Fautes de frappe et grand tri : comment le vivant se diversifie et évolue

Ton oncle avale un grand bol de lait sans souci, alors que ta meilleure amie a mal au ventre dès qu'elle en boit un verre. Pourtant, tous les bébés digèrent le lait de leur mère. Pourquoi certains adultes le digèrent-ils encore ? Pour le comprendre, il faut découvrir d'où vient la diversité des êtres vivants et comment les espèces se transforment au fil des générations.

1. Les mutations : des fautes de frappe dans l'ADN

Avant chaque division, une cellule recopie ses 3 milliards de lettres d'ADN. La copie est très précise, mais pas parfaite : parfois, une lettre est remplacée, supprimée ou ajoutée. C'est une mutation ; elle crée un nouvel allèle d'un gène.

Les mutations sont :

• rares : chaque bébé porte quelques dizaines de mutations nouvelles sur ses milliards de lettres ;
• aléatoires : une mutation n'apparaît pas parce qu'elle serait utile ;
• plus fréquentes en présence d'agents mutagènes : rayons UV du soleil, fumée de tabac, rayonnements radioactifs.

Attention : seule une mutation présente dans une cellule reproductrice (ou dans la cellule qui la fabrique) peut passer aux enfants. Un coup de soleil peut provoquer des mutations dans ta peau, parfois à l'origine d'un cancer, mais elles ne se transmettront pas à tes enfants.

2. Le brassage : de nouvelles combinaisons

La méiose tire au hasard un chromosome de chaque paire, puis la fécondation réunit deux gamètes pris au hasard. Ce brassage ne crée pas de nouveaux allèles, mais de nouvelles combinaisons d'allèles. Les mutations fournissent les pièces, le brassage les mélange : chaque individu est génétiquement unique.

3. La sélection naturelle : le milieu fait le tri

Exemple 1 : le lait. Chez les mammifères, la fabrication de la lactase, l'enzyme qui digère le sucre du lait, s'arrête après le sevrage. Il y a quelques milliers d'années, une mutation apparue par hasard chez certains humains a maintenu la lactase active à l'âge adulte. Chez les éleveurs, le lait était une nourriture précieuse, surtout lors des disettes : les porteurs de l'allèle survivaient mieux et avaient plus d'enfants, qui en héritaient. Génération après génération, l'allèle est devenu fréquent. Aujourd'hui, la grande majorité des adultes d'Europe du Nord digèrent le lait, contre une petite minorité en Asie de l'Est, où l'élevage laitier était rare.

Exemple 2 : les moustiques du Languedoc. Depuis la fin des années 1960, on traite aux insecticides les moustiques de cette côte. Des allèles de résistance, apparus par mutation, y sont devenus fréquents, mais sont restés rares dans l'arrière-pays non traité. Et en hiver, sans insecticide, les moustiques résistants survivent moins bien : un même allèle peut être avantageux dans un milieu et désavantageux dans un autre.

La logique de la sélection naturelle, décrite par Charles Darwin en 1859 :

1. les individus d'une population diffèrent, et ces différences sont héréditaires ;
2. dans un milieu donné, certains survivent et se reproduisent mieux ;
3. leurs allèles deviennent plus fréquents à la génération suivante.

Ce n'est pas l'individu qui change pour s'adapter : c'est la population qui se transforme. Accumulés sur des millions d'années, ces changements peuvent aboutir à de nouvelles espèces.

4. La parenté des espèces : chercher l'ancêtre commun

Comment savoir qui est cousin de qui ? On compare les caractères partagés, hérités d'un ancêtre commun.

Exemple 3 : la chauve-souris est-elle plus proche de l'oiseau ou de l'humain ? Elle vole comme le moineau… mais ses ailes sont une peau tendue entre des doigts très allongés, alors que celles de l'oiseau portent des plumes : ces deux ailes sont apparues séparément. En revanche, elle a des poils et des mamelles, comme toi, hérités d'un ancêtre commun à tous les mammifères. Elle est donc plus proche parente de l'humain que du moineau.

Les êtres vivants se rangent ainsi en groupes emboîtés : les mammifères font partie des tétrapodes (quatre membres), eux-mêmes inclus dans les vertébrés. Plus deux espèces partagent de caractères hérités, plus leur ancêtre commun est récent ; la comparaison de l'ADN le confirme.

Et l'humain ? Il ne descend pas du chimpanzé : tous deux descendent d'un ancêtre commun qui vivait en Afrique il y a environ 7 millions d'années. Le chimpanzé est notre cousin.

À retenir

• Une mutation est une modification rare et aléatoire de l'ADN qui crée un nouvel allèle ; seules celles des cellules reproductrices se transmettent.
• Le brassage (méiose + fécondation) crée de nouvelles combinaisons d'allèles : chaque individu est unique.
• Sélection naturelle : les porteurs d'allèles avantageux dans un milieu donné laissent plus de descendants, et ces allèles deviennent plus fréquents.
• Les espèces actuelles sont apparentées : partager des caractères hérités révèle un ancêtre commun.

★ Pour aller plus loin

La sélection n'est pas le seul moteur de l'évolution. Dans une petite population, le hasard seul peut faire disparaître ou répandre un allèle, utile ou non : c'est la dérive génétique. Elle explique pourquoi certaines maladies génétiques rares sont plus fréquentes sur des îles longtemps isolées.

Darwin ignorait tout des gènes et de l'ADN ! Il a construit sa théorie en observant des pigeons d'élevage, des fossiles et des animaux d'îles lointaines.

L'évolution s'observe même en direct : depuis 1988, le biologiste Richard Lenski cultive des bactéries au laboratoire. Après des dizaines de milliers de générations, une lignée a acquis une capacité nouvelle : se nourrir d'une substance que ses ancêtres ne savaient pas utiliser.

Sources pour creuser

• Jean-Baptiste de Panafieu et Patrick Gries, Évolution (Xavier Barral) : un magnifique livre de photographies de squelettes, à feuilleter.
• Hervé Le Guyader et Guillaume Lecointre, Classification phylogénétique du vivant (Belin) : la référence, pour les plus motivés.
• Chaîne YouTube DirtyBiology : cherche ses vidéos sur l'évolution et la sélection naturelle.
• lumni.fr : rubrique SVT Troisième, « Biodiversité et évolution ».
• mnhn.fr : le site du Muséum national d'Histoire naturelle, et sa Grande Galerie de l'Évolution à Paris.