Introduction
L’évolution biologique ne se résume pas à l’apparition de nouveaux caractères chez des individus : elle concerne d’abord les populations. Ce sont elles qui changent au fil des générations, sous l’effet de forces évolutives comme la sélection naturelle, la dérive génétique ou les mutations. Ces changements peuvent conduire à une différenciation progressive entre populations, voire à l’apparition de nouvelles espèces.
Cette leçon explore comment les populations évoluent, se différencient, et comment ces processus peuvent mener à la spéciation, c’est-à-dire à la formation d’espèces distinctes. Elle t’aidera à comprendre les critères qui permettent de définir une espèce, les mécanismes qui favorisent la divergence, ainsi que les méthodes scientifiques utilisées pour les observer et les mesurer dans la nature.
Les populations évoluent sous l’effet de plusieurs mécanismes
Une population est un ensemble d’individus appartenant à la même espèce, vivant dans un même lieu, et susceptibles de se reproduire entre eux. D’une génération à l’autre, sa composition génétique peut changer, notamment sous l’influence de :
Mutations, qui introduisent de nouveaux allèles.
Sélection naturelle, qui favorise certains génotypes en fonction de l’environnement.
Dérive génétique, qui provoque des fluctuations aléatoires des fréquences alléliques, surtout dans les petites populations. Elle peut conduire à la fixation d’allèles neutres ou même légèrement délétères, notamment lorsque la sélection naturelle est inefficace du fait de la petite taille de la population.
Flux génétique, qui correspond à des échanges d’individus (et donc d’allèles) entre populations.
Les scientifiques utilisent des marqueurs génétiques (microsatellites, séquences d’ADN mitochondrial ou nucléaire) pour mesurer ces variations. Le séquençage génomique permet aujourd’hui d’analyser avec précision la diversité génétique et de suivre les effets de ces mécanismes sur l’évolution.
À retenir
Une population est un groupe d’individus inter-reproductibles d’une même espèce.
Les mutations, la sélection, la dérive et les flux génétiques modifient sa composition au fil du temps.
Ces changements peuvent être mesurés grâce à des outils moléculaires modernes.
La différenciation génétique entre populations
Quand deux populations d’une même espèce sont géographiquement isolées, ou soumises à des conditions écologiques différentes, elles peuvent accumuler des différences génétiques. Ce processus est appelé différenciation génétique.
Elle peut résulter :
De l’absence de flux génétique (isolement géographique ou reproductif).
De pressions de sélection divergentes (environnements contrastés).
D’une dérive génétique indépendante dans chaque population.
La différenciation peut être mesurée par l’indice Fst, qui varie entre 0 (pas de différenciation) et 1 (différenciation totale). Par exemple, chez les drosophiles d’Hawaï, la colonisation successive des îles volcaniques a entraîné une différenciation génétique rapide des populations, observée par analyse de marqueurs génétiques et d’isolements comportementaux.
À retenir
La différenciation génétique résulte de l’isolement, de la sélection locale ou de la dérive.
Elle peut être mesurée avec des outils comme l’indice Fst ou le séquençage.
Le cas des drosophiles d’Hawaï illustre une divergence rapide entre populations insulaires.
De la différenciation à la formation de nouvelles espèces
La spéciation correspond à la formation d’une ou plusieurs espèces à partir d’une population ancestrale. Elle peut résulter d’une différenciation poussée, accompagnée d’un isolement reproducteur, c’est-à-dire d’une interruption partielle ou totale des flux de gènes entre groupes.
On distingue plusieurs formes de spéciation selon le contexte :
Spéciation allopatrique : les populations sont séparées géographiquement (ex. : formation d’un canyon, d’un bras de mer).
Spéciation sympatrique : elle se produit sans séparation géographique, souvent grâce à la sélection sexuelle (préférence pour un partenaire selon sa couleur, son chant, etc.) ou à la reproduction assortative (accouplement préférentiel entre individus partageant un même phénotype). C’est le cas des cichlidés des lacs africains, où la diversité des comportements de reproduction a favorisé l’émergence de nombreuses espèces.
Spéciation par polyploïdie (surtout chez les plantes) : une multiplication accidentelle du nombre de chromosomes peut isoler immédiatement une lignée. Par exemple, le blé tendre (Triticum aestivum) et de nombreuses fougères résultent de telles duplications.
L’isolement reproducteur peut être :
Prézygotique (avant la fécondation) : les individus ne se reconnaissent pas, ne s’accouplent pas, ou les gamètes sont incompatibles. Chez certaines drosophiles, les différences de comportement empêchent l’accouplement entre espèces proches.
Postzygotique (après la fécondation) : la descendance est viable mais stérile (comme le mulet) ou présente des anomalies.
À retenir
La spéciation résulte de l’installation d’un isolement reproducteur.
Elle peut être allopatrique, sympatrique ou liée à la polyploïdie.
Les cichlidés des lacs africains et les blés domestiques illustrent ces mécanismes.
Définir une espèce : une notion plurielle
La notion d’espèce peut être définie de différentes façons selon les contextes.
Définition biologique : une espèce est un ensemble d’individus capables de se reproduire entre eux et de produire une descendance fertile. C’est la plus utilisée en génétique des populations.
Définition morphologique : elle repose sur des caractères physiques observables. Elle est utile quand la reproduction ne peut pas être étudiée, par exemple en paléontologie.
Définition phylogénétique : une espèce est une lignée évolutive distincte partageant un ancêtre commun exclusif. Ce critère est largement utilisé en systématique moderne grâce au séquençage.
Ces définitions sont complémentaires mais parfois conflictuelles (ex. : espèces cryptiques morphologiquement identiques mais génétiquement distinctes, ou espèces capables d’hybridation).
À retenir
Une espèce peut être définie par la reproduction, la morphologie ou la généalogie évolutive.
Les critères varient selon les disciplines et les situations.
La définition biologique reste centrale en génétique des populations.
Conclusion
L’évolution des populations repose sur des mécanismes génétiques et écologiques qui modifient leurs compositions au fil des générations. Quand l’isolement reproducteur s’installe, une spéciation peut survenir, augmentant la biodiversité. Ces processus sont étudiés à l’aide d’outils modernes comme les marqueurs génétiques, les analyses de Fst, ou l’observation du comportement reproducteur. Comprendre l’évolution des populations, c’est comprendre comment la diversité du vivant se construit, à travers la sélection, la dérive, les flux de gènes et les barrières à la reproduction.