Classique : l'évolution de l'oeil

L’un des problèmes les plus ardus soulevés par Darwin concerne l’évolution des structures complexes, telles que l’oeil.

Dans l’origine des espèces, Darwin, en scientifique honnête, reconnaît une difficulté …

that the eye … could have been formed by natural selection seems, I freely confess, absurd to the highest degree

que l’oeil … ait pu se former par simple sélection naturelle semble, je le confesse librement, absurde au plus haut degré

… pour mieux proposer un scenario :

Yet reason tells me, that if numerous gradations from a perfect and complex eye to one very imperfect and simple, each grade being useful to its possessor, can be shown to exist; (…) then the difficulty of believing that a perfect and complex eye could be formed by natural selection, (…) can hardly be considered real.

Pourtant, la raison me dit que si l’on peut montrer qu’il existe de nombreuses petites étapes entre un oeil imparfait et simple et un oeil parfait et complexe, chaque étape pouvant être utile à son possesseur; (…) alors la difficulté à croire qu’un oeil parfait et complexe ait pu se former par la sélection naturelle (…) peut être surmontée

L’idée sous-jacente est une progression très lente dans l’évolution, chaque étape apportant de nouveaux avantages à l’animal, allant successivement dans le même sens. Ce n’est pas idée si évidente : quand un organe est très complexe, il est difficile d’imaginer qu’un organe beaucoup moins complet ait pu effectuer exactement la même fonction en moins efficace (pensez par exemple à ce que pourrait être un coeur en moins efficace …). En 1994, Nilsson et Pelger ont attaqué ce problème, et ont rendu l’intuition de Darwin plus quantitative en proposant un scénario pour l’évolution de l’oeil.


Comment l’oeil a-t-il pu évoluer ?

En guise d’illustration, on pourra se reporter à ce petit film illustrant le scénario de Nilsson et Pelger.

Nilsson et Pelger définissent une quantité qui sera améliorée au cours du temps par l’évolution et qui apportera un avantage sélectif aux animaux, ce qu’on appelle classiquement la “fitness”. Dans le cas de l’oeil, il s’agira de l’acuité visuelle de l’oeil, plus exactement la capacité à déterminer la direction des rayons lumineux. C’est une hypothèse assez forte : pendant des millions d’années, ils supposent que l’évolution a agi sur des yeux primitifs pour optimiser cette seule et unique fonction [1].

L’idée est alors de supposer qu’un organisme primitif disposait de cellules photosensibles en surface. La physique nous dit alors que les deux transformations suivantes améliorent l’acuité visuelle :
- soit créer une dépression pour invaginer les cellules photosensibles (en gros, gagner en profondeur de champ)
- soit réduire l’ouverture de l’oeil (pour faire un petit trou laissant passer un minimum de rayons lumineux pour chaque direction, comme le petit trou qu’on perce dans la chambre noire qu’on étudie au collège).
Nilsson et Pelger montrent que partant d’un oeil “plat”, il est bien plus efficace au début de créer une dépression pour mettre les cellules dans une cavité, jusqu’au moment où la “profondeur” de l’oeil est égale a sa largeur; à partir de ce moment, il est plus efficace de réduire la taille de l’ouverture par où passe la lumiere.

Le problème est que plus on réduit l’ouverture, moins il y a de la lumière qui passe dans l’oeil et plus l’image est bruitée : il existe donc une ouverture optimum de l’oeil pour laquelle il est impossible de gagner en acuité visuelle en changeant la forme de l’oeil. C’est le moment où une lentille devient nécessaire pour continuer à améliorer l’acuité. Nilsson et Pelger supposent que l’évolution agit pour modifier lentement l’indice de réfraction à la surface de l’oeil. Même une lentille de très mauvaise qualité accroît l’acuité visuelle : une très mauvaise lentille est toujours plus efficace que pas de lentille du tout. Ils montrent également que la lentille doit être au début ellipsoidale compte-tenu de la forme optimale de l’oeil à ce stade. Une fois qu’une lentille existe, on peut encore améliorer l’acuité visuelle en rendant l’oeil hémispherique et la lentille sphérique, comme on peut l’observer chez les poissons et les céphalopodes.

Résumé de la séquence :

cellules photosensibles -> invagination -> réduction de l’ouverture -> lentille -> lentille ellipsoidale-> lentille et oeil sphérique

Notez que le chemin pour aller vers un oeil “moderne” n’est pas direct : l’oeil converge d’abord vers une forme précise, puis on crée une lentille, et l’oeil et la lentille doivent de nouveau changer de forme ensemble pour maximiser l’acuité visuelle. La forme finale de l’oeil est contrainte par l’ évolution de la lentille (et n’est pas la forme intermédiaire sans lentille).

Nilsson et Pelger proposent alors une estimation du temps pour évoluer un oeil. En supposant un incrément de chaque quantité physique de 1% par étape (taille de l’oeil, invagination, etc …), ils comptent environ 1800 étapes pour passer des cellules photosensibles à un oeil moderne. En prenant en compte différents paramètres de l’ évolution, ils estiment qu’en réalité chaque paramètre change de 0.005 % par génération, soit “seulement” 400 000 générations pour évoluer un oeil complet, et autant d’années en supposant un temps typique de génération d’un an pour les animaux aquatiques. Cela explique qu’on puisse observer des yeux, structures complexes s’il en est, chez les animaux primitifs du Cambrien : une fois les cellules photosensibles acquises, la direction est tracée et l’évolution de l’oeil est extraordinairement rapide !

Pour conclure, ce travail est selon moi remarquable sur deux aspects :

  • d’abord il fournit un scénario d’évolution de l’oeil basé sur des considérations purement physiques. Ce scénario pourrait potentiellement être vérifé par l’observation de fossiles. De plus, il permet de “quantifier” plus précisément l’intuition de Darwin
  • d’un point de vue évolutif, il montre que des structures complexes ne demandent pas forcément beaucoup de temps pour évoluer. L’évolution est assez puissante pour façonner des organes fonctionnels très rapidement, ce qui explique notamment pourquoi certaines transitions évolutives sont si rapides…

Référence :
Nilsson & Pelger, A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve.Proc. Biol. Sci .1994 Apr 22;256(1345):53-8

[1] Ce n’est pas toujours le cas : on peut penser qu’une nouvelle fonction évolue en détournant l’usage d’une fonction existante. Un bon exemple est l’évolution de l’aile : l’aile des oiseaux ou des chauve-souris est une variation/réorganisation de la patte des animaux, alors que la fonction de l’aile n’a rien à voir avec la fonction de la patte.

26 Responses to “Classique : l'évolution de l'oeil”

  1. JF Says:

    ” d’abord il fournit un scénario d’évolution de l’oeil basé sur des considérations purement physiques. Ce scénario pourrait potentiellement être vérifé par l’observation de fossiles. ”

    Des fossiles d’oeil (ou de tissus mous de façon générale), c’est mal barré…

  2. all Says:

    Ce qui donnait la fièvre à Darwin quand il pensait à l’oeil était la profonde dissonance avec sa théorie, qu’il ne pouvait surmonter.
    La théorie de l’évolution repose sur trois hypothèses et une conclusion :
    Si les êtres vivants varient et que ces variations conditionnent leur capacité à survivre ;
    Si parmi les espèces qui survivent, certaines d’entre elles produisent plus de descendances ;
    Si les survivants transmettent leurs caractéristiques aux générations suivantes ;
    Alors les caractéristiques qui les ont aidés à survivre deviendront de plus en plus communes au cours des générations.
    On constate que l’oeil est présent chez toutes les espèces animales, depuis les premiers fossiles jusqu’à nos jours. Or la théorie nous dit que l’évolution est un chaos qui s’ordonne par l’effet du hasard : comment expliquer alors qu’on retrouve toujours l’oeil comme même résultat au hasard ?
    Poser cette question est déjà se poser comme finaliste et monter sur le bucher avec les créationnistes.

    “400 000 générations pour évoluer un oeil complet” = 400.000 mutations aléatoires qui aboutissent toujours au même résultat, à travers les âges et les espèces.

  3. Benjamin Says:

    @all: Il me semble que l’oeil n’est pas présent chez toutes les espèces animales. De plus, les yeux des sangsues, des méduses, des insectes et des humains sont très différents, allant du paquet de cellules photosensibles à l’oeil avec cristallin et cornée en passant par les yeux à facettes. Il y a donc eu convergence, qui s’explique par une raison simple: le monde visuel est plein d’informations utiles. Même certaines bactéries (non-photosynthétiques) ressentent la lumière! Ceci me fait penser qu’une grande partie du chemin évolutif était accomplie assez tôt, à savoir l’invention du photorecepteur moléculaire, et qu’il ne restait “plus qu’à ” inventer les cellules et la structure qui allaient autour.

  4. JF Says:

    all: “comment expliquer alors qu’on retrouve toujours l’oeil comme même résultat au hasard ?”

    Sélection, non ? Les 400 000 mutations ont pu conduire, ou ont conduit, à un nombre colossal de variations. Mais à chaque fois, seule la meilleure a été sélectionnée et les autres ont disparu, et on ne l’e voit pas. C’est un exemple classique de proba conditionelle : “100 % des gagnants ont tenté leur chance”

  5. all Says:

    @ JF qui a écrit “seule la meilleure a été sélectionnée et les autres ont disparu,”

    Combien “d’autres”, qui représentent combien de tirages et combien de millions d’années faut-il pour gagner ? Pourquoi est-ce toujours l’oeil et l’image cérébrale qui sont le gros lot ?

    On peut dire aussi que le mot “hasard” est l’expression de notre ignorance.

    @ benjamin : tu fais un raisonnement circulaire, le “monde visuel” est apparu avec l’oeil et le système nerveux (si primitifs soient-ils) ; les informations (stimuli) disponibles dans l’environnement existent indépendamment et ne se résument pas aux longueurs d’onde de l’IR aux UV.

  6. Benjamin Says:

    Le monde visuel n’est pas apparu avec l’oeil! la lumière représentait une source d’énergie bien avant d’être une information; elle en est vite devenue une (lumière = organismes photosynthétiques à brouter), mais aussi un indicateur de confinement (lumière = air libre)…

  7. Tom Roud Says:

    Merci pour vos commentaires …
    @ JF 1 : c’est toi le spécialiste, mais on pourrait néanmoins avoir des informations sur la forme de l’oeil disparu ?
    @ all 1 :
    L’évolution n’est pas du tout un chaos car il y a sélection : ici sélection allant dans le sens de l’amélioration de l’acuité visuelle. Si le moteur de l’évolution est aléatoire, le processus de sélection favorise certaines étapes, qui empilées les unes sur les autres aboutissent à l’oeil. Chaque étape du scénario présenté par Nilsson et Pelger améliore l’acuité visuelle, c’est pour cela qu’elle a (peut-être) été sélectionnée, et c’est pour cela que l’évolution est dans une certaine mesure prédictible.
    @ Benjamin :
    - l’un des arguments de Nilsson et Pelger, c’est que chacune de ses étapes se retrouve chez une espèce ou une autre. Pour aller au bout, il faut développer un système nerveux qui puisse aussi utiliser efficacement l’oeil.
    - Notons par ailleurs que nous avons des protéines sensibles à la lumière dans toutes les cellules de notre corps (protéine CRYPTOCHROME, au coeur des horloges circadiennes).
    - lorsqu’il y a convergence évolutive, cela signifie que l’évolution doit être quelque part prédictible (puisqu’elle a donné le même résultat plusieurs fois) : c’est pour cela aussi que ce papier est assez significatif à mon avis, car il explique pourquoi on aboutit toujours au même résultat
    - certains gènes comme Pax6 sont effectivement très conservés, ainsi que les gènes autour : ces mini réseaux génétiques font partie des kernels proposés par Eric Davidson (http://tomroud.owni.fr/2007/03/01/les-noyaux-de-lheretique-docteur-davidson/ )
    @ JF 2 : voilà !
    @ all :
    -”Combien “d’autres”, qui représentent combien de tirages et combien de millions d’années faut-il pour gagner ? Pourquoi est-ce toujours l’oeil et l’image cérébrale qui sont le gros lot ?”

    Parce que avoir un oeil permet de gagner de l’information sur le monde extérieur, donc représente un avantage évolutif certain. Vous ne parlez que du hasard en oubliant la sélection naturelle. “L’ignorance” dont vous parlez, elle est là, comme chez beaucoup d’anti évolution qui oublient sciemment on non le rôle de la sélection.
    ( voir ici l’exemple Fred Hoyle :

    http://tomroud.owni.fr/2006/09/26/the-ultimate-boeing-747/ )

    - non non, pas besoin de signaux nerveux pour percevoir la lumière : les cyanobactéries par exemple ont aussi des horloges circadiennes. Après, ce qui fait la différence de complexité entre les yeux, c’est effectivement le système nerveux qu’il y a derrière. Une amibe n’a pas besoin d’un oeil très sophistiqué. D’ailleurs, vous noterez que cela va plutôt dans le sens de la théorie de l’évolution : si un animal très primitif avait un oeil très compliqué, il y aurait de quoi s’interroger, mais ce n’est pas le cas…

  8. all Says:

    “L’évolution n’est pas du tout un chaos car il y a sélection : ici sélection allant dans le sens de l’amélioration de l’acuité visuelle”
    “lorsqu’il y a convergence évolutive, cela signifie que l’évolution doit être quelque part prédictible”

    @Tom Roud : l’évolution à un sens ; elle est prédicitible —> c’est justement ces arguments qui sont réjetés par la théorie néo darwinienne.

  9. Tom Roud Says:

    @all : “l’évolution à un sens ; elle est prédicitible —> c’est justement ces arguments qui sont réjetés par la théorie néo darwinienne.”

    Non, pas du tout. La meilleure preuve c’est cet article de Nilsson et Pelger : ils montrent justement que l’évolution de l’oeil est dans une certaine mesure prédictible avec de pures considérations darwiniennes. Les biologistes ont tendance à dire que l’évolution “optimise” les objets biologiques. Dans ce cas, théoriquement, on peut savoir a priori où va mener le processus d’optimisation (il suffit juste de savoir la fonction à optimiser a priori, et c’est ce que montre l’exemple de l’oeil ici).

    Cela ne veut pas dire que toute l’évolution est prédictible, loin de là, mais tout le travail est de trouver ce qui est prédictible ou pas.

    Cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas d’aléatoire non plus : l’aléatoire génère la variabilité, mais ce qui oriente l’évolution est le processus de sélection. La sélection naturelle est un concept beaucoup plus puissant que ne le croient les adversaires de la théorie de l’évolution.

    Sur le même sujet, voir ce billet :
    http://tomroud.owni.fr/2007/07/18/essai-des-contraintes-de-levolution/

  10. Expected Value Says:

    Est-ce que tu crois qu’une experience puisse etre tentee pour verifier ce genre de theorie? Je pense en particulier a des bacteries ou un nombre astronomique de generations doit etre possible. Dans ce cas il faut trouver un autre composant assez complexe et soumettre la population a un changement brutal a t=0. Et on regarde ce qui se passe…
    Il restera toujours la question primordiale: comment l’organe original (aussi primitif soit il) etait la pour commencer?

  11. Tom Roud Says:

    @ Expected Value : les expériences d’évolution dans le labo sont la nouvelle mode actuellement; pour l’instant rien de très frappant n’est sorti car les échelles de temps d’évolution sont assez longues. Ce que les gens font aussi, c’est regarder l’évolution des souches bactériennes soumises à des antibiotiques depuis 50 ans (on a beaucoup de données et là encore on arrive à voir des trucs, je pensais faire d’abord un billet là-dessus en fait mais parler d’abord de l’oeil me paraissait plus approprié).

    Pour l’organe primitif, la seule hypothèse initiale est l’existence d’un patch de cellules photosensibles. Comme l’a expliqué Benjamin, des cellules individuelles photosensibles sont apparues très tôt dans l’évolution, cela ne me paraît pas un saut qualitatif plus grand d’évoluer un patch photosensible que de passer de l’unicellularité à la multicellularité.

    Edit 2:47 : il y a aussi les fameuses expériences de “mutator” de Miroslav Radman où on voit comment les bactéries stressées accélèrent leur évolution pour s’adapter au plus vite. Je ne sais pas s’ils ont essayé de “prédire” l’évolution des bactéries dans ces expériences.

  12. ICE Says:

    salut,
    sympa, ce post et cette discussion…
    ca me rappelle un film avec PH Gouyon qui disait que la grande question en évolution, ce serait de savoir si en recommancant le monde depuis le début, on obtiendrait aujourd’hui a peu près les memes structures vivantes (la part du hasard et de la nécessité, quoi…).
    allright, donc la théorie de l’évolution “prédit” peu ou prou l’évolution de l’oeil (du moins elle l’explique)…. mais pour prendre un autre exemple, et c’est l’histoire des bactéries stressées qui m’y fait penser, si je me rappelle bien l’évolution a bcp de mal a expliquer l’apparition de la reproduction sexuée (par rapport à l’asexuée) ? (peut-être tu as dejà posté la -dessus…) – des histoires d’avantage à long terme et au niveau populationnel, par rapport à une sélection individuelle et à court-terme….

  13. Benjamin Says:

    Pour ce qui est des mutateurs chez les bactéries (je connais bien cette équipe), le résultat de l’évolution est prédictible: il s’agit souvent d’une résistance à un antibiotique. Bien sûr, c’est prédictible car il existe une pression de sélection connue, les bactéries mutatrices n’évoluent pas par seule dérive.

  14. Tom Roud Says:

    @ ICE : pour l’évolution de la sexualité, j’avais écrit un billet au titre racoleur il y a deux ans :
    http://tomroud.owni.fr/2006/02/18/pourquoi-le-sexe-est-bon/
    En gros, il s’agit de daphnies qui sont passées de reproduction sexuée à asexuée : on s’aperçoit alors qu’elles accumulent des mutations délétères. A contrario, la reproduction sexuée apporte donc un avantage sélectif puisqu’elle “nettoie” celles-ci. On a d’ailleurs ici un bon exemple de subtilités de l’évolution : pourquoi les daphnies ont-elles changé de mode de reproduction alors que c’est clairement mauvais sur le long terme ? Peut-être parce qu’il y a eu à un moment une pression sélective très forte (genre plus de mâles pour X ou Y raisons), peut-être par simple dérive génétique …

    @ Benjamin : je pense que la question suivante est la reproductibilité de la résistance. Si tu fais la même expérience plusieurs fois, est-ce que tu obtiens le même mécanisme de résistance ?

  15. ICE Says:

    D’accord, la reprod sexuée avec la méiose, “répare”. IL y a avantage sélectif. Mais l’avantage se situe, pour moi, au niveau de la population, et sur le long terme: c’est ca qui me pose pb. La pressions de sélection, pour moi, s’exerce sur l’individu, et dans l’instant: les individus qui se reproduisent de façon asexuée, donc plus vite, exploitent mieux le milieu et le colonisent. Même si une reprod sexuée apparait (et permet -à quelle échelle de temps ? – de limiter l’accumulation des mutations ), elle devrait être contre-selectionnée dans l’immédiat (a moins que le sexe/recombinaison génétique soit apparu à une époque où l’environnement était hautement mutagène, il y a qq milliards d’années).
    Bon évidemment, tout ca est très théorique, le sexe n’est certainement pas “apparu” comme ca…

  16. david Says:

    > ICE, une approche ne reposant pas du tout sur la biologie peut donner de forts arguments pour la reproduction sexuee. Par exemple, d’un point de vue “theorie de l’information”, la reproduction sexuee permet d’acquerir une beaucoup plus grand quantite d’information, a la base d’un modele relativement simple (voire simpliste).

    Le chapitre “Why have sex: Information acquisiation and evolution” du bouquin de Mc Kay explique tres clairement ce type de raisonnement:

    http://www.inference.phy.cam.ac.uk/mackay/itila/book.html

  17. Tom Roud Says:

    Pour la sexualité, un bon candidat d’étude est la levure qui a des cycles de vie haploides et diploides (avec sexualité).
    Je spécule, mais je dirais que la sexualité permet d’accélérer l’adaptation en :
    - doublant la taille du génome, ce qui permet de “faire des essais” plus facilement (on a plus de chances d’avoir une copie valide de chaque gène)
    - recombiner les avantages sélectifs différents entre deux individus (c’est le crossing-over des algorithmes génétiques)

    Peut-être que les événements de duplication complète du génome sont aussi liés à la sexualité ?

  18. Benjamin Says:

    Pour l’évolution de la sexualité, je vous recommande les récents travaux de Meselson. En deux mots, il étudie les rotifères bdelloides, de petis animaux qui ont la particularité de s’être débarrassé de la reproduction sexuée il y a des millions d’années (ils semblent être les seuls; la parthénogénèse des autres espèces est en général un phénomène récent). Observation troublante: les rotifères ont des paires de chromosomes et un semblant de méiose; or, il n’ont pas de transposons, d’éléments génétiques mobiles qui empoisonneraient bien vite le génome. Hypothèse: un des avantages du sexe serait de fournir l’occasion de se débarrasser des transposons, et les rotifères auraient trouvé le moyen de faire sans, gardant ainsi le beurre et l’argent du beurre.

    Quant aux de bactéries mutatrices, l’issue de l’évolution est prédictible et reproductible; c’est uniquement une affaire de statistiques, suivant le nombre de mécanismes différents et leurs probabilités respectives. Compte tenu du nombre de bactéries, de générations et du taux de mutations, les bonnes mutations finissent par arriver.

  19. Beber Says:

    Je n’ai pas les références en tête, mais il me semble que cette théorie de l’évolution de l’oeil proposait des étapes qui ont été découvertes à postériori dans la nature.
    Pour répondre à all, qui s’étonne qu’on tombe toujours sur le même résultat, il y a plusieurs réponses.
    La première est que le principe de l’évolution est justement d’avoir des comportements locaux aléatoires qui donnent un comportement global émergeant complètement déterministe. C’est pour cela que l’on a pu par exemple s’inspirer de l’évolution pour créer les algorithmes génétiques en informatique, qui ont pour but de trouver la réponse optimale, et donc déterministe, à un problème complexe, en effectuant des opérations aléatoires.
    La seconde est qu’on n’arrive dans ce cas, pas toujours à la même solution. L’oeil des insectes et extrêmement différent de celui des humains. Et même au sein des mammifères, il y a de grandes différences entre les différents yeux.

  20. Simon Says:

    Pensée du matin (pensée pas futin), mais qui dit besoin de reproduction dit aussi mort de l’organisme (au niveau des cellules comme de l’individu). La reproduction permet de partir avec un pool cellulaire neuf, et la mort permet de “faire le ménage” dans les pools trop dégradés. Donc j’imagine que tout en étant la contrainte menant la vie à l’évolution, la mort contrôlée fait aussi parti des acquisitions évolutives à travers les mécanismes de destruction cellulaire (je préfère ne pas étendre ce concept à une population d’individus). une sorte d’Ouroboros.

    J’ai pas les neurones très frais ce matin, donc je m’excuse si le vocabulaire ou les idées semblent primaires, mais si certains pouvaient élaborer.

  21. Tom Roud Says:

    @ Beber : Nilsson et Pelger affirment dans leur papier que toutes les étapes intermédiaires qu’ils prédisent existent dans la nature, donc cela confirme ce que tu dis.
    Sinon, évidemment, l’approche est “globale”, négligeant tout un tas d’autres contraintes, et ne donne qu’une idée générale de ce qui se passe (à l’ordre 0). Après, pour la comparaison entre les espèces, d’autres choses rentrent en ligne de compte : par exemple l’eau est un milieu beaucoup plus absorbant que l’air, avec un indice de réfraction très différent (cela compte pour le passage de la lumière dans l’oeil), et cela joue aussi sur la forme des lentilles.

    @ Simon : Je pense que cela se tient, et je suis persuadé que quelqu’un a déjà proposé un truc de ce genre en biologie évolutive. De toutes façons, aucun organisme n’est éternel, ne serait-ce que parce qu’on risque toujours de se faire bouffer par autrui. J’imagine donc qu’il est plus “rentable” d’un point de vue évolutif de se reproduire en individus jeunes et innovants puis de mourir plutôt que de chercher à survivre à tout prix. Cela dit, ton idée irait bien avec la théorie du gène égoiste, qui lui a tout intérêt à ce que l’individu mette toute son énergie à se reproduire plutôt qu’à s’accrocher à la vie.
    Moins gore, mais il est vrai que nous autres vertébrés supérieurs avons perdu la faculté de régénérer nos membres, contrairement aux amphibiens (sans parler des planaires capables de se régénérer entièrement), ce qui va dans le même ordre d’idée.

  22. Xochipilli Says:

    Intéressant comme discussion!

    Le calcul de la vitesse de l’évolution me pose quand même question: supposons que sur une génération il y ait une chance sur 1000 qu’un organe complexe comme l’oeil ait une mutation fonctionnelle forte (c’est déjà beaucoup me semble-t-il).
    Il faudrait que 5% de ces mutations soit positives pour arriver à une vitesse de 0,005% de mutation positive par génération. Un peu comme si en tripotant au hasard une montre d’horloger on avait 5% de chance d’améliorer clairement son fonctionnement.

    Mais surtout ce raisonnement n’explique pas la très grande vitesse d’évolution de certains organes -le cerveau par exemple- des grands animaux, qui sont à la fois extrêmement évolués (donc plus difficiles à améliorer en procédant aléatoirement) et ayant peu de descendants à chaque génération (donc un “potentiel de mutations” plus faible). Je suppose qu’il faut dans ce cas faire appel à d’autres théories comme celle des grands équilibres ponctués impliquant des séries de mutations brutales et rapides…

  23. charles darwin Says:

    Hello Tom,

    l’exemple du coeur me semble pas forcement le mieux choisi. En effet, il est bien connu que le coeur de nos ancetres a connu au moins une evolution qui a grandement ameliore son efficacite : la separation des ventricules gauche et droit, separant ainsi les flux de sang pauvres et riches en oxygene. Nos amis les amphibiens, qui n’ont pas cette chance, nous envient grandement nos performances cardiaques…..

  24. Tom Roud Says:

    @ Xochipili :
    Je ne suis pas sûr de comprendre ce que tu veux dire. Le changement de 0.005% correspond au changement moyen par génération d’un paramètre (par exemple la taille). Si tu regardes la distribution de la taille dans la population humaine, tu obtiens une dispersion énorme (typiquement disons 1m à 2m30), donc je n’ai aucun mal à imaginer que si les “grands” ont un avantage sélectif, la taille moyenne de la population peut largement changer de 0.005% par génération (de l’ordre de 0.1 mm par génération pour la taille, soit 2000 ans pour un pauvre gain d’un centimètre !). Si on regarde le changement de la taille des poissons en quelques générations, on s’aperçoit que la surpêche a explicitement sélectionné des poissons beaucoup plus petits en quelques générations.

    Pour la remarque sur le cerveau, cela dépend de l’avantage sélectif de la mutation. Le calcul de Nilsson et Pelger minimise sciemment l’avantage sélectif car ils voulaient avoir une estimation “pessimiste”.

    @ Charles,
    je suis très honoré de votre visite !
    merci pour la précision sur le coeur.

  25. Segador Says:

    Salut à tous,

    c’est un débat très passionné et passionnant que celui de la recherche de l’origine de la vie et l’évolution de celle-ci. Je m’y intéresse depuis peu.

    Une chose me frappe, par rapport à cet article. j’ai lu que différentes expériences faites sur des bactéries ont montré que ce que nous pouvions nommer évolution était en fait des pertes d’information, qui pouvaient amené une bactérie ou un microbe à être résistant à certaines molécule (puisque ces dernières ne peuvent plus réagir avec celles de la bactérie), ou alors à débloquer une fonction qui existait déjà mais qui n’était pas forcément active.
    Le fait, apparemment, semble dire que des évolutions sont possibles, certes, mais:
    - qu’elles résultent de pertes d’information
    - agissent sur des fonctions déjà présentes

    De deux choses l’une donc. Soit l’évolution “ralenti”, voir s’arrête et on assiste à une dégénérescence, puisque les évolutions que nous observons résultent de pertes d’information et non pas d’ajout, donc il ne peut pas y avoir gain de complexité. Soit il n’y a pas eu de macroévolution.

    J’aimerais avoir vos avis sur ces arguments que je souhaiterais approfondir, d’un point de vue comme de l’autre.

  26. Tom Roud Says:

    @ Segador : c’est un argument classique des opposants de l’évolution, qu’on ne peut pas “créer” de nouvelles choses en somme, qu’il n’y a que dégradation de l’information et jamais création.
    Un très bon contre-exemple est constitué par les duplications génomiques (voir par exemple ce billet ). Au cours de l’évolution, il arrive que des gènes, voire des génomes tout entier, se dupliquent. Evolutivement, l’avantage est qu’on a deux copies du même gènes, si bien qu’une copie va jouer le rôle “classique” du gène ancestral, tandis que l’autre copie est libre d’évoluer librement et va acquérir de nouvelles fonctions.
    Un exemple plus particulier “d’invention” de l’évolution est la protéine bicoid, cruciale pour le développement de la mouche, qui est une duplication d’un gène Hox, qui a a elle toute seule coopté le rôle joué par plusieurs protéines ancestrales (otx, Hb …).


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