Décrivez comment la théorie de l’évolution par sélection naturelle est étayée par des preuves
Les preuves de l’évolution sont convaincantes et nombreuses. En regardant tous les niveaux d’organisation des systèmes vivants, les biologistes voient la signature de l’évolution passée et présente. Darwin a consacré une grande partie de son livre, Sur l’origine des espèces, à l’identification de modèles dans la nature qui étaient cohérents avec l’évolution, et depuis Darwin, notre compréhension est devenue plus claire et plus large.
Objectifs d’apprentissage
- Décrivez les preuves physiques qui soutiennent la théorie de l’évolution
- Décrivez les preuves biologiques qui soutiennent la théorie de l’évolution
- Réfutez les idées fausses courantes sur l’évolution
Preuve physique
Fossiles
Les fossiles fournissent des preuves solides que les organismes du passé ne sont pas les mêmes que ceux trouvés aujourd’hui, et les fossiles montrent une progression d’évolution. Les scientifiques déterminent l’âge des fossiles et les classent dans le monde entier pour déterminer quand les organismes vivaient les uns par rapport aux autres. Le registre fossile qui en résulte raconte l’histoire du passé et montre l’évolution de la forme sur des millions d’années (figure 1a). Par exemple, les scientifiques ont récupéré des enregistrements très détaillés montrant l’évolution des humains et des chevaux (Figure 1b).
Figure 1. Dans cet (a) affichage, les hominidés fossiles sont classés du plus ancien (en bas) au plus récent (en haut). À mesure que les hominidés évoluaient, la forme du crâne a changé. L’interprétation par un artiste de (b) espèces éteintes du genre Equus révèle que ces espèces anciennes ressemblaient au cheval moderne (Equus ferus) mais variaient en taille.
Anatomie et embryologie
Figure 2. La construction similaire de ces appendices indique que ces organismes partagent un ancêtre commun.
Un autre type de preuve de l’évolution est la présence de structures dans des organismes qui partagent la même forme de base. Par exemple, les os des appendices d’un humain, d’un chien, d’un oiseau et d’une baleine partagent tous la même construction générale (figure 2) résultant de leur origine dans les appendices d’un ancêtre commun. Au fil du temps, l’évolution a conduit à des changements dans les formes et les tailles de ces os chez différentes espèces, mais ils ont conservé la même disposition générale. Les scientifiques appellent ces parties synonymes des structures homologues.
Certaines structures existent dans des organismes qui n’ont aucune fonction apparente et semblent être des parties résiduelles d’un ancien ancêtre commun. Ces structures inutilisées sans fonction sont appelées structures résiduelles. Quelques exemples de structures résiduelles sont les ailes d’oiseaux incapables de voler, les feuilles de certains cactus et les os des pattes postérieures chez les baleines.
Une autre preuve de l’évolution est la convergence de forme chez des organismes qui partagent des environnements similaires. Par exemple, des espèces d’animaux non apparentés, comme le renard arctique et le lagopède, vivant dans la région arctique ont été sélectionnées pour les phénotypes blancs saisonniers en hiver pour se fondre dans la neige et la glace (figure 3). Ces similitudes ne sont pas dues à une ascendance commune, mais à des pressions de sélection similaires – les avantages de ne pas être vu par les prédateurs.
Figure 3. Le pelage d’hiver blanc du (a) renard arctique et le plumage du (b) lagopède sont des adaptations à leur environnement. (crédit a: modification du travail de Keith Morehouse)
L’embryologie, l’étude du développement de l’anatomie d’un organisme à sa forme adulte, fournit également des preuves de liens entre des groupes désormais très divergents d’organismes. L’ajustement mutationnel dans l’embryon peut avoir des conséquences tellement amplifiées chez l’adulte que la formation de l’embryon a tendance à être conservée. En conséquence, les structures absentes dans certains groupes apparaissent souvent sous leur forme embryonnaire et disparaissent au moment où la forme adulte ou juvénile est atteinte. Par exemple, tous les embryons de vertébrés, y compris les humains, présentent des fentes branchiales et des queues à un moment donné de leur développement précoce. Ceux-ci disparaissent chez les adultes des groupes terrestres mais se maintiennent dans les formes adultes des groupes aquatiques tels que les poissons et certains amphibiens. Les embryons de grands singes, y compris les humains, ont une structure de queue pendant leur développement qui est perdue au moment de la naissance.
Preuve biologique
Biogéographie
La répartition géographique des organismes sur la planète suit des modèles qui sont mieux expliqués par l’évolution en conjonction avec le mouvement des plaques tectoniques au cours du temps géologique. Les grands groupes qui ont évolué avant l’éclatement du supercontinent Pangea (il y a environ 200 millions d’années) sont répartis dans le monde entier.Les groupes qui ont évolué depuis la rupture apparaissent uniquement dans les régions de la planète, comme la flore et la faune uniques des continents nordiques qui se sont formées à partir du supercontinent Laurasia et des continents sud qui se sont formés à partir du supercontinent Gondwana. La présence de membres de la famille des plantes Proteaceae en Australie, en Afrique australe et en Amérique du Sud est meilleure en raison de leur apparition avant la rupture du supercontinent sud du Gondwana.
La grande diversification des marsupiaux en Australie et leur absence des autres mammifères reflètent le long isolement de l’Australie. L’Australie possède une abondance d’espèces endémiques – espèces que l’on ne trouve nulle part ailleurs – ce qui est typique des îles dont l’isolement par des étendues d’eau empêche la migration des espèces. Au fil du temps, ces espèces divergent dans l’évolution en de nouvelles espèces qui semblent très différentes de leurs ancêtres qui peuvent exister sur le continent. Les marsupiaux d’Australie, les pinsons des Galápagos et de nombreuses espèces des îles hawaïennes sont tous uniques à leur point d’origine, mais ils affichent des relations éloignées avec des espèces ancestrales sur le continent.
Biologie moléculaire
Comme les structures anatomiques, les structures des molécules de la vie reflètent la descente avec modification. La preuve d’un ancêtre commun pour toute la vie se reflète dans l’universalité de l’ADN en tant que matériel génétique et dans la quasi-universalité du code génétique et du mécanisme de réplication et d’expression de l’ADN. Les divisions fondamentales de la vie entre les trois domaines se reflètent dans des différences structurelles majeures dans des structures par ailleurs conservatrices telles que les composants des ribosomes et les structures des membranes. En général, la parenté des groupes d’organismes se reflète dans la similitude de leurs séquences d’ADN – exactement le modèle que l’on attendrait de la descendance et de la diversification d’un ancêtre commun.
Les séquences d’ADN ont également mis en lumière certains des mécanismes d’évolution. Par exemple, il est clair que l’évolution de nouvelles fonctions pour les protéines se produit généralement après des événements de duplication de gène qui permettent la modification libre d’une copie par mutation, sélection ou dérive (changements dans le pool de gènes d’une population résultant du hasard), tandis que l’autre copie continue de produire une protéine fonctionnelle.
Evolution — C’est une chose
Cette vidéo définit l’évolution et discute de plusieurs variétés de preuves qui soutiennent la théorie de l’évolution:
Idées fausses sur l’évolution
Bien que la théorie de l’évolution ait suscité une certaine controverse lorsqu’elle a été proposée pour la première fois, elle a été presque universellement acceptée par les biologistes, en particulier les jeunes biologistes, dans les 20 ans après la publication de Sur l’origine des espèces. Néanmoins, la théorie de l’évolution est un concept difficile et les idées fausses sur son fonctionnement abondent.
L’évolution n’est qu’une théorie
Les critiques de la théorie de l’évolution écartent son importance en confondant délibérément le usage quotidien du mot «théorie» avec la façon dont les scientifiques utilisent le mot. En science, une «théorie» est comprise comme un ensemble d’explications minutieusement testées et vérifiées pour un ensemble d’observations du monde naturel. Les scientifiques ont une théorie de l’atome, une théorie de la gravité et la théorie de la relativité, chacune décrivant des faits connus sur le monde. De la même manière, la théorie de l’évolution décrit des faits sur le monde vivant. En tant que telle, une théorie scientifique a survécu aux efforts importants déployés par les scientifiques pour la discréditer. En revanche, une «théorie» en langue vernaculaire courante est un mot signifiant une supposition ou une explication suggérée; ce sens est plus proche du concept scientifique d ‘«hypothèse». Lorsque les critiques de l’évolution disent que l’évolution n’est «qu’une théorie», ils laissent entendre que peu de preuves la soutiennent et qu’elle est encore en train d’être rigoureusement testée. Il s’agit d’une mauvaise caractérisation.
Les individus évoluent
L’évolution est le changement de la composition génétique d’une population au fil du temps, en particulier au fil des générations, résultant de la reproduction différentielle d’individus avec certains allèles. Les individus changent au cours de leur vie, évidemment, mais cela s’appelle le développement et implique changements programmés par l’ensemble des gènes que l’individu a acquis à la naissance en coordination avec l’environnement de l’individu Lorsqu’on pense à l’évolution d’une caractéristique, il est probablement préférable de penser au changement de la valeur moyenne de la caractéristique dans la population au cours du temps. Par exemple, lorsque la sélection naturelle conduit à un changement de la taille du bec chez les pinsons à fond moyen dans les Galápagos, cela ne signifie pas que les factures individuelles sur les pinsons sont changi ng. Si l’on mesure la taille moyenne de la facture parmi tous les individus de la population à un moment donné, puis la taille moyenne de la facture dans la population plusieurs années plus tard, cette valeur moyenne sera différente en raison de l’évolution.Bien que certains individus puissent survivre de la première à la seconde, ils auront toujours la même taille de bec; cependant, de nombreux nouveaux individus contribueront au changement de la taille moyenne des factures.
Les organismes évoluent comme prévu
Des déclarations telles que « les organismes évoluent en réponse à un changement dans un environnement « Sont assez courants, mais de telles déclarations peuvent conduire à deux types de malentendus. Premièrement, la déclaration ne doit pas être interprétée comme signifiant que les organismes individuels évoluent. La déclaration est un raccourci pour » une population évolue en réponse à un environnement changeant. » Cependant, un deuxième malentendu peut survenir en interprétant l’énoncé comme signifiant que l’évolution est en quelque sorte intentionnelle. Un environnement modifié fait en sorte que certains individus de la population, ceux qui ont des phénotypes particuliers, en bénéficient et produisent donc proportionnellement plus de descendants que les autres phénotypes. Cela entraîne un changement dans la population si les caractéristiques sont génétiquement déterminées.
Il est également important de comprendre que la variation sur laquelle la sélection naturelle agit se trouve déjà dans une population et ne survient pas en réponse à un changement environnemental . Par exemple, l’application d’antibiotiques à une population de bactéries sélectionnera, au fil du temps, une population de bactéries résistantes aux antibiotiques. La résistance, qui est causée par un gène, n’est pas survenue par mutation en raison de l’application de l’antibiotique. Le gène de résistance était déjà présent dans le pool génétique de la bactérie, probablement à une faible fréquence. L’antibiotique, qui tue les cellules bactériennes sans le gène de résistance, sélectionne fortement les individus résistants, car ce sont les seuls qui ont survécu et se sont divisés. Des expériences ont démontré que les mutations pour la résistance aux antibiotiques ne résultent pas de l’antibiotique.
Dans un sens plus large, l’évolution n’est pas dirigée vers un but. Les espèces ne deviennent pas «meilleures» avec le temps; elles suivent simplement l’évolution de leur environnement avec des adaptations qui maximisent leur reproduction dans un environnement particulier à un moment donné. L’évolution n’a pas pour objectif de rendre des espèces plus rapides, plus grosses, plus complexes ou même plus intelligentes, malgré le caractère commun de ce type de langage dans le discours populaire. Les caractéristiques qui évoluent dans une espèce sont fonction de la variation présente et de l’environnement, qui changent constamment de manière non directionnelle. Quel trait convient à un environnement à un le temps peut bien être fatal à un moment donné dans le futur. Cela vaut aussi bien pour une espèce d’insecte que pour l’espèce humaine.
L’évolution explique l’origine de la vie
C’est un malentendu courant selon lequel l’évolution comprend une explication des origines de la vie. À l’inverse, certains critiques de la théorie pensent qu’elle ne peut pas expliquer l’origine de la vie. La théorie n’essaie pas d’expliquer l’origine de la vie. La théorie de l’évolution e x explique comment les populations changent avec le temps et comment la vie diversifie l’origine des espèces. Il n’éclaire pas les débuts de la vie, y compris les origines des premières cellules, c’est ainsi que la vie est définie. Les mécanismes à l’origine de la vie sur Terre sont un problème particulièrement difficile car il s’est produit il y a très longtemps, et il ne s’est vraisemblablement produit qu’une seule fois. Surtout, les biologistes pensent que la présence de la vie sur Terre exclut la possibilité que les événements qui ont conduit à la vie sur Terre puissent se répéter car les étapes intermédiaires deviendraient immédiatement la nourriture des êtres vivants existants.
Cependant, une fois Le mécanisme d’hérédité était en place sous la forme d’une molécule comme l’ADN que ce soit dans une cellule ou pré-cellule, ces entités seraient soumises au principe de la sélection naturelle. Des reproducteurs plus efficaces augmenteraient en fréquence au détriment de reproducteurs inefficaces. Ainsi, si l’évolution n’explique pas l’origine de la vie, elle peut avoir quelque chose à dire sur certains des processus opérant une fois que les entités préexistantes ont acquis certaines propriétés.
En résumé: les preuves de l’évolution
Depuis que Darwin a développé ses idées sur la descendance avec modification et les pressions de la sélection naturelle, une variété de preuves a été recueillie à l’appui de la théorie de l’évolution. Les preuves fossiles montrent les changements dans les lignées sur des millions d’années, comme chez les hominidés et les chevaux. L’étude de l’anatomie permet aux scientifiques d’identifier des structures homologues dans divers groupes d’organismes apparentés, tels que les os des jambes. Les structures vestigiales offrent également des indices sur les ancêtres communs. En utilisant l’embryologie, les scientifiques peuvent identifier les ancêtres communs à travers des structures présentes uniquement pendant le développement et non sous la forme adulte.
La biogéographie offre d’autres indices sur les relations évolutives. La présence d’organismes apparentés à travers les continents indique quand ces organismes peuvent avoir évolué. Par exemple, certaines espèces de la flore et de la faune des continents du nord sont similaires dans ces masses continentales mais distinctes de celles des continents du sud.Des îles comme l’Australie et la chaîne des Galapagos ont souvent des espèces uniques qui ont évolué après que ces masses continentales se soient séparées du continent. Enfin, la biologie moléculaire fournit des données étayant la théorie de l’évolution. En particulier, l’universalité de l’ADN et la quasi-universalité du code génétique des protéines montrent que toute vie partageait autrefois un ancêtre commun. L’ADN fournit également des indices sur la façon dont l’évolution a pu se produire. Les duplications de gènes permettent à une copie de subir des événements de mutation sans nuire à un organisme, car une copie continue de produire des protéines fonctionnelles.
De nombreuses idées fausses existent sur la théorie de l’évolution, y compris certaines perpétuées par les critiques de la théorie. Premièrement, l’évolution en tant que théorie scientifique signifie qu’elle a des années d’observation et des données accumulées qui la soutiennent. Ce n’est pas « juste une théorie » comme on peut le dire en langue vernaculaire.
Une autre idée fausse est que les individus évoluent, même si en fait ce sont des populations qui évoluent avec le temps. Les individus sont simplement porteurs de mutations. les mutations ne surviennent ni exprès ni en réponse à une pression environnementale. Au lieu de cela, les mutations de l’ADN se produisent spontanément et sont déjà présentes chez les individus d’une population lorsqu’une pression sélective se produit. Une fois que l’environnement commence à favoriser un trait particulier, les individus déjà porteurs de cette mutation auront un avantage sélectif et sont susceptibles de mieux survivre et de surpasser les autres sans l’adaptation.
Enfin, la théorie de l’évolution ne traite pas en fait des origines de la vie sur cette planète. croient que nous ne pouvons pas, en fait, répéter les circonstances qui ont conduit à la vie sur Terre parce qu’à cette époque, la vie existe déjà. Les origines ne peuvent pas être entièrement produites pour l’étude.
Vérifiez votre compréhension
Répondez aux questions ci-dessous pour voir dans quelle mesure vous comprenez les sujets abordés dans la section précédente. Ce petit questionnaire ne compte pas pour votre note dans la classe, et vous pouvez le repasser un nombre illimité de fois.
Utilisez ce quiz pour vérifier votre compréhension et décider si vous souhaitez (1) étudier plus en détail la section précédente ou (2) passez à la section suivante.
