dobrze zbadanym przykładem takiego koewolucji jest składanie jaj pasożytnictwa w kukułki . U tych gatunków rodzic składa jaja w gniazdach innych ptaków. Gdy tylko się urodzi, młoda kukułka wydala obecne jaja, aby jako jedyna mogła skorzystać z opieki okazywanej przez rodziców oszukanego w ten sposób gatunku gospodarza. Wśród pasożytniczych gatunków niektóre wyewoluowały w strategie przeciwpasożytnicze, w tym przypadku zdolność do odróżniania jaj kukułki od własnych jaj. Stworzyło to presję selekcyjną u niektórych gatunków kukułek, które rozwinęły się w formę naśladownictwa jaj w taki sposób, że jaja zaskakująco przypominają jaja swoich gospodarzy. Z kolei gatunki zarażone pasożytem (takie jak gąsiorek ) rozwinęły zwiększoną zdolność do odróżniania własnych jaj od jaj naśladujących kukułkę, która to zdolność jest nieobecna u gatunków nie spasożytowanych lub mniej spasożytowanych.

Takie zjawiska koewolucji są często obserwowane w przypadkach pasożytnictwa, ale czasami także w niektórych przypadkach konkurencji międzygatunkowej lub w przypadku konkurencji wewnątrzgatunkowej doboru płciowego . Koewolucja międzypłciowa jest często obserwowana w odpowiedzi na pokopulacyjny dobór płciowy: na przykład u niektórych gatunków ptaków i bezkręgowców męskie penisy mają spiralny kształt, który działa jak szczotka do butelek, która usuwa nasienie od innych samców i pozwala im odkładać się. ich własne gamety głęboko w pochwie samic, z którymi łączą się w celu zapewnienia ojcostwa potomstwu; u tych samych gatunków obserwuje się proporcjonalny wzrost wielkości pochwy z morfologią, podczas gdy sinusoidy przeciwdziałają strategiom rozrodczym samców.

Selekcje

Sztuczna selekcja pochodzenia antropogenicznego

Istnieją inne tryby selekcji.

„Początki selekcji antropogenicznej są jednym z elementów neolitycznej rewolucji kulturalnej . Można je rozpoznać po okresie, w którym ludzie brali udział w selekcji żyjących gatunków” .

Przymiotnik naturalny przeciwstawia się u Darwina koncepcji sztucznej selekcji znanej i praktykowanej przez hodowców od kilku tysięcy lat. W rzeczywistości zwierzęta gospodarskie lub gatunki roślin uprawnych ( krowy , psy, róże itp.) stanowią tak wiele „potwornych” odmian, których nie ma w naturze. Są one wynikiem powolnej selekcji interesujących osobników (pod względem plonowania lub z estetycznego punktu widzenia ) przez hodowców i rolników (patrz selektywna hodowla zwierząt ). To właśnie ta obserwacja pozwala Darwinowi postawić hipotezę selekcji dokonywanej przez naturę na dzikich gatunkach.

Przykłady sztucznej selekcji pochodzenia antropogenicznego (wykonywanej przez człowieka, zwłaszcza na gatunkach udomowionych, od początku ich udomowienia):

Dzięki sztucznej selekcji możemy teraz sprawić, że nowe gatunki (w szczególności Drosophila) pojawią się. Jednak tego rodzaju praktyki byłyby szkodliwe w rolnictwie ze względu na zmniejszenie różnorodności genetycznej każdego gatunku.

Selekcje użytkowe i seksualne

Dobór darwinowski opiera się na dwóch połączonych mechanizmach: pierwszym jest dobór utylitarny (lub dobór przetrwania lub dobór ekologiczny ); drugi to dobór płciowy . W opinii publicznej ten ostatni aspekt doboru płciowego jest często pomijany, a dobór naturalny utożsamiany jest z doborem przetrwania. Jest to jednak błąd, ponieważ te dwa mechanizmy rzeczywiście działają w żywym świecie.

Te narzędzia dobór odpowiada sortowania procesu między ludźmi ze względu na ich zdolność do przetrwania i / lub być owocne. Termin ten bardziej szczegółowo określa mechanizm, który powoduje ewolucję gatunków pod presją zewnętrzną w stosunku do gatunków konkurencji międzygatunkowej i środowiska lub pod presją wewnętrzną konkurencji międzygatunkowej. Rzeczywiście, opiera się na założeniu, że aby się rozmnażać, trzeba najpierw przeżyć. Ten typ selekcji faworyzuje zatem osobniki zdolne do ucieczki lub ochrony przed drapieżnikami, ale także do odpierania pasożytów  : jest to konkurencja międzygatunkowa. Selekcja ta faworyzuje również osobniki tego samego gatunku konkurujące ze sobą w poszukiwaniu zasobów w środowisku, niezależnie od tego, czy są ofiarami, czy innymi nieodżywczymi zasobami, takimi jak schronienia ( nory , gniazda itp.): jest to konkurencja międzygatunkowa. Wreszcie faworyzuje osobniki, które najlepiej potrafią oprzeć się środowisku biotopowemu , warunkom klimatycznym itp. : mówimy o czynnikach abiotycznych.

Dobór płciowy jest zjawiskiem, które występuje na innym etapie życia jednostki. Odnosi się do faktu, że w obrębie każdego gatunku istnieje również konkurencja o dostęp do partnerów seksualnych w kontekście rozmnażania płciowego . Ten aspekt teorii został w pełni rozwinięty przez Darwina w jego pracy zatytułowanej The Descent of Man . W kontekście doboru płciowego, nie będzie zatem intrasexual konkurencja między osobnikami tej samej płci, ale również interseksualistów , między osobami różnej płci (osobniki jednej płci mającego do wyboru, z którymi jednostka o tej samej płci). Innej płci one będzie kolego). Dobór płciowy pozwala zatem wyjaśnić cechy charakteru lub zachowań, które karać przeżycie, gdy są one analizowane poza utylitarnego kontekście, takie jak ogon z paw lub poroża z mega - eros . Bardzo ważna u ptaków (pokazy zalotów), może być źródłem piór, których spłaszczony kształt wyjaśnia wyeksponowanie kolorów.

Dobór ciśnienia

Z perspektywy czasu, kolejne zmiany w kolejnych pokoleniach populacji mogą wydawać się zorientowane, tak jakby te zmiany były „ciągnięte” lub „pchane” w określonym kierunku. Na przykład, śledząc obserwacje Darwina dotyczące zięb z Galapagos , można zaobserwować, że niektóre gatunki wydają się podążać za tendencją do powiększania dzioba, który staje się coraz bardziej masywny, podczas gdy u innych gatunków zięb jest to raczej tendencja do udoskonalania dziób. Zjawisko to, które objawia się jako widoczny trend w ewolucji jednego lub więcej gatunków, otrzymało nazwę presji selekcyjnej . Te naciski selekcyjne są „zorientowane” przez tak zwane naciski wewnętrzne na gatunek (dobór płciowy, konkurencja wewnątrzgatunkowa) i tak zwane naciski zewnętrzne (konkurencja pozagatunkowa, środowisko), czyli wszystko, co wpływa na przetrwanie i reprodukcję osoby.

Presje selekcyjne wywierane są w różny sposób w zależności od gatunku lub środowiska ekologicznego, a nawet między subpopulacją osobników. Tak więc w obrębie tego samego gatunku może wystąpić dywergencja, jeśli dwie subpopulacje poddane zostaną nieco odmiennej presji selekcyjnej. Te dwie populacje będą ewoluować w kierunku różnych form zwanych morfami i jeśli zjawisko będzie trwało w czasie, możemy skończyć z utworzeniem dwóch odrębnych gatunków, jest to specjacja sympatryczna. Te dwa gatunki zajmują wówczas wystarczająco odrębne nisze ekologiczne, tak że nie konkurują już bezpośrednio ze sobą, a następnie podążają różnymi trajektoriami ewolucyjnymi w odpowiedzi na określone presje selekcyjne, którym podlegają.

Pojawienie się złożonych adaptacji biologicznych

Żywe systemy wydają się być bardzo złożone i są tak rozległe adaptacje do środowiska, że ​​człowiek znajduje w nich źródło technicznych i przemysłowych innowacji (np. zapięcia na rzepy , przemysł farmaceutyczny i chemiczny). Ta złożoność nie ujrzałaby światła dziennego bez mocy selekcji naturalnej, która akumulowała „dobre” innowacje genetyczne:

Każda innowacja ewolucyjna pojawia się losowo. Dobór naturalny faworyzuje zatem każdy z tych małych „skoków” ewolucyjnych (A, potem AB, potem ABC…, potem ABCDE). Pozwala tym samym na pojawianie się coraz bardziej zaawansowanych adaptacji (ABCDE). Rzeczywiście, gdyby znak A nie został wybrany, znak ABCDE nigdy by się nie pojawił. Ponieważ E zależy od A. Złożony charakter, jak enzym , wynika z kumulacji innowacji wybieranych sukcesywnie, a nie z prostych, niezależnych pozorów, przypadkowych innowacji genetycznych (nawet jeśli pewne „skoki” ewolucyjne mogą być mniej lub bardziej znaczące lub stopniowe, patrz równowaga przerywana ). Tak więc dobór naturalny nie tylko faworyzuje najbardziej złożone adaptacje; pozwala również na ich pojawienie się. Jest to ważne tylko wtedy, gdy dobór naturalny ma miejsce w sposób ciągły, co można przewidzieć poprzez konkurencję wewnątrzgatunkową, którą Malthus i Darwin uważają za nieuniknioną w populacji. Rzeczywiście, żywe istoty mają naturalną i uniwersalną tendencję do rozmnażania się w większej liczbie niż w poprzednim pokoleniu.

Proste innowacje wynikające z przypadku na przestrzeni kilku pokoleń nie wystarczą, aby wyjaśnić złożoność istot żywych i ich przystosowanie do środowiska. Potrzeba doboru naturalnego, aby zgromadzić małe innowacje i stworzyć narząd tak złożony, jak na przykład oko ssaka. Może to być reakcja na krytykę niektórych neo kreacjonistów , którzy twierdzą, że systemy dzienny ( enzymy, etc.) są zbyt skomplikowane i harmonijny dla ich wygląd, aby być spowodowane wyłącznie przypadkowych mutacji, i że w związku z tym, według nich to, nie jest. nie byłoby ewolucji.

Ograniczenia wyjaśniające w ewolucji linii ludzkiej

Jak wszystkie inne gatunki zwierząt, gatunek ludzki jest produktem ewolucji i doboru naturalnego. Na przykład można by pomyśleć, że dwunożność w przeszłości zapewniała tak selektywną przewagę osobom zdolnym do poruszania się w pozycji pionowej, że geny związane z tym sposobem poruszania się rozprzestrzeniły się w populacji ludzkiej. Jednak nadal trudno jest zrekonstruować szczegóły historii ewolucyjnej naszego gatunku, a w szczególności zidentyfikować, które dokładnie czynniki i które precyzyjne procesy mogły ingerować w ewolucję człowieka (np. dobór płciowy, dobór grupowy, dobór kulturowy, dryf genetyczny). , itd.) w niektórych przypadkach jest jednak możliwe, aby określić ciśnienie selekcji i adaptacje w wyniku naturalnej selekcji w populacji ludzkiej. Jednym z najlepiej udokumentowanych przykładów jest odporność na malarię . Osoby posiadające gen powodujący nieprawidłowości w ich komórkach krwi są bardziej odporne na pasożyta wywołującego tę chorobę. Z drugiej strony ich dzieci narażone są na niedokrwistość sierpowatą, jeśli odziedziczą ten gen od obojga rodziców. Zaletą selektywnego zatem zapewnia odporność na malarię pozwala wyjaśnić, dlaczego w ludzkiej populacji, gdzie pasożyt jest endemicznym ( Polska ), allel genu zdolnego do spowodowania stosunkowo ciężka choroba jest zachowana.

Jedną z najbardziej złośliwych prób zastosowania teorii darwinowskiej do gatunku ludzkiego było wykorzystanie socjobiologii opracowanej przez Wilsona do wyjaśnienia zachowania gatunków ultraspołecznych ( mrówek , termitów , pszczół ...). Rzeczywiście, nawet jeśli prawdą jest, że jedną z cech człowieka (a także innych naczelnych ) jest jego bardzo społeczny styl życia , teoria Wilsona wymaga również tryb reprodukcji i organizacji. Bardzo szczególną społeczną o nazwie eusocjalność , bardzo różne z tego, co obserwujemy u ludzi. Jak broni sam Wilson, absurdem jest chcieć bezpośrednio odnosić wnioski z prac przeprowadzonych na tych gatunkach do gatunku ludzkiego. Jednak niektóre narzędzia teoretyczne opracowane początkowo w kontekście socjobiologii mogą okazać się doskonale przydatne w badaniu ludzi.

Niemniej jednak głównym wyzwaniem paleoantropologii pozostaje wypracowanie teoretycznych ram wyjaśniających ludzką ewolucję za pomocą mechanizmów bogatszych niż sam dobór naturalny. , Jednak znaczenie takich zjawisk jak kultura , dobór płciowy , dryf genetyczny pozostaje trudne do oceny:

„Tak więc nawet w ramach nowoczesnych teorii ewolucji, które nazywamy neodarwinizmem lub syntetyczną teorią ewolucji , ewolucjoniści dążą do zarezerwowania szczególnego miejsca dla człowieka, rozumiejąc, że jeśli jego ciało ewoluowało, pozostaje to, co sprawia, że ​​człowiek wymyka się prawom ewolucji. "

Ostatni przykład takiej trudności dotyczy roli doboru grupowego. Chociaż ten mechanizm, który „sprzyja przetrwaniu grupy ze szkodą dla przetrwania jednostki” był szeroko krytykowany w ewolucji zwierząt, wydaje się, że jedną z osobliwości gatunku ludzkiego jest to, że właśnie zjawisko selekcji wielopoziomowej może mieć odegrał ważną rolę podczas jego ewolucji, aw szczególności w ewolucji jego psychologii .

Zachowanie i kultura według socjobiologii

Każde zachowanie ma składnik genetyczny i dziedziczny . U niektórych zwierząt wykazano, że środowisko może wpływać na rozwój zachowań dziedzicznych i wrodzonych. Jeśli chodzi o kulturę , która nie jest przekazywana przez DNA, lecz poprzez naukę, również może podlegać selekcji. Na przykład, jeśli mam zachowanie, które daje mi satysfakcję, jak modne ubieranie się, będę je reprodukować i uczyć lub będę naśladowany. I odwrotnie, to zachowanie nie zostanie przekazane, jeśli nie będzie zadowalające. Teoria memetyki wysunięta przez Richarda Dawkinsa określa te byty, zwane memami , jako podstawowe elementy selekcji, której przechodzi kultura, podobnie jak geny dla ewolucji istot żywych. Z kolei uprawa może prowadzić do nowych warunków życia, a tym samym zmienić dobór naturalny. Na przykład stosowanie w diecie mleka krowiego sprzyjało genotypom tolerującym trawienie laktozy (cukru znajdującego się w mleku). Zatem ewolucja kultury byłaby produktem interakcji między doborem naturalnym a doborem kulturowym . Możemy więc sobie wyobrazić, że ten model ewolucji wykorzystujący sprzężenia zwrotne może podążać za błędnym lub błędnym kołem, co prowadzi do ciągłej i ciągłej ewolucji. Pod warunkiem, że opinie są pozytywne. Model ten potwierdzają obserwacje: kultura ludzka podlega ciągłej ewolucji , a struktury anatomiczne, które umożliwiły tę ewolucję (objętość czaszki, struktura kory ) również ewoluowały nieprzerwanie przez co najmniej dwa miliony lat.

Kultura ludzka, która czyni całą osobliwość naszego gatunku, mogłaby zatem być wynikiem takiego modelu ewolucji, z pewną niezależnością względem środowiska, jeśli nie uwzględnimy modyfikacji generowanych przez samych ludzi . Wilson mówi o koewolucji genów i kultury. Ale to podejście jest krytykowane . Wyjaśniają to niektórzy naukowcy zajmujący się teorią budowy niszy  : zachowanie lub jakaś inna działalność może wpływać na najbliższe otoczenie ( niszę ekologiczną ) i z kolei modyfikować presję doboru naturalnego.

Inne mechanizmy ewolucji

Kiedy częstotliwość pewnych odmian dziedzicznych zmienia się tylko przez przypadek , mówimy o dryfowaniu , a nawet, jeśli grupa jest bardzo mała, o efekcie założycielskim . Cechy te muszą być względnie neutralne dla doboru naturalnego (nie ma selektywnej przewagi ani wady). Jeśli ta sama ewolucja zachodzi wielokrotnie w tym samym środowisku na przestrzeni pokoleń, nie jest to dryf, ale możemy mówić o doborze.

Wymiar uniwersalny

W ramach tej teorii każdy system, w którym przestrzegane byłyby te trzy pierwsze zasady, wywołałby zjawisko ewolucji poprzez dobór naturalny. W świecie żywym dziedziczne przekazywanie informacji genetycznej , zgodne z tymi trzema zasadami, wynika zatem z ewolucji gatunków przez dobór naturalny. Jednak z teoretycznego punktu widzenia ewolucja przez dobór naturalny nie zależy od dokładnej natury mechanizmów, które umożliwiają pojawienie się zmienności, czyli dziedzicznego przekazywania i przekładania informacji dziedzicznej na cechy fenotypowe. Fakt, że sam Darwin nie zdawał sobie nawet sprawy z istnienia genów, ilustruje różnicę, jaką należy wprowadzić między teoretyczną ramą darwinowskiej selekcji a jej obserwowalnymi przejawami w ziemskich ekosystemach.

Dlatego też zjawiska ewolucyjne obserwowane w żywym świecie mogą bardzo dobrze przejawiać się w innych systemach, które realizowałyby trzy fundamentalne zasady darwinowskiej selekcji. . Jest to na przykład założenie przyjęte w egzobiologii, zgodnie z którym formy życia pozaziemskiego mogły powstać na podstawie fundamentalnych mechanizmów odmiennych od tych, jakie znamy z biologii ziemskiej. W obrębie takich form życia ewoluujących przez dobór naturalny powinniśmy zatem zaobserwować zjawiska podobne do tych, które znamy na Ziemi  : adaptacja , koewolucja , rozmnażanie płciowe … Najbardziej adaptacyjni biolodzy ewolucyjni (tacy jak Simon Conway Morris) zaproponowali zatem, że wystarczająco silne pozaziemskie ograniczenia środowiskowe i podobne do naszych mogą dać formy życia prezentujące ważne ewolucyjne zbieżności z życiem ziemskim; w tym obecność oczu , eusocjalność lub złożone zdolności poznawcze .

Dokładniej, zastosowanie zasad doboru naturalnego do ludzkiej sfery kulturowej dało początek memetyce, która stara się wyjaśnić zmienność, transmisję i stabilizację zjawisk kulturowych przez analogię z żywymi gatunkami. W tych ramach teoretycznych memy są jednostkami selekcyjnymi lub replikatorami zjawisk kulturowych. Selekcja ingeruje w memy zgodnie z ich zdolnością do „  przetrwania  ”, to znaczy do utrzymywania się w umysłach jednostek, oraz ich zdolności do „  rozmnażania się  ”, to znaczy przechodzenia z umysłu jednej osoby do inny poprzez naśladownictwo , komunikację , nauczanie itp. Z każdą reprodukcją mem może więc „  mutować  ”: dzięki temu, że zostanie opowiedziany, ta sama historia zostanie na przykład zniekształcona, taka jest zasada działania telefonu arabskiego . Tak więc, pomimo zauważalnych różnic między naturą replikatorów biologicznych i kulturowych, można sobie wyobrazić pewne analogie : koewolucję (w tym między genem a memem) czy tworzenie się kompleksów memów . Znaczenie zastosowania teorii darwinowskiej do zjawisk kulturowych pozostaje jednak przedmiotem wielu dyskusji.

Na koniec możemy również przytoczyć przykład algorytmów ewolucyjnych stosowanych w dziedzinie optymalizacji w inżynierii . Umożliwiają one znalezienie rozwiązania danego problemu poprzez konkurowanie populacji potencjalnych rozwiązań, z których tylko najlepsze są utrzymywane w celu ponownego połączenia i stworzenia nowej generacji rozwiązań. Ponieważ w tej metodzie selekcja jest wynikiem interwencji człowieka, ten przypadek jest raczej doborem sztucznym .

Uwagi i referencje

  1. Patrz rybacy uciekający , egoistyczna teoria genów , konflikty genetyczne, selekcja zależna od częstotliwości .
  2. Stanislas Lyonnet , Dominique Stoppa-Lyonnet , 100 słów genetyki , Presses Universitaires de France ,2017( czytaj online ) , s.  65.
  3. Charles Darwin ( tłumacz  Edmond Barbier), O powstawaniu gatunków , Paryż, Librairie C. Reinwald, redaktor Schleicher Frères,1906, 604  s. , s.  67. O powstawaniu gatunków , Paryż, Librairie C. Reinwald, wydawnictwo Schleicher Frères,1906 Faks dostępny na Wikiźródłach ( Wikiźródła ) .
  4. Jean-Louis de Lanessan, Walka o byt i ewolucję społeczeństw , Paryż, Felix Alcan,1903, 277  s. ( czytaj online ) , s. 15 page
  5. Aristotle Physique II, Nature, rozdział VIII s.81 w elektronicznym wydaniu pod redakcją Laurence Hansens-Love Profil Philosophical texts , wydanie 1990
  6. „  Wszystkie cytaty z Karola Darwina  ” , na Evene.fr (dostęp 13 marca 2018 r. )
  7. Por. Ernst Mayr , The Growth of Biological Thought: Diversity, Evolution and Inheritance , Cambridge, Harvard University Press, 1982 – przetłumaczony na język francuski pod tytułem Histoire de la biologie. Różnorodność, ewolucja i dziedziczność , Fayard (1989): 894 s. ( ISBN  2213018944 ) .
  8. Thierry Lodé , Wojna płci u zwierząt, naturalna historia seksualności . 2006, wyd. Odile Jacob, Paryż, ( ISBN  2-7381-1901-8 ) .
  9. Por. André Pichot , Historia pojęcia życia , wyd. Gallimard, kol. TEL, 1993.
  10. (w) Podpisy genetyczne silnej niedawnej selekcji pozytywnej w genie laktazy . Todd Bersaglieri, Pardis C. Sabeti , Nick Patterson, Trisha Vanderploeg, Steve F. Schaffner, Jared A. Drake, Matthew Rhodes, David E. Reich i Joel N. Hirschhorn. American Journal of Human Genetics , tom 74 (2004), strony 1111–1120.
  11. (w) [PDF] Konwergentna adaptacja utrzymywania się ludzkiej laktazy w Afryce i Europie . Sarah A. Tishkoff, Floyd A. Reed, Alessia Ranciaro, Benjamin F. Voight, Courtney C. Babbitt, Jesse S. Silverman, Kweli Powell, Holly M. Mortensen, Jibril B. Hirbo, Maha Osman, Muntaser Ibrahim, Sabah A. Omar, Godfrey Lema, Thomas B. Nyambo, Jilur Ghori, Suzannah Bumpstead, Jonathan K. Pritchard, Gregory A. Wray i Panos Deloukas. Nature Genetics , tom 39 (styczeń 2007), strony 31-40.
  12. (w) "  Naśladowanie jaj przez Cuckoo Cuculus canorus w odniesieniu do dyskryminacji przez gospodarzy. M. de L. Brooke i NB Davies. Natura 335, 630-632.  » , na www.nature.com (dostęp 31 maja 2010 )
  13. (w) "  Wyścigi zbrojeń i wejście w obrębie gatunków. R. Dawkins, JR Krebs. Postępowanie Royal Society of London. Seria B (1979) 205, 1161.  ” , na www.journals.royalsoc.ac.uk (dostęp 31 maja 2010 )
  14. Brennan PL, Prum RO, McCracken KG, Sorenson MD, Wilson RE, et al. (2007) Koewolucja morfologii męskich i żeńskich narządów płciowych u ptactwa wodnego. PLo 1 2 (5): e418. doi: 10.1371 / journal.pone.0000418
  15. Arnqvist G, Rowe L. (2002) Antagonistyczna koewolucja płci w grupie owadów. Natura 415: 787–789.
  16. Théophile Godfraind , Hominizacja i transhumanizm , Królewska Akademia Belgii,2016, s.  121
  17. (w) M Arendt KM Cairns JWO Ballard Savolainen P & E Axelsson, „  Adaptacja diety u psów odzwierciedla rozprzestrzenianie się rolnictwa prehistorycznego  ” , Heredity , tom.  117 n O  5,2016, s.  301-306 ( DOI  10.1038 / hdy.2016.48 )
  18. Pierre Robert, „  Słonie bez obrony: kiedy człowiek prowokuje dobór naturalny  ” , na franceculture.fr ,30 listopada 2018 r.
  19. Robert E Ricklefs, Rick Relyea, Ekologia. Ekonomia natury , De Boeck Superieur,2019, s.  166
  20. http://www.genetics.org/content/121/3/527.full.pdf
  21. E. Danchin, L.-A. Giraldeau i F. Cézilly (2005). Ekologia behawioralna . Dunoda.
  22. Picq P. Ludzie u zarania ludzkości s. 41 w Czym jest człowiek? .
  23. (w) "  Wilson, DS, & Sober, E. (1994). Ponowne wprowadzenie doboru grupowego do nauk behawioralnych człowieka. Zachowuj się. Nauka o mózgu. 17 (4): 585-654.  „ Na www.bbsonline.org (dostęp 31 maja 2010 r . ) .
  24. Boyd i Silk, The Human Adventure , From Molecule to Culture , De Boeck 2004, cz. 1, rozdz. 3, strony 68-72; ( ISBN  2 8041 4333 3 ) .
  25. Laland i Coolen, kultura, kolejny motor ewolucji , w La Recherche nr 377 lipiec-sierpień 2004.
  26. (w) Wideo z konferencji na temat relacji między biologią a naukami humanistycznymi
  27. (pl) Strona autorów teorii konstrukcji niszowych
  28. (w) Life's Solution Inevitable Humans in a Lonely Universe, Simon Conway Morris, Cambridge University Press, New York, 2003. 486 s. 30 USD, 18,95 USD. ( ISBN  0-521-82704-3 ) .
  29. [PDF] O memach - koewolucja genów. Bull L, Holland O, Blackmore S. Artif Life. 2000 lato; 6 (3): 227-35. PDF .
  30. (w) Atran, S. (2001) The Trouble with Memes: Inference versus Imitation in Cultural Creation. Magazyn naukowy. Natura ludzka 12 (4): 351-381.

Załączniki

Powiązane artykuły

Bibliografia