Introduction
Depuis l’apparition de la vie sur Terre, les espèces se transforment, s’adaptent ou disparaissent. Ces changements, observés à toutes les échelles — des bactéries aux mammifères (animaux vertébrés qui allaitent leurs petits et régulent leur température corporelle) — résultent de plusieurs forces évolutives qui façonnent la biodiversité. La sélection naturelle, la dérive génétique, l’apparition de mutations et la spéciation modifient, génération après génération, la fréquence des gènes dans les populations.
Ces mécanismes, décrits dès le XIXe siècle par Charles Darwin (1809-1882, naturaliste britannique, auteur de L’Origine des espèces), expliquent comment la vie sur Terre s’est diversifiée au fil du temps.
Pour comprendre leur rôle, il faut les replacer dans le cadre des temps géologiques, qui découpent l’histoire de la Terre en grandes périodes : le Paléozoïque (de 540 à 250 millions d’années), le Mésozoïque (de 250 à 66 millions d’années) et le Cénozoïque (de 66 millions d’années à aujourd’hui). L’étude du registre fossile — ensemble des fossiles conservés dans les strates rocheuses — permet de suivre cette évolution.
Certaines crises biologiques majeures, comme l’extinction des dinosaures à la fin du Mésozoïque, ont provoqué des disparitions massives suivies de phases de diversification rapide : les forces évolutives y ont alors joué un rôle essentiel dans la reconstruction du vivant.
L’apparition des mutations : la source de la diversité génétique
Chaque individu possède un patrimoine génétique unique, composé de gènes portés par l’ADN (acide désoxyribonucléique, molécule qui contient l’information héréditaire). Parfois, au cours de la réplication de l’ADN, une mutation se produit : c’est une modification aléatoire de la séquence du gène. Ces mutations peuvent être provoquées par des erreurs de copie naturelles ou par des agents extérieurs comme les rayonnements UV (ultraviolets) émis par le Soleil, ou certaines substances chimiques.
La majorité des mutations est neutre : elles n’ont aucun effet observable sur le phénotype (l’ensemble des caractères visibles d’un individu). Certaines sont défavorables et peuvent réduire la survie ou la reproduction, tandis que d’autres sont avantageuses, apportant un caractère utile dans un environnement donné. Ces mutations avantageuses peuvent se transmettre à la descendance et se répandre dans la population.
Exemple : chez les bactéries, une mutation peut rendre une cellule résistante à un antibiotique. En présence du médicament, seules ces bactéries mutantes survivent et se multiplient. En quelques générations, la population entière devient résistante.
À retenir
Les mutations sont des modifications aléatoires de l’ADN. La plupart sont neutres et n’ont pas d’effet sur le phénotype, mais certaines peuvent conférer un avantage sélectif. Elles constituent la source de la diversité génétique, indispensable à l’évolution.
La sélection naturelle : le tri des individus les mieux adaptés
La sélection naturelle, décrite par Charles Darwin, repose sur un lien essentiel : un gène détermine un caractère, et ce caractère influence le succès reproducteur de l’individu. Les individus porteurs d’allèles avantageux survivent et se reproduisent davantage, augmentant la fréquence de ces gènes dans la population.
Autrement dit, l’environnement sélectionne les caractères les plus adaptés. Cette sélection peut concerner la résistance à une maladie, la couleur du pelage ou la forme d’un bec.
Exemple : chez les papillons de bouleau en Angleterre, les formes claires étaient mieux camouflées sur les troncs avant la Révolution industrielle. Lorsque la suie a noirci les arbres, les papillons sombres ont été favorisés. En quelques décennies, leur proportion a augmenté : un cas d’évolution rapide par sélection naturelle.
À retenir
La sélection naturelle favorise les individus dont les gènes donnent des caractères avantageux dans un environnement donné. Ces individus se reproduisent davantage, transmettent leurs gènes et modifient la composition génétique de la population.
La dérive génétique : le rôle du hasard dans l’évolution
Outre la sélection naturelle, le hasard peut aussi influencer l’évolution : c’est la dérive génétique. Elle correspond à une modification aléatoire de la fréquence des gènes d’une génération à l’autre, sans lien avec leur utilité.
La dérive est particulièrement forte dans les petites populations, où certains allèles peuvent disparaître simplement par chance. Deux phénomènes illustrent ce mécanisme :
Le goulot d’étranglement se produit lorsqu’une population subit une réduction brutale de son effectif (catastrophe naturelle, maladie, chasse intensive). Une grande partie des gènes est alors perdue. Exemple : les guépards ont connu une chute drastique de population à la fin de la dernière glaciation, entraînant une très faible diversité génétique actuelle.
L’effet fondateur se produit lorsqu’un petit groupe d’individus s’installe dans un nouveau milieu. Cette nouvelle population ne contient qu’une faible partie de la diversité génétique d’origine. Exemple : certaines populations humaines isolées dans des îles ou des vallées présentent des particularités génétiques (comme une fréquence élevée de certaines maladies héréditaires) dues à cet effet fondateur.
À retenir
La dérive génétique est une évolution due au hasard, sans sélection. Elle agit surtout dans les petites populations et entraîne la perte d’allèles ou leur fixation. Les phénomènes de goulot d’étranglement et d’effet fondateur en sont des exemples typiques.
La spéciation : la naissance de nouvelles espèces
Quand deux populations d’une même espèce deviennent isolées (géographiquement, écologiquement ou comportementalement), elles évoluent différemment. Les mutations, la dérive génétique et la sélection naturelle modifient leurs patrimoines génétiques jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus se reproduire ensemble : elles forment alors deux espèces distinctes. C’est le processus de spéciation.
On distingue deux types de spéciation :
La spéciation allopatrique, liée à un isolement géographique (formation d’une montagne, ouverture d’un détroit, dérive des continents).
La spéciation sympatrique, qui se produit sans séparation géographique, souvent à cause d’un changement comportemental ou écologique (alimentation, période de reproduction, etc.).
Exemple : les pinsons des îles Galápagos, étudiés par Darwin, descendent d’une même espèce venue d’Amérique du Sud. Sur chaque île, la disponibilité des aliments a favorisé des becs de formes différentes. Ces différences se sont accentuées jusqu’à rendre les croisements impossibles : de nouvelles espèces sont apparues.
À retenir
La spéciation correspond à la formation de nouvelles espèces à partir d’une espèce ancestrale. Elle repose sur l’isolement reproductif, souvent dû à la dérive, à la sélection et à l’accumulation de mutations. Elle peut être allopatrique (séparation géographique) ou sympatrique (différenciation sans barrière).
Forces évolutives et évolution de la biodiversité à travers le temps
Les forces évolutives — mutations, sélection naturelle, dérive génétique et spéciation — agissent ensemble pour façonner la biodiversité. Les mutations génèrent la diversité, la sélection trie les caractères avantageux, la dérive agit au hasard, et la spéciation fixe les différences entre populations.
Ces mécanismes expliquent les transformations observées dans le registre fossile. Après chaque crise biologique majeure, la biodiversité s’effondre puis se reconstruit rapidement lors de radiations évolutives. L’exemple le plus marquant est celui de la crise du Crétacé (nom venant du mot latin creta, signifiant « craie », car cette période géologique est riche en dépôts calcaires blancs). Le Crétacé, qui s’étend de 145 à 66 millions d’années, se termine par l’extinction des dinosaures non aviens après la chute d’un astéroïde, laissant la place à la diversification des mammifères et des oiseaux au début du Cénozoïque.
Aujourd’hui, les biologistes étudient ces forces évolutives grâce à des observations expérimentales et à des modélisations numériques. Des logiciels de simulation permettent, par exemple, de modéliser l’effet du hasard dans la dérive génétique ou l’impact d’une pression de sélection sur la fréquence d’un gène dans une population. Ces outils facilitent la compréhension concrète de l’évolution et illustrent la rapidité avec laquelle les populations peuvent changer.
À retenir
Les forces évolutives expliquent la diversification du vivant à travers les temps géologiques. Après chaque crise biologique, ces mécanismes ont permis une reconstruction rapide de la biodiversité, comme après la crise du Crétacé, marquant l’un des tournants majeurs de l’histoire du vivant.
Conclusion
L’évolution du vivant repose sur quatre forces évolutives majeures : les mutations (source de diversité), la sélection naturelle (tri des caractères favorables), la dérive génétique (effet du hasard) et la spéciation (formation de nouvelles espèces).
Ces mécanismes interagissent pour expliquer la diversification et les transformations du monde vivant, visibles à la fois dans le registre fossile et dans les populations actuelles. Ils montrent que la biodiversité n’est pas figée : elle évolue sans cesse, alternant périodes de crises et phases d’expansion, où le hasard, le temps et l’adaptation façonnent en permanence la vie sur Terre.