06.08.2015, par
Philippe Testard-Vaillant
Portrait du naturaliste anglais Charles Darwin par Julia Margaret Cameron.© STAPLETON COLLECTION/CORBISIl y a plus de cent cinquante ans, le célèbre naturaliste révolutionnait l’histoire de la vie en mettant sur pied les théories de l’évolution et de la sélection naturelle. À l’heure où les créationnistes regagnent du terrain, retour sur ses travaux essentiels.
(Cet article a été publié dans CNRS Le journal, n° 227, décembre 2008.)
La théorie de l’évolution des espèces, échafaudée par le savant à la barbe blanche et sans cesse enrichie, complétée, complexifiée par des générations de chercheurs au prix d’un nombre incalculable de travaux sur le terrain et en laboratoire, paraît indétrônable. Ce que dit Darwin au milieu du XIXe siècle ? Que les organismes vivants sont en perpétuelle évolution, grâce notamment au phénomène de sélection naturelle qui fait qu’au sein d’une même espèce les individus les plus adaptés à leur milieu se reproduisent davantage que les autres. Et que toutes les espèces (l’homme n’est pas exclu de ce schéma) descendent d’un ou de plusieurs ancêtres communs. Un bouleversement dans la vision traditionnelle chrétienne qui prévaut alors, et pour laquelle les créatures en tout genre qui peuplent la planète sont des créations divines, immuables et indépendantes les unes des autres.
« La théorie de l’évolution au sens darwinien du terme est actuellement le meilleur cadre conceptuel que nous ayons à notre disposition pour comprendre rationnellement l’instabilité du vivant, pour penser un monde naturel essentiellement dynamique », commente Hervé Le Guyader, du laboratoire Évolution Paris Seine1.
Les grands principes de l’évolution
En ce début de troisième millénaire, l’explication des mécanismes de l’évolution biologique formulée par Darwin et ses successeurs repose sur quatre principes fondamentaux. Premièrement : « Parmi les individus qui se reconnaissent comme partenaires sexuels potentiels, il existe des variations (physiques, génétiques, d’aptitude…). Quelle que soit la cause de cette variation, les espèces vivantes manifestent par conséquent une capacité naturelle à varier », explique Guillaume Lecointre, de l’Institut de Systématique, évolution, biodiversité2.
Le savant anglais n’a publié sa théorie de la sélection naturelle qu’assez tard, en 1859 à l'âge de 50 ans, alors qu’il était déjà un naturaliste de renom international.
©NATURAL HISTORY MUSEUM, London/ BRIDGEMAN IMAGES
Deuxièmement, toute espèce se laisse sélectionner. Les horticulteurs qui créent, par exemple, de nouvelles variétés de roses en croisant entre elles d’anciennes variétés, et les éleveurs, qui ont fait du loup un teckel en 11 000 ans, le savent bien.« Le simple fait que les hommes puissent changer à leur guise la morphologie d’une espèce montre bien que celle-ci est en quelque sorte “plastique”, possède une capacité à être modifiée », dit Guillaume Lecointre.
La théorie
de Darwin est
actuellement
le meilleur cadre
conceptuel que
nous ayons à notre
disposition pour
comprendre
l’instabilité du
vivant.
Troisièmement, toutes les espèces se reproduisent aussi longtemps qu’elles trouvent des ressources alimentaires et des conditions optimales d’habitat. Leur taux de reproduction est alors tel qu’elles parviennent toujours aux limites de ces ressources ou trouvent d’autres limites, telles que la prédation qu’elles subissent de la part d’autres espèces. « Il existe ainsi une capacité naturelle de surpeuplement observable lorsque, par exemple, des espèces allogènes envahissent brutalement un milieu fermé comme une île »,poursuit Guillaume Lecointre. Meilleur exemple : les lapins introduits au XIXe siècle en Australie s’y sont mis à pulluler, détruisant la végétation et les cultures. Pour autant, la planète n’est pas dominée par une unique espèce hégémonique,« mais bien au contraire peuplée de millions d’espèces en coexistence et cela malgré la capacité naturelle de surpeuplement de chacune d’entre elles. Ainsi, chaque espèce constitue une limite pour les autres soit en occupant leur espace, soit en les exploitant (prédation, parasitisme), soit en partageant les mêmes ressources. Bref, les autres espèces constituent autant de contraintes qui jouent un rôle d’agent sélectif ».
Quatrièmement, le succès de la croissance et de la reproduction des espèces dépend d’optima physiques (température, humidité, soleil…) et chimiques (pH, molécules odorantes, toxines…). « Ces éléments constituent eux aussi des facteurs contraignants, dit Guillaume Lecointre. S’ils changent, les variants avantagés ne seront plus les mêmes. »
Darwin constitua de nombreuses collections d’insectes, l’occasion de mener des observations naturalistes extrêmement minutieuses.
©PRIVATE COLLECTION/BRIDEMAN IMAGES
En définitive, de multiples facteurs, au sein de l’environnement physique, chimique et biologique dans lequel évolue une espèce, induisent une sélection naturelle à chaque génération, dont le résultat est un « succès reproductif différentiel ». Traduction : au sein d’une même espèce, les individus porteurs d’une variation héritable, momentanément avantageuse par les conditions du milieu, se reproduiront davantage. « Si ces conditions se maintiennent assez longtemps,ajoute Guillaume Lecointre, le variant avantagé finira par avoir une fréquence de 100 % dans la population. L’espèce aura alors changé. » Conclusion, aucune espèce n’est stable dans le temps.
Les prédécesseurs
S’il revient à Darwin d’avoir postulé deux grandes idées – la descendance avec modification et le rôle essentiel de la sélection naturelle dans l’adaptation des formes vivantes, donc dans l’évolution –, celles-ci ne lui sont pas venues tout à trac. Le terrain avait été débroussaillé, entre autres, par le zoologiste Jean-Baptiste de Monet, chevalier de Lamarck, et le géologue écossais Charles Lyell. C’est d’ailleurs lesté du premier volume des Principles of Geology, de Lyell, que le jeune Darwin quitte Plymouth fin 1831 pour effectuer un tour du monde à bord du navire Beagle. Un très long voyage d’exploration naturaliste au cours duquel Darwin pose le pied sur les îles Galapagos où s’ébattent des tortues terrestres, des iguanes, des otaries, des pinsons…
L’idée novatrice
de Darwin, plus
que la sélection
naturelle, c’est la
descendance avec
modification, le
fait que les espèces
ont une histoire et
sont apparentées.
Ces oiseaux, tout en présentant entre eux de frappantes ressemblances morphologiques, se distinguent par divers détails comme la forme et la taille de leur bec. Darwin comprend que l’isolement de ces volatiles sur des îles les a conduits, à partir d’une souche unique d’origine continentale, à présenter des variations liées probablement à des différences de mode de vie et d’habitudes alimentaires. Plus de vingt ans de labeur vont s’ensuivre avant que ne paraisse De l’origine des espèces. Deux décennies au cours desquelles Darwin « écrit à des correspondants du monde entier, les questionne, leur demande des statistiques, se renseigne sur la systématique des espèces qu’il observe et en tient compte pour ses interprétations. Comme s’il concevait déjà que le principe selon lequel les espèces dérivent d’ancêtres communs devait être utilisé pour étudier l’acquisition des adaptations, comme on le fait aujourd’hui », dit Michel Veuille, de l’Institut de Systématique, évolution, biodiversité.
Lors de son escale aux Galapagos, Darwin s’attache à l’étude d’un groupe de moineaux qui deviendront célèbres sous le nom de «pinsons de Darwin».
©Paul D. STEWART/SCIENCE PHOTO LIBRARY/CORBIS
Alors que de nombreux exégètes de Darwin font de 1859 le temps zéro d’un événement scientifique hissant la biologie au rang de science historique, l’épistémologue André Pichot, du Laboratoire de philosophie et d’histoire des sciences-Archives Henri Poincaré3, minimise l’importance de Darwin dans l’histoire des sciences. Selon lui, « le darwinisme de 1859 ne consiste guère qu’en la sélection naturelle. Or celle-ci n’était plus vraiment une nouveauté au milieu du XIXe siècle. On trouve par exemple ce concept en 1813 chez William Charles Wells puis, en 1831, chez Patrick Matthew, qui accusera Darwin de plagiat. On sait aussi qu’Alfred Russel Wallace en avait conçu une version comparable à celle de Darwin en même temps que celui-ci. Sans oublier le pasteur, géologue et politologue Joseph Townsend, dont Darwin a quasiment recopié les thèses en ce domaine ». En fait, poursuit André Pichot, l’idée de sélection était déjà plus ou moins dans l’air du temps. Et, si elle a fait le succès de Darwin, c’est que le moment était propice. « La seconde moitié du XIXe siècle a vu le triomphe du libéralisme économique 4, et Darwin a apporté à celui-ci un argument de poids en lui donnant un fondement naturel. »
Une interprétation qui fait bondir les aficionados du grand Charles. « L’idée novatrice de Darwin, plus que la sélection naturelle, c’est la descendance avec modification, le fait que les espèces ont une histoire et sont apparentées, intervient Hervé Le Guyader. La désormais célèbre réunion organisée en juin 1860 à Oxford par l’évêque Samuel Wilberforce porte d’ailleurs sur ce point. Wilberforce, apostrophant le darwinien Thomas Huxley, lui demande si c’est “par son grand-père ou par sa grand-mère qu’(il) descend du singe” et s’attire cette réponse non moins célèbre : mieux vaut un singe qu’un imbécile… »
En septembre 1835, Darwin a l’occasion d'observer des tortues géantes de terre et de mer dans l’archipel volcanique des Galapagos, au niveau de l’équateur.
©Wood engraving 1894/UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE/UIG/BRIDGEMAN IMAGES
La génétique en renfort
Si la théorie de Darwin bouleverse la vision chrétienne traditionnelle du monde, elle souffre d’un lourd handicap : les causes et les lois de l’hérédité, ainsi que la véritable nature de son support matériel, sont encore inconnues. Tout en soutenant que la sélection naturelle est le mécanisme principal de l’évolution, il pense aussi que les caractères acquis au cours de l’existence peuvent se transmettre à la descendance. Pourtant, les contre-exemples sont faciles à trouver : ainsi, un mari devenu cul-de-jatte donne à sa femme des enfants dotés de deux jambes…
« La théorie darwinienne de la sélection naturelle connaît une “éclipse” à partir de la mort de Darwin en 1882, intervient Michel Veuille. Après la redécouverte des lois de Mendel sur la transmission héréditaire 5 en 1900, une science nouvelle, la “génétique des populations”, va retrouver toute l’importance de la notion de “sélection naturelle”. Les modèles mathématiques 6 proposés par Fisher, Haldane et Wright reçoivent la reconnaissance de la communauté scientifique en 1932. Ensuite seulement, des expérimentateurs feront de la génétique des populations naturelles une discipline “de terrain” ».
Les années 1940 à 1970, quant à elles, vont assister au mariage de la génétique des populations avec la zoologie, la botanique et la paléontologie, qui se regardaient jusqu’ici en chiens de faïence, et à la naissance de la « théorie synthétique de l’évolution ». Ses promoteurs, explique Guillaume Lecointre,« cherchent à décortiquer les mécanismes engendrant la biodiversité en partant des mécanismes décrits par la génétique des populations et en intégrant les savoirs des naturalistes sur les variations naturelles géographiques au sein des espèces et sur la spéciation».
La postérité
Autre aménagement apporté à la théorie de l’évolution : le modèle dit neutraliste, du généticien japonais Motoo Kimura. « Selon ce chercheur, dit Michel Veuille, la plupart des changements observés entre le génome des diverses espèces ne s’expliquent pas par la sélection naturelle, dont il admet cependant l’existence, mais par le hasard, qui modifie insensiblement la fréquence des variations d’une génération à l’autre. » Aux cours des dernières décennies, de nombreux autres chercheurs ont apporté de l’eau au moulin de la théorie synthétique de l’évolution et l’ont affinée. À commencer par les paléontologues Stephen Jay Gould et Niles Eldredge. Leur nouveau modèle, l’« évolution à équilibres ponctués », montre que la transformation des espèces s’opère par à-coups entrecoupés de longues plages de stagnation, souvent en réponse à des changements dans l’environnement. Pendant la phase « explosive », une petite population de « marginaux » s’isole de sa population souche en occupant un nouvel environnement. Après avoir prospéré, elle étend son territoire et remplace (éventuellement…) la population souche de départ par compétition interspécifique, comme chez les trilobites (des arthropodes marins) de l’ère primaire. « Ainsi interprète-t-on pourquoi, dans une série sédimentaire continue, une espèce stable durant plusieurs millions d’années se trouve brusquement supplantée par une autre espèce qui lui est apparentée »,commente Guillaume Lecointre.
Comparer le système nerveux des méduses à celui, plus complexe, d’autres animaux, aide à comprendre comment ce réseau est apparu au fur et à mesure de l’évolution.
©R. CHIORI
Certaines
structures qui
paraissent
handicapantes
sont liées à d’autres structures qui fournissent
des avantages
déterminants.
Associé, cette fois, à Richard Lewontin, Stephen Jay Gould corrige par la suite la vision trop « panglossienne »7 de la théorie synthétique. Gould et Lewontin font observer que « des variants désavantagés continuent d’apparaître en permanence et amènent les évolutionnistes à relativiser leur impression d’ “une nature bien faite”, précise Guillaume Lecointre. Par ailleurs, ils mettent en évidence que certaines structures qui paraissent handicapantes (tel l’accouchement par le clitoris chez les hyènes tachetées, qui provoque le décès d’une partie des nouveau-nés) sont en fait liées biologiquement à d’autres structures qui fournissent des avantages déterminants (comme l’agressivité des femelles), d’où leur maintien ».
Autre étape clé dans la sophistication continue de la théorie synthétique : la méthode mise au point dans les années 1950 par l’entomologiste allemand Willi Hennig pour reconstituer l’histoire évolutive des espèces, c’est-à-dire identifier leurs degrés de parenté et construire l’arbre de la vie, et ses applications informatisées dès les années 1970. Ce remaniement complet de la systématique (la science des classifications des organismes), couplée plus tard avec le séquençage massif des génomes, va permettre de « mettre sur le même “arbre du vivant” tout à la fois des champignons, des bactéries, des animaux… alors que, jusqu’ici, on ne pouvait classer entre eux que des vertébrés ou des végétaux », dit Hervé Le Guyader.
Les apports de l’embryologie
Dernier coup de booster en date donné à la théorie de l’évolution : l’essor de l’« évo-dévo », une discipline centrée sur l’identification des gènes à la base du développement embryonnaire, l’étude de leur répartition au sein du monde animal et leur comparaison. De quoi mieux interpréter, en particulier, les homologies d’organes entre grands groupes d’animaux. « Darwin aurait été séduit par la rencontre de l’embryologie, à laquelle il s’est beaucoup intéressé, avec la génétique par le biais de l’évo-dévo qui plonge le développement, et ses gènes associés, dans un cadre évolutif », fait remarquer Hervé Le Guyader.
Autant d’axes de recherche qui montrent que les idées pionnières du naturaliste anglais se sont énormément enrichies au cours du XXe siècle. « Les spécialistes de l’évolution ont aujourd’hui à leur disposition une grande palette de modèles et de mécanismes avec lesquels jouer pour rendre compte des phénomènes évolutifs,résume Michel Morange, professeur de biologie à l’UPMC et à l’ENS, directeur du Centre Cavaillès8. Leur travail ne consiste pas à tenter de falsifier la théorie darwinienne », mais à mettre à l’épreuve tel ou tel modèle de la galaxie darwinienne.
Le créationnisme, une dangereuse croisade contre Darwin
« Je ne suis pas que le chevalier blanc qui pourfend le créationnisme, bien qu’il faille traiter ce sujet », vous répond Pascal Picq, paléoanthropologue Collège de France, un brin agacé d’avoir à commenter une nouvelle fois les méfaits de la croisade que mènent aux États-Unis les milieux fondamentalistes protestants contre la théorie de l’évolution. « Ces Églises, qui professent que l’Univers et la Terre ont été créés par un dieu il y a environ 6 000 ans, ne cessent de gagner du terrain et visent à rien de moins qu’à installer une théocratie, dit-il en retrouvant tout son punch. L’Europe n’est pas à l’abri. Le regain de créationnisme auquel on assiste aujourd’hui ne constitue ni plus ni moins qu’une menace pour la laïcité et la démocratie. » Autre courant de pensée qui a le don d’ulcérer les évolutionnistes : le « dessein intelligent », un « néocréationnisme » qui se présente comme une science et affirme que certains faits de l’évolution (par exemple la formation de dispositifs structuraux et fonctionnels complexes comme l’oeil) seraient à jamais inexplicables par la science, et qu’il faut donc rechercher des causes non naturelles à leur survenue. « Le dessein intelligent invoque l’existence d’une “intelligence supérieure” pour expliquer la fabuleuse diversité du vivant », dit Pascal Picq. Comment repousser les assauts du créationnisme et du dessein intelligent ? En réhabilitant en priorité les concepts fondateurs de la théorie de l’évolution dans les programmes scolaires.
Notes
1.Unité CNRS/UPMC/Inserm.
2.Unité CNRS/MNHN/EPHE/UPMC.
3.Unité CNRS/Univ. de Lorraine.
4.Le libéralisme économique qui s’impose au XIXe siècle dans l’Angleterre victorienne accrédite l’idée que la libre concurrence (la compétition entre entreprises) et la liberté du travail et des échanges ne doivent pas être entravées.
5.Formulées par Johann Mendel, en religion Gregor Mendel (1822-1884), ces lois stipulent que les gènes (dont Mendel ignorait l’existence) provenant de chacun des deux parents contribuent pour part égale dans la descendance.
6.Ces modèles démontrent que des gènes dotés de petits avantages sélectifs peuvent atteindre une fréquence de 100 % dans la population.
7.Pangloss, dans Candide, de Voltaire, personnifie l’optimisme.
8.Unité CNRS/ENS.
https://lejournal.cnrs.fr/articles/charles-darwin-de-lorigine-dune-theorie
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