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L'évolution et les niveaux de sélection

L'évolution et les niveaux de sélection


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En lisant « L'évolution et les niveaux de sélection » d'Okasha, il parle du « problème des niveaux de sélection ». Il y a un petit problème avec ce chapitre d'ouverture car, alors qu'il explique pourquoi le problème des niveaux de sélection est un problème, il ne définit pas ce que les niveaux de problème de sélection est.

La première ligne du livre…

« Le problème des niveaux de sélection est l'un des plus fondamentaux de la biologie évolutive, car il découle directement de la logique sous-jacente du darwinisme. Le problème peut être vu comme le résultat de trois facteurs… »

Je pense que ce qu'il entend par "problème des niveaux de sélection", c'est que la sélection agit à plusieurs niveaux, et ce qui est adaptatif à un niveau peut être inadapté à un autre. Par conséquent, nous ne pouvons pas définir la sélection comme agissant à un seul niveau, et l'étudier en tant que tel est susceptible de conduire à des conclusions erronées - étudier la sélection n'est pas un processus simple. Quelqu'un peut-il fournir une définition ferme de ce qu'Okasha, et la communauté en général sur le sujet, entendent par le "problème des niveaux de sélection" ?

(Remarque : les facteurs sont la nature abstraite des principes de sélection, la nature hiérarchique de l'organisation biologique et le processus d'adaptation via la sélection naturelle).


Reeve et Keller dans le premier chapitre de Niveaux de sélection en évolution (Princeton Univ. Press, 1999) semblent aborder cette question dans le deuxième élément du paragraphe suivant.

Le but de ce volume est d'échantillonner les recherches théoriques et empiriques actuelles sur (1) comment la sélection naturelle parmi les unités biologiques de niveau inférieur (par exemple, les organismes) crée des unités de niveau supérieur (par exemple, les sociétés), et (2) étant donné que plusieurs niveaux exister, comment la sélection naturelle à un niveau biologique affecte la sélection à des niveaux inférieurs ou supérieurs [gras ajouté]. Ces deux problèmes constituent ensemble ce que Leigh (chap. 2) appelle le « problème fondamental de l'éthologie ». En effet, comme Leigh le suggère en outre, ils pourraient être considérés conjointement comme le « problème fondamental de la biologie », lorsque les gènes et les organismes sont également inclus en tant que niveaux adjacents dans la hiérarchie biologique. Cette généralisation a la propriété souhaitable de supprimer immédiatement le fossé conceptuel de longue date entre les biologistes des organismes et les biologistes moléculaires.

Les auteurs proposent des définitions de fitness qui tiennent compte des relations hiérarchiques (le niveau de problème de sélection) en considérant l'effet d'un trait (népotisme chez les insectes sociaux) sur des niveaux biologiques « adjacents », tels que l'individu et la colonie.

En mesurant ce qu'ils appellent la « force de fitness absolue », ils proposent d'éclipser ce qu'ils considèrent comme un débat fallacieux sur le niveau fondamental de sélection (les gènes contre les individus, disons).

Un aspect quelque peu surprenant de leur discussion émerge ici :

"Il est toujours embarrassant de lire des déclarations inexactes… que les grenouilles doivent produire de nombreux œufs pour assurer la survie de l'espèce parce que les têtards subissent des taux de prédation extrêmement élevés, ou que les loups ont développé des parades ritualisées pour établir des hiérarchies de dominance parce que les combats physiques seraient trop désavantageux pour l'espèce. Ces déclarations naïves trahissent une incompréhension généralisée et persistante du niveau auquel la sélection naturelle opère le plus souvent. "

Leur point est que de telles déclarations se concentrent sur le mauvais niveau de sélection (groupe), et qu'une sélection plus forte peut se produire au niveau individuel ; leur argument global étant que les deux niveaux doivent être pris en compte.

Je ne peux pas présenter cela comme une « définition communautaire », mais cela peut être un exemple représentatif.


9.2 : Darwin, Wallace et la théorie de l'évolution par sélection naturelle

  • Une contribution de Suzanne Wakim et de Mandeep Grewal
  • Professeurs (biologie moléculaire cellulaire et science des plantes) au Butte College

Le Grand Canyon, illustré à la figure (PageIndex<1>), est une icône américaine et l'une des merveilles du monde naturel. C'est aussi un témoignage du passé. Regardez les couches rocheuses dans l'image. Si vous deviez descendre un sentier jusqu'au fond du canyon, à chaque descente, vous feriez un pas en arrière dans le temps. C'est parce que les couches inférieures de la roche représentent le passé plus lointain. Les couches rocheuses et les fossiles qu'elles contiennent témoignent de la préhistoire de la région et de ses organismes sur une période de 2 milliards d'années. Bien que Charles Darwin n'ait jamais visité le Grand Canyon, il a vu des couches rocheuses et des fossiles dans d'autres parties du monde. Ils ont été une source d'inspiration pour sa théorie de l'évolution. La théorie de Darwin a secoué le monde scientifique. Dans ce concept, vous lirez pourquoi.

Figure (PageIndex<1>): Grand Canyon


Introduction

Le changement climatique affecte divers aspects de la biodiversité à travers la planète (par exemple, [1, 2]). En particulier, des changements dans les distributions phénotypiques au sein des populations sont largement rapportés, pour une variété de traits morphologiques, phénologiques ou d'histoire de vie [2–4]. Étonnamment, cependant, on sait encore peu de choses sur les contributions relatives des mécanismes sous-jacents à ces changements [5]. Au sein d'une population, les distributions phénotypiques peuvent changer en raison d'un changement dans la structure de la population (p. Le mélange exact de mécanismes à l'origine du changement phénotypique déterminera l'avenir d'une population confrontée à un changement prolongé des conditions environnementales [9], pour plusieurs raisons. Premièrement, les conséquences de l'évolution de la structure de la population sont variables et peuvent être idiosyncratiques (par exemple, [8, 10]). Deuxièmement, la plasticité phénotypique peut fournir un moyen efficace de faire face à un environnement changeant, mais son effet peut être de courte durée et même inadapté [11-13]. Troisièmement, l'évolution génétique, lorsqu'elle est entraînée par la sélection naturelle, peut améliorer le taux de croissance de la population, contribuant potentiellement à la persistance à long terme de la population [12].

Dans les populations sauvages, les contributions respectives de la plasticité versus l'évolution restent inconnues pour la grande majorité des changements phénotypiques documentés [14, 15] (notons que par évolution nous entendons changement génétique, ici et dans la suite du manuscrit). À ce jour, la plupart des preuves des réponses évolutives au changement climatique proviennent des plantes [16]. En revanche, malgré de nombreux exemples de changements phénotypiques apparemment liés au climat, il y a eu étonnamment peu d'exemples démontrant sans ambiguïté qu'une population de vertébrés évolue en réponse au changement climatique (voir les discussions dans [17–20]). Ce manque de preuves peut, en partie, être dû au fait que la question n'est pas priorisée [14, 15]. Cependant, cela reflète probablement aussi les défis substantiels inhérents aux tests d'évolution adaptative, en termes d'exigences en matière de données et de méthodes statistiques appropriées. Pour les populations sauvages dans lesquelles les manipulations expérimentales ne sont pas réalisables, le moyen le plus plausible de tester la base génétique des changements phénotypiques consiste à utiliser des données généalogiques à long terme pour tester les changements dans les « valeurs de reproduction », le mérite génétique estimé des individus a été déterminé. à partir des phénotypes de leurs parents [21]. Cela doit être fait avec précaution, car les tendances des valeurs de reproduction prédites peuvent être confondues avec les tendances environnementales à moins qu'elles ne soient correctement contrôlées pour [22], et la précision des estimations des taux d'évolution peut être gonflée si la structure de corrélation des estimations des valeurs de reproduction n'est pas correctement traité [23]. À notre connaissance, parmi les études de populations de vertébrés sauvages qui tiennent correctement compte de l'incertitude dans les prédictions de valeur de reproduction, seules 3 ont trouvé des preuves de changement génétique sous-jacent au changement phénotypique en ligne avec les pressions de sélection changeant avec le climat : coloration du plumage chez les gobe-mouches à collier [20], et la taille du corps des geais de Sibérie [24] et des campagnols des neiges [25]. Cependant, ce n'est qu'avec des études plus empiriques testant explicitement l'évolution qu'il deviendra possible de dire si le manque actuel de preuves reflète également un taux généralement lent d'adaptation aux changements environnementaux dans les populations naturelles [26].

Le changement climatique peut avoir des impacts sur de nombreux aspects de la biologie d'un organisme, mais la phénologie (c. Des changements spectaculaires de phénologies en réponse à un début de printemps plus précoce sont particulièrement bien documentés chez les passereaux des latitudes moyennes et élevées, où les périodes de reproduction se produisent plus tôt dans de nombreuses populations et espèces [18, 30]. L'étude des systèmes aviaires en particulier a montré qu'une adaptation fine de la phénologie au climat est cruciale pour déterminer la fitness individuelle. Le décalage entre la date de reproduction moyenne et un optimum de fitness qui change avec le climat peut remodeler les pressions sélectives et donc potentiellement réduire le taux de croissance de la population [31, 32], bien qu'il soit difficile d'établir le lien entre les processus au niveau individuel et au niveau de la population [33, 34]. Les effets du changement climatique sur la phénologie des mammifères sont moins bien documentés et moins clairs que ceux des oiseaux [29] et peuvent être plus complexes car les longues périodes de gestation des mammifères rendent probablement leur phénologie de reproduction sensible au climat sur une période plus longue [17]. De plus, malgré les nombreuses preuves de changements phénotypiques dans la phénologie, les quelques études qui testent une base génétique aux changements de phénologie dans les populations sauvages n'ont pas trouvé de preuves de changements génétiques [35-38]. Une exception possible est le changement de la date d'éclosion des œufs chez les papillons d'hiver [39], pour lequel une expérience de jardin commune a suggéré une contribution du changement génétique.

Dans une population de cerfs élaphes (Cervus elaphus, Linnaeus 1758) sur l'île de Rum, au nord-ouest de l'Écosse, la date de la parturition a avancé au rythme de 4,2 jours par décennie depuis 1980, un changement qui a été lié aux températures et à d'autres conditions météorologiques de l'année précédant la parturition, en particulier à l'époque de conception [40, 41]. Des études antérieures de cette population ont montré que la plasticité phénotypique en réponse à la température et à la structure de la population explique une proportion substantielle (23 %) de l'avance des dates de parturition [41] et aussi que la plasticité intra-individuelle est suffisante pour expliquer la relation au niveau de la population. entre la température et la date de la parturition [42]. Cependant, la plasticité documentée n'explique pas la majorité des changements phénotypiques observés au fil du temps, laissant la place à des processus qui n'ont pas encore été étudiés. Il est plausible que l'évolution joue un rôle car le changement phénotypique observé est qualitativement cohérent avec une réponse génétique à la sélection : la date de mise bas est héréditaire dans cette population [43] et également sous sélection pour des dates plus précoces [44].

Dans cette étude, nous utilisons des modèles animaux génétiques quantitatifs [21, 45] pour estimer le taux d'évolution de la date de mise bas et la contribution des processus plastiques et démographiques au changement observé dans la phénologie dans la population d'étude du cerf élaphe du rhum. Nous commençons par considérer la réponse à la sélection qui pourrait être attendue à partir de la force de sélection observée et de l'héritabilité (au sens étroit) de la date de mise bas, sur la base d'une simple prédiction « équation de sélection » [46]. L'une des conclusions les plus frappantes de l'application récente de la théorie génétique quantitative en écologie évolutive a été l'échec des prédictions univariées de « l'équation du sélectionneur » pour capturer la dynamique des traits dans les populations sauvages [47, 48]. Cela peut être dû à de multiples raisons, dont la principale est probablement l'hypothèse irréaliste selon laquelle seul le trait focal est pertinent. Nous considérons donc également une équation de sélection multivariée [49] et demandons comment la sélection sur la taille de la progéniture et la corrélation génétique entre la date de mise bas et la taille modifient la réponse évolutive attendue. Cependant, il y a une deuxième raison, moins bien explorée, à l'échec de la théorie : les réponses génétiques prédites à la sélection sont souvent comparées aux taux observés de changement phénotypique plutôt qu'au changement génétique. Les changements phénotypiques sont généralement affectés non seulement par les changements génétiques mais aussi par de nombreux processus non génétiques et peuvent donc mal refléter les changements génétiques sous-jacents. Comme analyse centrale de ce travail, nous utilisons les tendances des valeurs de reproduction et le théorème secondaire de la sélection naturelle (STS) pour estimer le taux d'évolution à la date de la parturition. Nous testons ensuite si le taux d'évolution estimé est compatible avec la réponse à la sélection prédite par « l'équation de sélectionneur » univariée ou multivariée ou avec la dérive génétique. Nous considérons également l'effet des processus non génétiques contribuant au changement phénotypique et quantifions le rôle de la plasticité phénotypique en réponse au réchauffement des températures et des changements dans la structure de la population.


Sélection de groupe

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

Sélection de groupe, en biologie, un type de sélection naturelle qui agit collectivement sur tous les membres d'un groupe donné. La sélection de groupe peut également être définie comme une sélection dans laquelle les traits évoluent en fonction de la fitness (survie et succès de reproduction) des groupes ou, mathématiquement, comme une sélection dans laquelle la fitness globale du groupe est supérieure ou inférieure à la moyenne des valeurs de fitness des membres individuels. En règle générale, le groupe sélectionné est une petite unité sociale cohésive et les interactions des membres sont de nature altruiste. Des exemples de comportements qui semblent influencer la sélection de groupe incluent la chasse coopérative, comme parmi les lions et d'autres carnivores sociaux, l'élevage coopératif des jeunes, comme chez les éléphants et les systèmes d'avertissement des prédateurs, tels que ceux utilisés par les chiens de prairie et les écureuils terrestres.

L'étude de la sélection de groupe a joué un rôle important en informant d'autres théories de la sélection et a mis en lumière l'importance des comportements altruistes observés chez les animaux, y compris les humains. Cependant, il a été controversé depuis son introduction au 19ème siècle par le naturaliste britannique Charles Darwin. Souvent, les comportements altruistes compromettent la forme physique des individus agissants, réduisant éventuellement leurs chances de laisser une progéniture derrière eux. Darwin s'est rendu compte que cela posait un problème pour sa théorie de la sélection naturelle, pour laquelle le port et la survie de la progéniture étaient un déterminant vital du succès évolutif.

Au début du 20e siècle, les observations de Darwin sur le comportement de groupe ont été explorées par d'autres dans des études axées sur l'évolution de certains traits physiques et comportements qui semblent profiter aux groupes sociaux. Mais vers le milieu de ce siècle, suite à la montée du néo-darwinisme, dans lequel la théorie de la sélection naturelle de Darwin a été synthétisée avec la génétique (la synthèse évolutionniste moderne), l'idée que la sélection a agi sur les groupes a été largement rejetée. De nombreux biologistes évolutionnistes ont convenu que l'adaptation par sélection au niveau de l'individu et du gène était plus importante que la sélection au niveau du groupe.


Plan de cours sur l'évolution et la sélection naturelle

Objectifs pédagogiques : Le but de cette leçon est de faire comprendre aux élèves que l'évolution est un long processus et qu'elle est le résultat du besoin d'une espèce de s'adapter pour survivre dans l'environnement dans lequel elle vit. L'activité présente également aux élèves le travail effectué par Charles Darwin lors de son voyage. aux îles Galapagos, 1831-1836. La question motrice qui guide ce plan de leçon est : Pourquoi l'apparence des plantes et des animaux change-t-elle sur une longue période de temps ?

Niveau scolaire: 7e, 8e année

Durée: 75-150 minutes

Matériel didactique:
1. Photo de Pinsons de Darwin (voir Annexe A)
2. Feuille de travail de Encyclopédie des feuilles de travail Eurêka B 10

PQEP du cycle secondaire 1 pertinents au concept d'Évolution :
1. Décrit les étapes de l'évolution des organismes vivants
2. Explique le processus de sélection naturelle

Les préjugés des enfants pertinent au concept d'évolution : Les adaptations surviennent en réponse à un défi environnemental et que cette pression environnementale est le moteur de l'évolution.

Éléments d'évaluation pour explorer ou découvrir les idées préconçues des élèves autour du concept d'évolution :

Question 1. Les girafes d'aujourd'hui ont un long cou parce que :
A. Ils les étendent pour atteindre les arbres pour se nourrir.
B. Leurs ancêtres se sont adaptés pour avoir un long cou au fil du temps.
C. Les girafes avec le cou le plus long sont les plus fortes et les plus parfaites.
D. La longueur de leur cou augmente leur température corporelle.
E. La longueur de leur cou augmente leur vitesse.

(Récupéré de MOSART, Life Science Survey Test, Item form #921, Q21)

Question 2. Au cours de l'évolution, il arrive souvent qu'une structure, comme un œil fonctionnel, se perde dans le corps d'un animal. Ceci est dû au fait .
A. Il n'est plus activement utilisé.
B. Les mutations s'accumulent qui perturbent sa fonction.
C, il interfère avec d'autres traits et fonctions.
D. Le coût de son entretien n'est pas justifié par les avantages qu'il apporte

(Adapté de Biological Concepts Instrument, Q12)

Question 3. Comment un événement global catastrophique peut-il influencer le cours de l'évolution ?
A. Les versions indésirables des gènes sont supprimées.
B. De nouveaux gènes sont générés.
C. Seules quelques espèces peuvent survivre à l'événement.
D. Il y a des effets à court terme qui disparaissent avec le temps.

(Adapté de Biological Concepts Instrument, Q4)

Activité – Évolution et sélection naturelle

Grâce à cette activité basée sur l'enquête, intitulée Évolution et sélection naturelle, les élèves comprendront que les espèces s'adaptent/évoluent pour survivre dans leurs habitats spécifiques. Dans les sections suivantes, nous avons décrit la procédure de l'activité et fourni des questions de discussion pertinentes pour les enseignants utilisant ce plan de leçon.

Étape 1 : susciter la réflexion des élèves/les modèles intuitifs :
A commencé une discussion en disant à la classe que toutes les races de chiens descendent des loups et en demandant à la classe «Si vous aviez une bande de loups et que vous vouliez un chihuahua, comment en créeriez-vous un ?» En groupes, les élèves ont discuté de la question. L'enseignant se déplace de groupe en groupe, suscitant des réponses d'élèves choisis au hasard. Les réponses possibles des étudiants sont :

  • Les chihuahuas peuvent être élevés à partir de loups en élevant sélectivement de petits loups au visage court et aux cheveux bronzés et raides pendant de nombreuses générations.
  • Élever les loups dans un environnement chaud afin qu'ils n'aient pas besoin d'une fourrure épaisse et leur fournir beaucoup de nourriture afin que les loups deviennent moins agressifs et développent des dents plus petites. (Révéler les idées fausses selon lesquelles l'environnement provoque l'évolution des individus et des traits d'utilisation ou de désuétude).

Présentez l'activité principale en évoquant le voyage de Darwin aux îles Galapagos en 1831-1836 : Lorsque Darwin est arrivé aux Galapagos, il a trouvé des pinsons au bec de petite taille qui se nourrissaient principalement d'insectes vivant sur l'île de Santa Maria. fruits sur l'île de San Cristobal.
Ensuite, demandez aux élèves de regarder les images de pinsons et demandez : (1) Quel pinson mange quelle nourriture ? et (2) Pourquoi pensez-vous que la taille et la forme du bec sont spécifiques à une île ?. En regardant les photos et en faisant le lien entre la source de nourriture et l'adaptation (taille du bec), les élèves se rendent compte qu'avec le temps, les espèces s'adaptent pour survivre.

Étape 2 : Collecter et donner un sens aux données :
L'enseignant demande aux élèves : Que se passerait-il si une éruption volcanique se produisait et que les graines dures devenaient la seule nourriture disponible sur l'île Isabella (les pinsons à gros bec sont les seuls à pouvoir survivre) ?.
Ensuite, l'enseignant dit aux élèves que plusieurs pinsons ont déménagé vers les îles voisines à la recherche de nouveaux aliments. Élèves L'enseignant peut également demander aux élèves quel type de pinsons survivra sur chaque île (la majorité des pinsons de l'île Pinta auront un bec de grande taille, la majorité des pinsons de l'île San Cristobal auront un bec de taille moyenne et la majorité des pinsons de l'île Santa Maria auront un bec de petite taille).

Noter: Les enseignants peuvent créer un tableau sur un tableau et compter les réponses des élèves.

L'enseignant demande aux élèves de comparer la répartition des pinsons sur les îles Pinta, San Cristobal et Santa Maria après l'éruption volcanique, avec ce que Darwin a trouvé (les populations de pinsons sont exactement les mêmes). Cette question ramène les élèves au concept selon lequel s'il y a d'énormes perturbations dans l'habitat d'un organisme, les espèces qui survivent le font parce qu'elles possèdent une adaptation qui améliore la survie. Parmi les pinsons qui ont déplacé l'île de San Cristobal, seuls ceux avec un bec de taille moyenne survivront car leurs becs sont mieux adaptés à la nourriture disponible sur l'île - les fruits. Parmi les pinsons qui ont déménagé sur l'île de Santa Maria, seuls ceux avec un bec de petite taille survivront car leur bec est adapté à la consommation d'insectes, la nourriture prédominante sur l'île. Les pinsons qui ont déménagé sur l'île de Pinta prospéreraient s'ils avaient des becs de grande taille, qui sont les mieux adaptés pour manger les graines dures trouvées sur l'île de Pinta.

Étape 3 : Développer des explications fondées sur des preuves :
L'enseignant demande aux élèves de prédire les relations entre les différents types de pinsons. Les élèves peuvent suggérer ce qui suit :

  • Les différents pinsons étaient toujours différents (incorrects).
  • Les pinsons sont maintenant une espèce différente mais ils avaient une ascendance commune. Si les élèves proposent cette explication, demandez ce qui a pu se produire pour qu'une espèce se transforme en plusieurs espèces différentes. Ils sont différents les uns des autres en raison d'un événement qui a séparé les populations - l'isolement résultant du fait de vivre sur des îles différentes avec des ressources alimentaires différentes.

Après cette discussion, demandez aux élèves ce qui a pu provoquer les changements de la taille du bec (l'éruption volcanique qui a modifié la disponibilité de la nourriture sur l'île Isabella a causé cet exemple de changement évolutif). La discussion peut porter sur les points suivants :

Ø Presser pour des explications: Par exemple: Pourquoi pensez-vous que la taille du bec a changé ? Pouvez-vous m'en dire plus sur ce que vous pensez ?

Ø Orienter les élèves vers la pensée des autres. Cela pourrait aider les enseignants à trouver des similitudes et des différences entre les réponses des élèves. Par exemple: Êtes-vous d'accord ou pas d'accord avec ce que les étudiants UNE mentionné? Et pourquoi?

Noter: Les enseignants peuvent noter les réponses des élèves au tableau. Les enseignants peuvent utiliser différentes couleurs de craies et de marqueurs pour les mêmes idées. Si des idées similaires sont avancées, les enseignants peuvent utiliser les mêmes couleurs.

Étape 4 : Prolongation et discussion sur la résistance aux antibiotiques :
Une application très sérieuse de l'évolution est en train de se produire pour les bactéries résistantes aux antibiotiques. Le but de cette activité d'extension est de sensibiliser les étudiants à un problème de santé de plus en plus grave auquel notre société est confrontée maintenant et dans l'avenir, à savoir l'évolution en action. Une question motrice guidant cette discussion est : Que prédit la sélection naturelle sur l'évolution de la résistance aux antibiotiques chez E. coli?
Les étudiants seront invités à discuter de cette question motrice en groupes. Ils seront également invités à écrire leurs réponses au tableau. Plus précisément, les questions pour les groupes sont les suivantes :

  • Combien d'entre vous ont utilisé des antibiotiques au cours de la dernière année ?
  • Les antibiotiques existent depuis 1933. Comment les gens combattaient-ils les infections avant la découverte des antibiotiques ?
  • Pensez-vous que les gens ont toujours besoin d'antibiotiques lorsqu'ils sont malades ? Vous avez mal aux oreilles ? Avez-vous la mononucléose?
  • Lorsqu'il s'agit de certaines mononucléoses bactériennes, les antibiotiques fonctionneraient. D'autres fois, c'est viral, donc les antibiotiques ne fonctionnent pas. Mais invariablement, les antibiotiques sont prescrits au cas où. Selon vous, quel est le problème ici ?
  • Les antibiotiques guériraient-ils un rhume (La réponse est parce que le rhume est causé par un virus. Mais les gens veulent toujours des antibiotiques)? Selon vous, quel est le problème ici ?
  • Pourquoi certaines bactéries deviendraient-elles résistantes aux antibiotiques ? (Si un petit nombre de bactéries survivent en présence d'antibiotiques, elles se reproduisent et transmettent ce trait avantageux à leur progéniture.)
  • Le temps moyen de génération des bactéries est de 20 à 30 minutes. En quoi cela serait-il un facteur de résistance des bactéries aux antibiotiques ?

Noter: Résistance aux antibiotiques chez E. coli. E. coli est une bactérie en forme de bâtonnet qui vit dans le tube digestif humain. La plupart des souches sont inoffensives, mais certaines provoquent des infections que les médecins peuvent traiter avec de la pénicilline ou d'autres antibiotiques. Certains E. coli ont une enzyme qui peut décomposer la pénicilline et d'autres antibiotiques. Certains E. coli sont maintenant résistants aux antibiotiques.
Noter: Utilisation d'un logiciel multimédia gratuit qui examine l'évolution et la sélection naturelle : http://learn.genetics.utah.edu/content/selection/recipe/http://learn.gen.

Étape 5 : Évaluation :
L'objectif de cette leçon est d'engager les étudiants en leur fournissant un sujet de recherche de leur choix qui met l'accent sur l'évolution et l'adaptation. Afin d'évaluer les résultats d'apprentissage des élèves, les enseignants peuvent inviter les élèves à rédiger un rapport sur la sélection naturelle, en utilisant tout organisme d'intérêt. Les élèves doivent inclure une explication du fonctionnement des sélections naturelles pour démontrer leur compréhension de l'évolution et de la sélection naturelle. Les exemples possibles peuvent inclure :


Sélection dépendante de la fréquence

Figure 2. Un lézard à gorge jaune et à taches latérales est plus petit que les mâles à gorge bleue ou à gorge orange et ressemble un peu aux femelles de l'espèce, ce qui lui permet de s'accoupler furtivement. (crédit : « tinyfroglet »/Flickr)

Un autre type de sélection, appelé sélection fréquence-dépendante, privilégie les phénotypes soit communs (sélection fréquence-dépendante positive) soit rares (sélection fréquence-dépendante négative). Un exemple intéressant de ce type de sélection est celui d'un groupe unique de lézards du nord-ouest du Pacifique. Les lézards mâles communs à taches latérales se présentent sous trois motifs de couleur de gorge : orange, bleu et jaune. Chacune de ces formes a une stratégie de reproduction différente : les mâles oranges sont les plus forts et peuvent combattre d'autres mâles pour accéder à leurs femelles, les mâles bleus sont de taille moyenne et forment des liens de couple forts avec leurs partenaires et les mâles jaunes (Figure 2) sont les plus petits, et ressemblent un peu aux femelles, ce qui leur permet de se faufiler dans les copulations. Comme un jeu de pierre-papier-ciseaux, l'orange bat le bleu, le bleu bat le jaune et le jaune bat l'orange dans la compétition pour les femmes. C'est-à-dire que les gros mâles oranges forts peuvent combattre les mâles bleus pour s'accoupler avec les femelles bleues en couple, les mâles bleus réussissent à protéger leurs compagnons contre les mâles à baskets jaunes, et les mâles jaunes peuvent se faufiler les copulations des partenaires potentiels des grands mâles orange polygynes.

Dans ce scénario, les mâles oranges seront favorisés par la sélection naturelle lorsque la population est dominée par les mâles bleus, les mâles bleus prospéreront lorsque la population est principalement composée de mâles jaunes et les mâles jaunes seront sélectionnés lorsque les mâles oranges seront les plus peuplés. En conséquence, les populations de lézards à taches latérales cyclent dans la distribution de ces phénotypes - en une génération, l'orange pourrait être prédominant, puis les mâles jaunes commenceront à augmenter en fréquence. Une fois que les mâles jaunes constitueront la majorité de la population, les mâles bleus seront sélectionnés. Enfin, lorsque les mâles bleus deviendront communs, les mâles oranges seront à nouveau favorisés.

La sélection dépendante de la fréquence négative sert à augmenter la variance génétique de la population en sélectionnant des phénotypes rares, tandis que la sélection dépendante de la fréquence positive diminue généralement la variance génétique en sélectionnant des phénotypes communs.


5 exemples de sélection naturelle d'évolution sur Terre | La biologie

Certains des exemples de sélection naturelle de l'évolution sur terre sont les suivants :

A. Base génétique de l'adaptation dans le mélanisme industriel (Fig. 7.41) :

Au début du XIXe siècle (années 1830), il n'y avait pas beaucoup de croissance industrielle en Angleterre (par exemple Birmingham) et il y avait principalement un papillon à ailes blanches Bistort betularia qui était bien adapté pour se défendre contre les oiseaux prédateurs.

Il se reposait pendant la journée sur un tronc de chêne de couleur claire et couvert de lichen. Mais avec la croissance industrielle en 1920, les particules de fumée dégagées par les cheminées des industries tuaient les lichens et noircissaient les troncs d'arbres.

Ainsi, le Biston betularia à ailes blanches est devenu plus distinct des oiseaux prédateurs. Puis une mutation génétique dominante est apparue chez certains membres de la population de papillons de nuit. Cette mutation génétique a produit un papillon mélanique à ailes sombres qui avait de meilleures chances de survie que le papillon de couleur grise.

La première forme mélanique de papillon poivré a été observée en 1845. Ces papillons de couleur foncée par reproduction différentielle ont produit une espèce mélanique de couleur foncée, Biston carbonaria qui formait 99% de la population de papillons en 1895.

Ce remplacement de la mite de couleur claire par des espèces mélaniques de couleur foncée en raison de la fumée industrielle a été appelé mélanisme industriel. Ainsi, la sélection naturelle a favorisé les papillons mélaniques pour se reproduire avec plus de succès par reproduction différentielle pour leur adaptation dans les zones industrielles d'Angleterre.

Cela montre qu'un changement évolutif a toujours une base génétique et que cette variation génétique, lorsqu'elle est favorisée par la sélection naturelle, permet aux organismes de s'adapter à un environnement particulier qui augmente leurs chances de survie.

Il a été initialement étudié par R.A. Fischer et E.B. Gué. Le mélanisme industriel a été testé expérimentalement par un écologiste britannique, Bernard Kettelwell dans les années 1950. Il a élevé un nombre égal de papillons poivrés de couleur foncée et claire. Il a relâché un ensemble de ces papillons dans la zone polluée (bois de Birmingham) et d'autres dans une zone non polluée (dans le Dorset).

Après quelques années, il a pu recapturer 19 % des mites claires et 40 % des mites noires de la zone polluée, alors qu'il ne pouvait recapturer que 12,5 % des mites claires et 6 % des mites noires de la zone non polluée. Ce résultat montre les modèles de survie différentielle de B. betularia dans les zones polluées et non polluées.

(i) Les zones de suie offrent une grande protection aux formes mélaniques en raison de la fréquence accrue d'un gène dominant en zone industrielle.

(ii) Dans les zones non polluées et les zones rurales où l'industrialisation n'a pas eu lieu, la fréquence du gène responsable des papillons de couleur claire a un avantage plus sélectif.

(iii) Dans une population mixte, les individus les mieux adaptés survivent et augmentent en nombre, mais aucune variante n'est complètement éliminée, par exemple la pollution industrielle n'a pas complètement éliminé le gène des papillons de couleur claire.

Il a également été signalé dans de nombreux autres pays européens. Le mélanisme industriel a été remarqué chez environ 70 espèces de papillons nocturnes en Angleterre et chez environ 100 espèces aux États-Unis. Mais depuis 1956, après l'adoption de la législation sur l'air pur, le charbon est remplacé par le pétrole et l'électricité.

Cela avait réduit le dépôt de suie sur les troncs d'arbres. Par conséquent, les papillons de couleur claire ont de nouveau augmenté en nombre avec la réduction de la pollution. C'est ce qu'on appelle l'évolution inverse.

B. Moustiques résistants au DDT :

Les moustiques sont connus pour être les vecteurs de maladies comme le paludisme et l'éléphantiasis causés par Plasmodium et Wuchereria. Auparavant, la population de moustiques avait des moustiques plus sensibles au DDT mais moins résistants au DDT. Lorsque le DDT n'était pas utilisé, les moustiques résistants au DDT restaient dominés par les moustiques sensibles au DDT.

Mais lorsque l'utilisation du DDT comme insecticide a commencé (introduite dans les années 1940), les moustiques résistants au DDT avaient un avantage concurrentiel sur leurs homologues. Leur propriété de résistance au DDT s'est étendue sur de plus en plus de membres de la population, de sorte que la population de moustiques est désormais dominée par des moustiques résistants au DDT.

C'est aussi un exemple de sélection directionnelle. Ainsi selon le principe de la Sélection Naturelle, les insecticides chimiques ne resteraient utiles que pendant un temps limité.

C. Anémie falciforme :

L'anémie falciforme se caractérise par :

(a) Environ 1 à 2% du total des globules rouges deviennent en forme de faucille.

(b) Rupture précoce des globules rouges entraînant une anémie sévère.

(c) L'hémoglobine Hb-A normale est remplacée par l'hémoglobine Hb-S défectueuse dans laquelle l'acide glutamique de la chaîne est remplacé par l'acide aminé valine en raison d'une seule substitution de base dans un gène.

(faire2-la capacité de charge de l'Hb-S est inférieure à celle de l'Hb-A.

(e) Décès de la personne affectée à l'âge de la puberté.

(ii) Causes. Elle est causée par une mutation génétique autosomique récessive en condition homozygote (Hb S Hb S ). Les hétérozygotes (Hb A Hb S ) possèdent également des cellules falciformes.

Les personnes atteintes d'anémie falciforme se trouvent principalement dans les régions d'Afrique tropicale où le paludisme est très répandu. Il a été rapporté que les cellules en forme de faucille de l'hétérozygote tuent le parasite du paludisme. Ainsi, les hétérozygotes peuvent mieux résister à l'infection palustre que les homozygotes pour l'hémoglobine normale.

La perte de gènes récessifs délétères par la mort des homozygotes est compensée par une reproduction réussie des hétérozygotes. Ainsi, la sélection naturelle l'a préservée avec l'hémoglobine normale dans les zones touchées par le paludisme. C'est un exemple d'équilibrage ou de stabilisation de la sélection.

E. Résistance aux antibiotiques chez les microbes

(Fig. 7.44). Joshua Lederberg et Esther Lederberg ont montré la base génétique des adaptations chez les bactéries en cultivant des cellules bactériennes par leur expérience de placage.

L'expérience de Lederberg comportait les étapes suivantes :

1. Ils ont inoculé des bactéries sur une plaque de gélose et ont obtenu une plaque comportant plusieurs colonies bactériennes. Cette assiette s'appelait “master plate”.

2. Ils ont formé plusieurs répliques de cette plaque maîtresse. Pour cela, ils ont pris un disque de velours stérilisé, monté sur un bloc de bois, qui a été doucement pressé sur la plaque maîtresse. Certaines des cellules bactériennes de chaque colonie se sont collées au tissu de velours.

3. Or, en pressant ce velours sur de nouvelles plaques de gélose, ils ont obtenu des répliques exactes de la plaque maîtresse. C'est parce que les cellules bactériennes ont été transférées d'une plaque à l'autre par le velours.

4. Ensuite, ils ont essayé de faire des répliques sur des plaques de gélose contenant un antibiotique pénicilline. Quelques colonies ont pu se développer sur la plaque de gélose et seraient résistantes à la pénicilline, tandis que d'autres colonies ne se sont pas développées sur un milieu antibiotique à la pénicilline et seraient des colonies sensibles à la crayonline.

Ainsi, il y a eu une pré-adaptation dans certaines cellules bactériennes pour cultiver un milieu contenant l'antibiotique pénicilline. Cette pré-adaptation s'était développée chez certaines bactéries par mutation génétique fortuite et non en réponse à la pénicilline. Cela ne s'exprimait que lorsque ces bactéries étaient exposées à la pénicilline. Le nouvel environnement n'induit pas de mutations, il sélectionne uniquement les mutations préadaptatives qui se sont produites plus tôt.

L'expérience de placage de répliques de Lederberg a fourni un support au néo-darwinisme et a prouvé que l'adaptation à la résistance à la pénicilline dans les cellules bactériennes provenait de la sélection de formes mutantes préexistantes de bactéries par nature.

Les cellules bactériennes résistantes à la pénicilline n'avaient aucun avantage à se multiplier dans un environnement où il n'y avait pas de pénicilline. Mais ils avaient un avantage concurrentiel sur les autres dans les plaques de gélose à contour de pénicilline, ils se sont donc multipliés rapidement et ont formé des colonies dans le milieu contenant de la pénicilline.

F. Résistance aux médicaments chez les bactéries. L. Cavalli et G.A. Meccacaro (1952) a démontré que les bactéries du côlon – Escherichia coli sont 250 fois plus résistantes à l'antibiotique – Chloramphénicol que celles tolérées par les bactéries normales. Les expériences de croisement confirment que la résistance chez les bactéries est acquise par mutation et est héritée sur des principes mendéliens.

L'utilisation excessive d'herbicides, de pesticides, d'antibiotiques, etc., a entraîné la sélection de variétés résistantes à une échelle de temps moindre. Ce sont des exemples d'évolution par des actions anthropiques et prouvent que l'évolution n'est pas un processus dirigé mais un processus stochastique basé sur des événements fortuits dans la nature et une mutation fortuite dans les organismes.


Principes d'évolution, d'écologie et de comportement

Chapitre 1. Introduction [00:00:00]

Professeur Stephen Stearns : L'évolution biologique a deux grandes idées. L'un d'eux a à voir avec la façon dont le processus se produit, et cela s'appelle la microévolution. C'est l'évolution en cours en ce moment. L'évolution se passe dans votre corps en ce moment. Vous avez environ 10 13e bactéries dans chaque gramme de vos matières fécales, et elles contiennent suffisamment de mutations pour couvrir tout le génome bactérien. Chaque fois que vous tirez la chasse d'eau, vous jetez un nouvel ensemble d'informations sur les génomes bactériens dans les toilettes. Ça se passe tout le temps.

Maintenant, l'autre grand thème est la macroévolution. Ce processus de microévolution a créé une histoire, et l'histoire contraint également le processus. Le processus dure depuis 3,8 milliards d'années. Cela a créé une histoire qui contenait des événements uniques, et des choses se sont produites dans cette histoire qui limitent maintenant la microévolution en cours aujourd'hui.

C'est l'une des choses délicates de l'évolution. Il a de nombreuses échelles différentes. Ma femme est toujours frustrée par moi. Elle dit : « Eh bien, quand est-ce arrivé ? » Je dis: "Oh il n'y a pas si longtemps, seulement environ 20 millions d'années." Et, vous savez, c'est ce qui se passe lorsque vous devenez un biologiste évolutionniste, vous zoomez beaucoup dans le temps profond. Et ce processus de microévolution va être la première chose que nous examinerons. Ce sont les écrous et les boulons. C'est ce qui a vraiment créé les motifs. Mais les modèles de macroévolution sont également très importants car ils enregistrent l'histoire de la vie sur la planète et ils contraignent le processus actuel.

Ainsi, la partie évolution du cours est constituée essentiellement de deux exposés introductifs. Ensuite, je vais passer six conférences à parler des principes de la microévolution.Ce sont donc des choses sur lesquelles vous pouvez toujours revenir si vous êtes intrigué par un problème. Ensuite, il y aura cinq conférences sur la façon dont les organismes sont conçus pour le succès de la reproduction. Cela inclut des trucs sympas comme la sélection sexuelle, le choix du partenaire, ce genre de choses. J'arrive généralement à donner la conférence sur la sélection sexuelle à peu près le jour de la Saint-Valentin.

Ensuite, nous ferons des principes macro-évolutifs. Cela concerne à la fois la spéciation, la formation de nouvelles espèces et la façon dont les biologistes analysent désormais l'arbre de la vie pour essayer de comprendre et d'inférer l'histoire de la vie sur la planète. Ensuite, nous examinerons cette histoire, en examinant les événements clés, notamment les fossiles et la diversité des organismes, ainsi que certains principes d'organisation abstraits de la vie. Donc, tout cela fait partie de la façon dont nous pouvons analyser l'histoire de la vie sur la planète.

Et puis, juste avant Spring Break, nous intégrerons la micro et la macroévolution. Nous le ferons de deux manières différentes. Nous le ferons avec la co-évolution, où le micro et le macro se rejoignent, et nous le ferons également avec la médecine évolutionniste, où les deux types de pensée sont nécessaires pour vraiment comprendre la maladie et la conception du corps humain.

Chapitre 2. Histoire des études évolutionnistes [00:03:22]

Alors d'où vient cette idée d'évolution ? Eh bien, il y a toujours des idées. Vous pouvez revenir à Aristote et trouver des éléments de pensée évolutionniste dans Aristote. Mais en réalité, c'est une idée du XIXe siècle, et pour voir comment elle s'est développée, remontons vers 1790 ou 1800 donc à la fin du siècle des Lumières.

À ce stade, si vous demandiez à une personne bien éduquée vivant dans une culture occidentale quel âge a le monde, elle vous répondrait : « Oh, des milliers d'années ». Et si vous leur demandiez « Eh bien, d'où viennent toutes ces espèces de la planète ? » ils diraient qu'ils ont tous été créés tels qu'ils sont maintenant et qu'ils n'ont jamais changé. Et si vous leur demandiez : « Y a-t-il déjà eu des espèces qui se soient éteintes ? ils diraient : « Non, tout ce qui a été créé est toujours vivant et peut être trouvé quelque part sur la planète.

Alors quand Alexander von Humboldt, qui était certainement une créature des Lumières, part explorer l'Amérique du Sud, il pense qu'il pourrait rencontrer certains de ces étranges fossiles, que les Français ont débarqué dans le Bassin parisien, au sommet de Tepuis au Vénézuela. Alors il pensait vraiment qu'il y avait un monde perdu. Bien sûr, Arthur Conan Doyle a écrit plus tard un roman à ce sujet. Mais ces gars pensaient en fait : « Hé, je vais au Venezuela ou je vais au Congo, je pourrais rencontrer un brontosaure. » C'est ce qu'ils pensaient à l'époque.

Ils pensaient que les adaptations étaient produites par une intervention divine. Ils ne pensaient pas qu'il existait un processus naturel capable de produire quelque chose d'aussi magnifiquement conçu que votre œil. Nous savons maintenant que votre œil est en fait très mal conçu, mais il leur semblait plutôt bien. Quelqu'un ici sait pourquoi l'œil est mal conçu ? Qu'est-ce qui ne va pas avec vos yeux ?

Étudiant: L'angle mort.

Professeur Stephen Stearns : Il y a un angle mort et –?

Étudiant: [Inaudible]

Professeur Stephen Stearns : Il a les nerfs et les vaisseaux sanguins sont devant la rétine. La lumière doit traverser les nerfs et les vaisseaux sanguins pour atteindre la rétine. La pieuvre a un bien meilleur œil.

D'accord, au moment où Darwin a publié son livre en 1859, les gens pensaient que le monde était très, très vieux, leur âge n'était pas sûr. Nous connaissons maintenant environ quatre milliards et demi, mais à ce moment-là, sur la base du taux d'érosion des montagnes et de la salinité de l'océan, en supposant que l'océan avait accumulé du sel en continu et qu'il n'en avait pas obtenu. enterré n'importe où, ce qu'il fait, les gens pensaient des centaines de millions d'années. Ils n'étaient pas encore dans la fourchette des milliards, mais ils pensaient à des centaines de millions.

Ils savaient que les fossiles représentent probablement des espèces éteintes. C'était la contribution de Cuvier. Il l'a fait pour des fossiles de mammifères du Bassin parisien. Geoffrey Saint-Hilaire avait eu un grand débat avec Cuvier sur l'homologie, et c'était en 1830. Soit dit en passant, c'était un débat que beaucoup de gens à travers l'Europe suivaient de très près. C'était un sujet intellectuel très, très important à l'époque. il s'agissait d'homologie. Fondamentalement, il s'agissait de l'idée que Geoffrey Saint-Hillaire avait eue que si ma main a cinq doigts alors et une aile de chauve-souris a cinq doigts et la nageoire d'un marsouin a cinq doigts cela indique que nous avons tous ces cinq doigts d'un ancêtre commun, et donc nous sommes apparentés parce que nous avions un ancêtre commun.

Vous pouviez donc voir cela en 1830. C'était avant que Darwin ne publie son livre. D'accord? Alors bien sûr, nous avons l'idée que les adaptations sont produites par la sélection naturelle et nous devons cela à Darwin. Et je vais parcourir très brièvement le processus qu'il a suivi entre 1838 et 1859. C'est l'une des idées les plus importantes sur la nature de la vie, et donc sur la condition humaine, qui n'ait jamais été publiée, et je vous recommande fortement, si vous en avez l'occasion, de lire L'origine des espèces. Darwin était en fait un très bon écrivain. C'est de la prose victorienne, donc c'est un peu comme lire Dickens. Mais c'est une bonne chose, il a un bon style de roulement.

Comment en est-il arrivé là ? Eh bien, Darwin était un décrocheur de l'école de médecine. Je suis allé à Édimbourg, n'aimait pas l'école de médecine, aimait les coléoptères et est devenu suffisamment passionné en tant que naturaliste pour se faire connaître, en tant que jeune homme de 22 ans, comme un gars qui pourrait être un bon gars à avoir lors d'une expédition. Et l'Amirauté britannique envoyait Fitzroy faire le tour du monde pour faire des cartes marines et Darwin monta sur le navire.

Donc, à un âge à peine plus grand, ou peut-être même un peu plus jeune que certains d'entre vous, Darwin se met en route. Il a 22 ans. Il veut savoir comment se forment les espèces. Il s'est fixé cet objectif. Il est donc ambitieux. Il s'est fixé un objectif clair. L'objectif est de résoudre l'un des problèmes les plus urgents de la biologie à cette époque : d'où viennent les espèces ?

Maintenant, le stimulus qu'il a est en partie de Charles Lyell, le géologue, qui avait découvert le temps profond, et qui a convaincu Darwin qu'il y aurait eu assez de temps. Il s'arrête en Argentine. Sur les rives d'une rivière en Argentine, il peut voir des tatous fossiles géants, puis juste au-dessus de cette même rive, il peut voir les tatous actuels se promener, au sommet de la rive. Les voilà, les vivants sont juste au-dessus des fossiles. Ils se ressemblent, mais je veux dire, ils se ressemblent, mais ils ne sont pas les mêmes. Il y a donc un lien.

Il monte à cheval au Chili et monte dans les Andes et il voit des fossiles marins s'élever à des milliers de pieds au-dessus du niveau de la mer. Il est clair qu'un processus dynamique est en cours qui a soulevé ces fossiles marins. Il ne connaît pas encore la dérive des continents, n'est-ce pas?, mais les fossiles sont là.

Dans le port de Valparaiso, il voit les effets d'un tremblement de terre qui s'était produit juste avant leur arrivée. C'était un grand. Il était probablement aussi important que le tremblement de terre qui a récemment causé le grand tsunami en Indonésie, il s'agissait donc probablement d'un tremblement de terre de 8,5, 8,6 et il avait provoqué un soulèvement dans le port de peut-être 50 pieds. Alors il a commencé à voir le monde comme dynamique. Les choses n'avaient pas toujours été comme elles sont.

Ensuite, il se rend aux Galapagos, et veuillez naviguer sur le site Web des Galapagos et jeter un œil à certaines de ces différences. La chose que Darwin a remarqué, c'est que les moqueurs sont différents sur les différentes îles. Si vous allez aux Galapagos, vous remarquerez que si vous atterrissez à Espanola, les moqueurs veulent vraiment votre approvisionnement en eau, et ils sauteront sur votre tête ou vos genoux pour essayer d'accéder à votre approvisionnement en eau. Mais, en fait, les moqueurs ont tous un aspect un peu différent sur les différentes îles, et c'est ce que Darwin a remarqué.

Il pouvait également voir que les iguanes marins étaient un peu différents et que les iguanes terrestres étaient différents. Fait intéressant, il n'a pas remarqué les différences entre les pinsons, jusqu'à ce qu'il rentre en Angleterre et donne sa collection au British Museum, et les ornithologues du British Museum sont venus et ont dit : sur ces îles sont différentes ? Et c'est à ce moment-là qu'il a vraiment commencé à voir combien de différences pouvaient s'accumuler, à quelle vitesse, quand on prend un migrant d'Amérique centrale et qu'on le place sur un archipel isolé.

Il retourne donc à Londres. Il est à bord du navire depuis environ quatre ans. Il a un problème de mal de mer. Il ne remet plus les pieds sur un navire. Il ne veut pas s'approcher de l'eau après avoir passé quatre ans sur ce navire. Il a également eu quelques problèmes avec le capitaine Fitzroy, mais c'était surtout parce qu'il avait de très gros maux d'estomac à bord du Beagle.

Il lit le Révérend Malthus sur la croissance démographique. Le livre de Malthus était sorti en 1798. Malthus disait essentiellement que les populations croissent de façon exponentielle mais que l'agriculture croît linéairement. Par conséquent, les populations dépasseront toujours leur base de ressources. Cela a convaincu Darwin que tous les organismes sont dans une lutte compétitive pour les ressources, et que cela doit inévitablement être le cas. Il a vu très clairement à quel point la reproduction est puissante pour générer une croissance démographique exponentielle. Nous y reviendrons dans la partie écologie du cours.

Et nous savons maintenant que les organismes sont vraiment en compétition, pas seulement pour les ressources alimentaires, ils sont en compétition pour tout ce qui fera passer leurs gènes à la prochaine génération. Cela peut donc être une compétition pour les copains. Cela peut être une compétition pour les sites de nidification, une compétition pour la nourriture, plein de choses différentes. Mais en tout cas, cela a amorcé la pensée de Darwin. Il écrit donc l'idée de la sélection naturelle. Elle lui vient en 1838 c'est dans ses cahiers en 1838.

Fondamentalement, je vais parcourir la sélection naturelle dans une minute. C'est une idée faussement simple parce que le mécanisme semble si simple, mais les conséquences sont si vastes. Darwin a reconnu quelles étaient les conséquences. Et il n'a pas publié immédiatement. Il a fait d'autres choses. Il est parti et il a travaillé cinq ou six ans sur les balanes. Il a écrit beaucoup d'idées sur des choses sans rapport avec la sélection naturelle, et il n'a pas vraiment été expulsé de cela jusqu'à ce qu'une lettre arrive en 1858 d'Alfred Russel Wallace, un jeune naturaliste britannique qui avait, dans une crise de fièvre paludéenne, eu le même idée, en Indonésie.

Et Wallace savait que Darwin avait pensé à ces choses, et il a envoyé une lettre à Darwin. Et à ce moment-là, Darwin, un gentleman britannique comme il était, devait décider s'il ferait le genre de chose gracieuse et honorable et laisserait Wallace avoir l'idée, ou faire la chose honnête, ce qui, ses collègues le savaient, était qu'il avait déjà eu l'idée. Et ce qu'ils décident, c'est qu'ils feront une publication conjointe.

Donc, si vous consultez le Biological Journal of the Linnaean Society for 1858, qui se trouve à la bibliothèque de Yale, vous pouvez consulter les articles dos à dos d'Alfred Russel Wallace et de Charles Darwin dans lesquels l'idée de la sélection naturelle est exposée. Et puis Darwin se précipite pour imprimer son livre. Il a donc travaillé sur un livre qui allait probablement faire environ 1200 pages, et à la place, il en publie un résumé, qu'il appelle « L'origine des espèces », qui fait environ 350 pages. Et il se vend le premier jour, a vendu les 6 000 exemplaires le premier jour et est resté imprimé depuis.

C'est le Beagle. Darwin dormait dans un hamac dans la cabine du capitaine, à l'arrière du navire, qui se balançait horriblement. Et c'est essentiellement tout ce que je veux faire à propos du développement de l'idée d'évolution. Fondamentalement, ce que j'ai fait, c'est que je voulais vous donner l'impression qu'il y avait quelqu'un comme vous qui est sorti et qui savait ce qu'était un problème profond, et qui a eu la chance de se retrouver dans une situation spéciale où il a été stimulé et a proposé une idée qui a changé le monde. Aucune raison pour que cela ne se reproduise plus.

Chapitre 3. Conditions pour la sélection naturelle [00:15:59]

Alors maintenant, je vais vous donner un bref aperçu de la microévolution et de la macroévolution. Voici la sélection naturelle, voici l'idée de Darwin. Si, dans une population, il y a une variation du succès de reproduction, qu'est-ce que cela signifie ? Est-ce que tout le monde dans la pièce lèverait la main s'il était enfant unique ? Regardez autour de vous. Il y en a environ cinq ou six. Combien d'entre vous viennent de familles avec deux enfants ? Beaucoup. Combien avec trois ? Pas mal. Combien avec quatre ? Assez peu, mais pas autant que là-bas avec seulement des enfants. Quelqu'un avec cinq? Oui, un couple. Quelqu'un avec six? Non. Si nous étions, soit dit en passant, au XIXe siècle, à ce stade, il y aurait encore beaucoup de mains qui se lèveraient.

Ce que vous venez de voir, c'est la quantité de variation du succès de reproduction représentée par les familles présentes dans cette pièce. La variation du succès de reproduction signifie essentiellement que différentes familles ont un nombre différent de descendants, ou que différents individus ont un nombre différent de descendants. Ensuite, il doit y avoir une certaine variation dans un trait.

Combien d'entre vous ont moins de 5'5 ? Levez vos mains. Combien entre 5'5 et ​​6 pieds? Combien de plus de 6 pieds ? Beaucoup de variation de hauteur dans cette pièce. Nous avons donc eu beaucoup de variation dans le succès de reproduction, beaucoup de variation de hauteur. Il doit y avoir une corrélation non nulle entre le succès reproducteur et le trait. Sur ce trait particulier, il y a eu des recherches. Il s'avère que les hommes plus grands ont plus d'enfants. Je ne sais pas si ce n'est qu'un effet NBA ou ce que c'est, mais cela s'avère être vrai dans de nombreuses sociétés.

Il y a donc une corrélation non nulle entre le succès reproducteur et le trait. Ensuite, il doit y avoir une héritabilité pour le trait. L'héritabilité de la taille chez l'homme est d'environ 80%. Toutes les conditions de la sélection naturelle sur la hauteur sont donc réunies dans cette pièce. Tout ce que vous avez à faire est de sortir et d'avoir des enfants et cela arrivera.

Donc, si jamais vous doutez que l'évolution opère dans une population, revenez à ces conditions de base. Vous pouvez toujours décider s'il est susceptible de fonctionner ou non. Nous pouvons désactiver la sélection naturelle en violant l'un de ces quatre points. S'il n'y a pas de variation dans le succès reproductif, par exemple, s'il y a une monogamie à vie et une politique de l'enfant unique, il n'y aura aucune variation dans le succès reproductif si tout le monde n'a qu'un enfant, bien sûr, certaines personnes en auront toujours zéro, mais c'est à peu près aussi proche que possible.

S'il n'y a pas de variation dans le trait, si le trait est comme cinq doigts, il y a très peu de personnes avec six doigts, il y en a, mais très peu. S'il y a une corrélation non nulle entre le succès de reproduction et le trait s'il y a une corrélation nulle entre le succès de reproduction et le trait. Nous allons entrer dans toutes les conditions pour cela. Cela se traduit par une évolution neutre. D'accord? Ensuite, les choses dérivent. Eh bien, ayez toute une conférence là-dessus. Ou si le trait n'est pas héréditaire, s'il n'y a pas de composante génétique, alors il n'évoluera pas.

Alors Natural Selection, je me demande pourquoi ça fait ça ? Désolé, la sélection naturelle ne se produit pas nécessairement. Cela n'arrive que sous certaines conditions. Essentiellement dans cette image, c'est ce que je viens de vous dire à propos de la sélection naturelle. S'il y a une variation du trait, représentée sur l'axe X, et s'il y a une variation du succès de reproduction, basée sur l'axe Y, et s'il y a une corrélation entre les deux, représentée par le fait que je peux à peu près tracez une ligne droite entre ces points, la sélection naturelle se produira et poussera le trait vers la droite.

Si toutes ces conditions, à l'exception de la corrélation, se produisent, de sorte que vous avez une variation du trait, une variation du succès de reproduction mais aucune corrélation, alors vous obtenez une dérive aléatoire. Et ces deux situations aboutissent à des choses radicalement différentes. Cette situation produit l'adaptation, elle produit toute la biologie fantastique que vous connaissez. Il a produit la méiose, il a produit votre œil, il a produit votre cerveau. Il est extrêmement puissant.

Cette situation à droite, la situation de dérive aléatoire, est ce qui relie la microévolution à la phylogénétique, et c'est ce qui nous permet d'utiliser la variation dans les séquences d'ADN pour déduire l'histoire. Et j'y arriverai. Cette déclaration en ce moment est opaque. Ne vous attendez pas à ce que celui-ci soit transparent à ce stade. Mais dans deux ou trois conférences, j'entrerai dans les détails et vous verrez que nous avons besoin d'un processus de dérive afin de générer une sorte de régularité à grande échelle qui nous donne un timing et une relation dans la macroévolution.

Les deux sont donc motivés par la variation du succès de reproduction. La différence est de savoir s'il existe une corrélation entre la variation du gène ou du trait et la variation du succès de reproduction.

Chapitre 4. Le pouvoir de sélection et d'adaptation [00:21:25]

Si nous avons une forte sélection, nous pouvons obtenir des choses assez étonnantes. Je pourrais illustrer l'adaptation de différentes manières. Je pourrais le faire dire avec les fourmis coupeuses de feuilles qui ont été les premiers agriculteurs à avoir domestiqué un champignon il y a 50 millions d'années et qui le cultivent depuis. Ce serait une façon dont je pourrais le faire.

Je pourrais le faire avec la morphologie exquise des éponges de verre des grands fonds et leur efficacité à filtrer les choses hors de l'eau. Je pourrais le faire avec la conception d'un corps de requin. Beaucoup de choses.

Je le ferai avec des chauves-souris, en partie parce que lorsque j'étais étudiant à Yale, je travaillais sur des chauves-souris dans ce bâtiment. Nous avions un gars qui faisait des recherches sur les chauves-souris à l'époque. Maintenant, beaucoup de chauves-souris sont insectivores et chassent les mites la nuit, dans l'obscurité totale. Ils le font avec un sonar.

La batte ne pèse que 50 à 100 grammes environ, et elle produit un son aussi fort qu'un concert de Metallica lorsque vous vous tenez juste à côté du système de haut-parleurs de la guitare principale. D'accord? Ou c'est aussi bruyant, si vous voulez, qu'un Boeing 747 décollant d'une piste. C'est cette toute petite créature. Il fait un son incroyablement fort. Il fait 130 décibels.

Il le fait parce que l'intensité du son, l'amplitude du son, diminue avec le carré de la distance, et il doit détecter un écho provenant du papillon. L'écho provenant du papillon de nuit, qu'il peut capter à une distance d'environ 20 pieds, est environ un million de fois moins fort, et il n'arrive qu'environ une à deux millisecondes plus tard. Alors imaginez, vous y êtes, vous avez fait « woo », sauf beaucoup plus fort que cela, et quelques millisecondes plus tard, vous entendez « clic » et vous ne vous êtes pas assourdi.

C'est exquis.Il a toutes sortes de physiologie dans son oreille pour entendre l'écho de retour, et il peut réellement discerner s'il regarde ou non une sorte de papillon de nuit ou un coléoptère lisse. Le papillon a toutes sortes d'adaptations pour essayer de s'éloigner de la chauve-souris. Il entend la chauve-souris. La chauve-souris navigue, le papillon entend la chauve-souris. Le papillon entre dans une spirale désespérée, plongeant vers le sol et la chauve-souris commence à fondre. Il y a un acarien qui vit dans l'oreille des papillons. Je pense que vous commencez à comprendre le problème de cet acarien. Si le papillon est attrapé, l'acarien sera mangé.

La solution aux acariens ? Il ne vit que dans une oreille. Si vous ramassez des mites et que vous cherchez des acariens dans leurs oreilles, vous constaterez qu'ils ne sont toujours que d'un côté. Ainsi, le papillon a toujours une oreille claire pour qu'il puisse entendre la chauve-souris. Il y a des trucs comme ça tout au long de la biologie.

Il existe une autre sorte de chauve-souris, appelée Noctilio, qui chasse le poisson. Un Noctilio détecte essentiellement des ondulations à la surface de l'eau, puis il fond et il gaffe le poisson avec ses pattes arrière. Il peut détecter un fil de 1/10 de millimètre de diamètre, collé à 1/10 de millimètre au-dessus de la surface de l'eau. Quand je m'occupais des chauves-souris, je n'avais jamais vu de Noctilio. J'ai pensé : « Dieu, ce doit être la plus grande chauve-souris du monde.

Il y a environ quatre ans, sur l'Amazone, ma femme et moi sommes sortis en canoë, au coucher du soleil, sur un lac, juste à côté du fleuve Amazone. Il commençait à faire noir. Toute la journée, les martins-pêcheurs avaient pêché sur ce lac, et pendant la journée le lac s'était couvert de beaucoup de nourriture que les poissons voulaient, mais ils avaient peur des martins-pêcheurs. À mesure qu'il faisait plus sombre, les martins-pêcheurs ne pouvaient plus chasser et toute la surface du lac s'est alvéolée avec les poissons qui montaient pour manger la nourriture.

Leur timing était donc exquis. Ils savaient exactement à quel point il devait faire noir avant d'être en sécurité. Le poisson est venu et a commencé à manger la nourriture. À ce moment-là, peu de temps après le coucher du soleil, les faucons chauves-souris étaient toujours stationnés autour du lac. On pouvait voir, sur les arbres, des faucons assis sur les membres et faisant des vols hors des membres. Environ 15 minutes après que le poisson a commencé à manger, il faisait suffisamment sombre pour que les faucons chauves-souris ne puissent plus chasser, et à ce moment-là, Noctilio est sorti et l'eau était recouverte de centaines de chauves-souris qui attrapaient le poisson. Ils attrapaient le poisson à moins d'un mètre de nous.

Maintenant, il y a deux ou trois choses à propos de cette histoire que je pense, euh, j'aimerais souligner. L'une est que toute cette communauté est parfaitement adaptée. Chaque élément en elle sait quand tout se passe et quels sont les risques, et quels sont les coûts et les avantages. L'autre chose c'est que j'avais bénéficié d'une éducation libérale, et quand cette chauve-souris est sortie, et volait à environ un mètre de mon canoë en Amazonie, ma vie était tellement plus riche car j'attendais de la voir depuis 40 années. J'en avais entendu parler dans un cours à Yale. Je savais où il s'insérait. Je savais quels types d'adaptations il avait, et j'étais content de le voir.

Chapitre 5. Dérive [00:27:09]

L'adaptation peut donc être impressionnante. La dérive est quelque chose qui fait appel aux geeks parmi nous. J'ai aussi un côté geek, d'accord ? La dérive n'est pas une chose si belle sur le plan morphologique ou artistique. C'est une chose mathématiquement belle. La dérive se produit chaque fois qu'il n'y a pas de corrélation entre le succès de reproduction et la variation d'un trait, et elle produit des modèles comme celui-ci.

Donc, ici, nous commençons avec 20 populations, et nous les commençons toutes avec une fréquence de gène de 0,5, et nous laissons la méiose, ce qui revient à lancer une pièce de monnaie, et nous laissons la variation et le succès de reproduction suivre leur cours, et nous les exécutons simplement. populations pendant 20 générations, et vous pouvez voir qu'il y a à peu près une distribution tout aussi probable d'états finaux ici. Donc, nous commençons tous à 0,5, et cela devient bruyant au fur et à mesure que nous avançons.

C'est donc une image du processus de dérive, et si l'une de ces populations atteint 1 ou descend à 0, en termes de fréquence des gènes, le processus s'arrêtera, car ce sont des états absorbants. Si la fréquence devient 1, alors tout le monde l'a et il ne peut y avoir aucun changement, et si la fréquence devient 0, alors personne ne l'a et il ne peut y avoir aucun changement. C'est donc ce que l'on entend par état absorbant.

Maintenant, en première approximation, les traits de l'organisme entier sont les produits de la sélection naturelle. Peut-être pas dans le passé immédiat, mais généralement à un moment donné de l'histoire de la vie, un trait d'organisme entier aura été soumis à la sélection naturelle. Il aura donc été façonné et conçu par ce processus. Et en première approximation, de nombreuses séquences d'ADN ont été façonnées par dérive. Nous voyons donc la conception dans l'ensemble de l'organisme et nous voyons du bruit dans le génome, à quelques exceptions près.

Il y a des séquences d'ADN qui ont une valeur sélective claire en fait, il y a toute une littérature à ce sujet maintenant. Si l'un d'entre vous souhaite rédiger un essai sur les signatures de sélection dans le génome, il peut trouver beaucoup de choses à ce sujet maintenant, sur la façon de reconnaître qu'un morceau de génome a récemment été sélectionné. Il existe des traits de l'organisme entier qui n'ont aucune valeur sélective apparente, par exemple le menton.

Le menton est en fait le résultat de l'évolution, opérant sur le développement, pour prendre un visage, qui ressemble à celui d'un gorille ou d'un chimpanzé, qui s'est bombé comme ça et l'a essentiellement aplati de sorte que nous sommes verticalement beaucoup plus plats qu'un chimpanzé ou un chimpanzé. un gorille, et à la suite de ce recul, quelque chose qui était là, mais en quelque sorte couvert, est ressorti.

C'est donc de là que vient le menton. Cela ne veut pas dire que les mentons étaient sélectifs. Maintenant, il se peut qu'après leur origine, il y ait pu y avoir un peu de sélection sexuelle sur eux. Mais il est certain que le processus de développement qui les a produits à l'origine n'avait pas besoin d'être adaptatif. Cela pourrait simplement être un sous-produit de quelque chose qui se passait, essentiellement de la bouche vers le haut.

Les thèmes de la microévolution sont donc la sélection et la dérive. La sélection naturelle est motivée par la variation du succès de reproduction. La force de sélection est mesurée par la corrélation de la variation d'un trait avec le succès de reproduction. Quand il n'y a pas de corrélation, il n'y a pas de changement systématique, et puis les choses dérivent, d'accord ?

Chapitre 6. Histoire de la vie [00:31:11]

Maintenant, la macroévolution, le processus à grande échelle, la grande image. Eh bien, voici en quelque sorte les déclarations de base sur la macroévolution. Si quelqu'un vous demande : « Qu'est-ce que ce mot fantaisiste macroévolutionn veux dire ? », dites-leur en gros que c'est ça. Il y a un arbre de vie. Tout sur la planète avait une origine commune. Tout est lié à tout le reste, à l'exception peut-être des virus, qui sont trop petits pour que nous décidions que leurs génomes sont trop petits. Les points de branche dans l'arbre, les événements de spéciation qui se produisent lorsque de nouvelles espèces se sont formées.

Cette histoire est jalonnée de grands événements marquants. Il y a eu des extinctions massives. Il y a eu des impacts de météorites. Il y a eu des changements majeurs dans l'organisation de la structure de l'information de la vie. Et les disciplines biologiques que vous pouvez rencontrer s'inscrivent dans cette chronologie. Donc, en fait, différentes parties de la biologie étudient différentes parties de ce processus.

L'arbre ressemble à ceci. C'est l'arbre à grande échelle. Donc, à cette échelle, ce que vous voyez ici, ce sont les trois règnes de la vie, qui sont les bactéries, les archées et les eucaryotes, ici les racines à environ 3,7 milliards d'années, pas à des millions d'années. Et à un moment donné, une bactérie violette est entrée dans les eucaryotes et est devenue une mitochondrie, et à un autre moment, une cyanobactérie est entrée dans diverses lignées végétales, trois fois, et est devenue un chloroplaste.

C'est donc la grande échelle. Et vous êtes probablement en train de chercher là-dessus pour savoir où vous êtes, la chose la plus importante de l'univers, et vous êtes là-haut, sur une petite brindille. D'accord? Maintenant, si nous faisons exploser cela et regardons simplement les organismes multicellulaires, la multi-cellularité semble avoir son origine il y a environ 800 millions à un milliard d'années. Et ce sont les champignons, ce sont les choses que nous appelons les plantes, les plantes multicellulaires, et puis dans cette direction, nous avons une série assez compliquée de branches qui finissent par nous faire être ici. D'accord?

Les choses qui sont – cela ont été faites par Tom Pollard, au MCDB, il y a environ cinq ans, et à ce moment-là, les choses en jaune avaient des génomes qui avaient été complètement séquencés. Il existe maintenant des centaines de génomes complètement séquencés. Ainsi, pendant les deux premiers milliards d'années de la vie, la majeure partie de l'action se situe dans le rayonnement basal. Ainsi en va-t-il des bactéries, des archées et des ancêtres eucaryotes unicellulaires. À cette échelle, nous sommes juste au sommet d'une petite branche sur la pointe et les événements symbiotiques ont amené les mitochondries et les chloroplastes dans les cellules eucaryotes.

Déjà, cela vous dit quelque chose d'intéressant sur vous-même. Vous êtes une communauté de génomes. Vous n'êtes pas un génome unitaire. Vous avez cette mitochondrie en vous. Les thèmes principaux sont essentiellement que les événements de spéciation qui se sont produits, en particulier au cours du dernier milliard d'années, ont créé un arbre de vie qui décrit les relations de tout sur la planète.

La biologie systématique, la phylogénétique, essaie de déduire l'histoire de la vie en étudiant ces relations. Et il y a un vrai problème profond ici : comment déduire l'arbre ? Les organismes de l'arbre n'ont pas de code-barres sur le front nous indiquant à qui ils sont liés. Nous devons essayer de comprendre à qui ils sont liés, et lorsque nous comprenons les relations, alors nous connaissons l'histoire, car les relations définissent l'histoire.

Nous travaillons donc avec des hypothèses sur l'histoire, et nous testons ces hypothèses les unes contre les autres et essayons de trouver celle qui est la plus cohérente avec les données dont nous disposons. Et ils nous donnent un cadre historique dans lequel nous pouvons ensuite interpréter ce qui s'est passé. Il y a des événements majeurs qui se sont produits. Bref, ce sont eux.

La vie est née il y a environ 3,6 à 3,9 milliards d'années. Et, soit dit en passant, cela semble être apparu assez rapidement. Dans probablement environ 100 millions d'années, je suis redevenu un biologiste de l'évolution dans seulement cent millions d'années, euh, après que l'eau ait pu exister à la surface de la planète sous forme liquide, donc après le bombardement de météorites, lorsque la surface de la planète se refroidit suffisamment pour que l'eau soit liquide et la vie naît probablement assez rapidement. Et sans doute, au cours des cent premières générations, les premiers parasites étaient là. Donc ces choses sont arrivées assez rapidement.

Ensuite, les eucaryotes et la méiose, c'est ainsi qu'un biologiste se réfère au sexe organisé, se sont produits il y a environ 1,5 à 2,5 milliards d'années, la multi-cellularité, ce qui nous donne la biologie du développement, il y a environ un milliard d'années. Tous les principaux plans corporels des animaux semblent avoir, à l'exception peut-être des, euh, des méduses et de quelques-uns de leurs proches, ils semblent tous avoir vu le jour il y a environ 550 millions d'années.

Il y a eu presque une perte de vie sur la planète lors de l'extinction de masse du Permien. Nous étudierons cela plus tard dans le cours. Vous êtes invités à écrire un essai sur les extinctions de masse si vous voulez savoir que la grande mort est plutôt excitante. Il semble s'être produit essentiellement par un processus d'empoisonnement des océans. Les fleurs rayonnent il y a environ 65 à 135 millions d'années.

La langue est importante car une fois la langue apparue, nous avons un type indépendant de transmission d'informations de génération en génération, nous obtenons une transmission culturelle. Cela a probablement environ 60 à 100 000 ans au moins avec une syntaxe et un stockage d'informations compliqué. L'écriture n'a que 6000 ans environ. Et bien sûr, les choses importantes sont assez récentes.

C'est donc une vision de la vie qui va des bactéries aux dinosaures en passant par le rock and roll et que tout peut être étudié avec des principes évolutifs. Comment les disciplines biologiques s'adaptent-elles à cela? Eh bien, la microbiologie et la biochimie essaient d'étudier des choses communes à toute vie. Cela signifie que les mêmes réactions chimiques qui se produisent dans les bactéries se produisent dans le foie humain, et cela a environ un milliard et demi à quatre milliards d'années. D'accord?

La génétique et la biologie cellulaire étudient des choses qui suivent dans une large mesure l'invention évolutive de la méiose. Il y a la génétique bactérienne, mais la génétique eucaryote est quelque chose qui étudie des choses qui ont environ 1,5 milliard d'années. Biologie du développement et physiologie générale, ce sont des disciplines multicellulaires qui dépendent de l'existence d'un organisme multicellulaire. Cette chose n'est arrivée qu'il y a environ un milliard d'années. Neurobiologie, vous avez besoin d'un complexe, vous avez besoin de céphalisation, vous avez besoin d'un système nerveux complexe. Cela étudie des phénomènes qui ont probablement environ 500 à 600 millions d'années. Idem pour le comportement.

Il y a plusieurs anthropologues dans la classe. Vous étudiez des choses qui sont probablement apparues le long de notre branche de l'arbre, au cours des 15 à 20 derniers millions d'années. Il y a donc un assemblage temporel de la biologie, en tant que discipline, ainsi qu'il y a de la vie, sur la planète.

Chapitre 7. Conclusion [00:39:33]

Ainsi, les concepts clés de cette conférence sont qu'il existe deux types d'explication en biologie. L'une est la question immédiate ou mécanique, à laquelle on répond en étudiant le fonctionnement des molécules et des structures plus grandes. Ce sont essentiellement des explications physiques et chimiques. Et puis il y a les questions évolutives, pourquoi la chose existe-t-elle, pourquoi a-t-elle été conçue de cette façon ? Et cela pourrait être répondu par la sélection ou par l'histoire ou la meilleure façon de le faire est d'utiliser les deux et de combiner ces explications.

Ce qui distingue la biologie de la physique et de la chimie, c'est la sélection naturelle. Ce n'est pas un principe que l'on peut trouver dans un manuel de physique ou dans un manuel de chimie. C'est quelque chose qui est un principe général qui s'applique en fait à beaucoup de choses en dehors de la biologie, mais il n'est pas contenu dans la physique et la chimie. Et il existe un modèle en biologie qui unit la biologie à la géologie et à l'astronomie, et c'est l'histoire. Il y a donc un élément important de la pensée historique en biologie évolutive, ainsi que l'action plus abstraite de la sélection naturelle sur la conception d'organismes pour le succès de la reproduction et la formation des changements et des fréquences des gènes.

Maintenant, je veux terminer la conférence en vous disant quelque chose d'étonnant. Je ne pourrai pas toujours vous dire quelque chose d'étonnant à chaque conférence. Mais l'un des grands privilèges d'enseigner la biologie d'introduction, ou d'être dans un cours d'introduction à la bio, est qu'il y a certaines grandes choses dont on ne discute plus jamais. D'accord? C'est l'un d'eux. Nous sommes en continuité avec la non-vie.

Voici comment je vais vous en convaincre. Pensez à votre mère. Pensez maintenant à sa mère. Maintenant, pensez à la mère de votre mère. Maintenant, je veux que vous passiez par un processus comme vous l'avez fait en mathématiques où vous faites une preuve inductive que vous revenez simplement en arrière. Laissez ce processus aller. D'accord? Retour vous allez dans le temps. Accélérez-le maintenant. D'accord? Nous sommes revenus à dix millions. Maintenant, nous sommes à cent millions. Nous sommes maintenant à un milliard d'années. Nous sommes maintenant à 3,9 milliards d'années. À chaque étape du chemin, il y a eu un parent. Il y a 3,9 milliards d'années, quelque chose d'extrêmement intéressant se produit. Vous passez par l'origine de la vie, et il n'y a plus de parent. À ce stade, vous êtes connecté à la matière abiotique.

Maintenant, cela signifie que non seulement l'arbre de vie vous connecte à tous les êtres vivants de la planète, mais que l'origine de la vie vous connecte à l'univers entier. C'est une pensée profonde. Chaque élément de votre corps, qui est plus lourd que le fer, et vous en avez besoin d'un certain nombre, a été synthétisé dans une nova, euh, supernova. La planète sur laquelle vous êtes assis est un recyclage secondaire de matériaux de supernova, et vos corps sont construits avec cette substance et ils l'utilisent dans certains de leurs processus les plus importants.

Ainsi, la vision que la biologie évolutive vous donne n'est pas seulement une vision pratique de la façon de réfléchir et d'analyser comment et pourquoi les questions en biologie, c'est aussi une déclaration plus générale sur la condition humaine, et j'espère que c'est une vision que vous & #8217j'aurai le temps de réfléchir. La prochaine fois, nous ferons de la génétique de base.


Principaux livres

L'étude de la sélection naturelle a commencé avec Darwin L'origine des espèces (Darwin 2010, initialement publié en 1859), mais est à nouveau tombé en disgrâce jusqu'à ce que la « Synthèse moderne », les principaux livres de la synthèse qui traitaient des études sur le terrain de la sélection naturelle étaient les ouvrages de Dobzhansky. Génétique et origine des espèces (Dobzhansky 1937), Mayr Systématique et origine des espèces (Mayr 1942) et Stebbins Variation et évolution des plantes (Stebbins 1950). Les prochains grands livres d'études de sélection dans le domaine sont venus avec Ford Génétique écologique (Ford 1964) et Endler Sélection naturelle à l'état sauvage (Endler 1986). Le livre le plus récent sur la sélection naturelle avec un certain accent sur les études de terrain est celui de Bell. Sélection : le mécanisme de l'évolution (Bell 2008). Pour en savoir plus sur les premiers travaux sur la sélection naturelle, voir le Bibliographies d'Oxford dans l'article de biologie évolutive « Sélection naturelle ».

Bell, G. 2008. Sélection : Le mécanisme de l'évolution. 2e éd. Oxford : Université d'Oxford. Presse.

En quelque sorte une mise à jour d'Endler 1986, mais assez différente dans son approche et plus large dans sa portée - ce livre passe en revue les études de terrain sur la sélection ainsi que les études de sélection naturelle en laboratoire et de sélection artificielle par l'homme.

Darwin, C. 2010. De l'origine des espèces au moyen de la sélection naturelle. New York : Bibliothèque moderne.

Publié à l'origine en 1859 (Londres : John Murray). A présenté de nombreuses preuves du mécanisme d'évolution adaptative de Darwin, c'est-à-dire la sélection naturelle.

Dobjansky, Th. 1937. Génétique et origine des espèces. New York : Columbia Univ. Presse.

Fait valoir que la génétique des populations, y compris la sélection, est compatible avec les différences génétiques entre les espèces.

Endler, J.A. 1986. Sélection naturelle à l'état sauvage. Princeton, New Jersey : Université de Princeton. Presse.

Passe en revue les études de sélection sur le terrain à ce moment-là, qui comprenaient désormais des traits plus complexes, le livre comprend une analyse quantitative de la force de la sélection à partir des estimations disponibles, préfigurant de nombreuses synthèses ultérieures (voir Synthèses).

Ford, E.B. 1964. Génétique écologique. Londres : Methuen.

Ce livre présente de meilleures preuves que la sélection naturelle se produit réellement sur le terrain que ce qui était disponible auparavant, en se concentrant sur des traits polymorphes simples. Quatre éditions ont été publiées, la dernière en 1975.

Mayr, E. 1942. Systématique et origine des espèces. New York : Columbia Univ. Presse.

Abaisse l'argument de Dobzhansky d'un niveau pour montrer que les différences entre les populations au sein des espèces animales pourraient résulter de processus génétiques des populations, y compris encore une fois la sélection.

Stebbins, G.L. 1950. Variation et évolution des plantes. New York : Columbia Univ. Presse.

Présente la preuve que les arguments de Mayr s'appliquent tout aussi bien aux plantes.

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Vous voulez commencer une bagarre lors d'une conférence sur l'évolution ? Il suffit d'évoquer le concept de sélection de groupe : l'idée qu'un groupe mixte d'individus peut être « sélectionné » en tant que groupe par rapport à d'autres groupes hétérogènes de la même espèce. Des biologistes qui n'hésiteraient pas à former eux-mêmes un groupe pour lutter contre le créationnisme ou le design intelligent pourraient soudain se livrer à une bataille de tartes pour défendre le principe selon lequel « chacun pour soi ».

Pourtant, Charles Darwin lui-même a plaidé en faveur de la sélection de groupe. Il postulait que les hommes moraux ne feraient peut-être pas mieux que les hommes immoraux, mais que les tribus d'hommes moraux « auraient certainement un immense avantage » sur les bandes de pirates turbulents. Dans les années 1960, cependant, la sélection au niveau du groupe était à la traîne. Le théoricien influent George Williams a reconnu que bien que la sélection de groupe puisse être possible, dans la vraie vie, "les adaptations liées au groupe n'existent pas, en fait".

Richard Dawkins de l'Université de Cambridge, dont les écrits ont atteint des millions de personnes, soutient que la sélection pourrait même ne pas atteindre un niveau d'organisation biologique aussi élevé que l'organisme individuel. Au lieu de cela, affirme-t-il, la sélection opère sur les gènes et l'individu est l'incarnation de la sélection de milliers de gènes égoïstes, chacun essayant de se perpétuer.

Au cours des dernières décennies, cependant, la sélection de groupe a fait un retour tranquille parmi les théoriciens de l'évolution. E. O. Wilson de l'Université Harvard et David Sloan Wilson (aucun lien de parenté) de l'Université de Binghamton essaient de donner à la sélection du groupe une respectabilité à part entière. Ils la rebaptisent théorie de la sélection à plusieurs niveaux : la sélection se déroule constamment à plusieurs niveaux simultanément. Et comment calculez-vous la somme de ces sélections dans n'importe quelle circonstance du monde réel ? « Nous devons simplement examiner les situations au cas par cas », explique Sloan Wilson.

Mais les Wilson ont offert quelques lignes directrices dans le numéro de décembre 2007 de Revue trimestrielle de biologie. &ldquoL'adaptation à n'importe quel niveau,», &ldquo nécessite un processus de sélection naturelle au même niveau, et a tendance à être minée par la sélection naturelle à des niveaux inférieurs.&rdquo

Des expériences avec des groupes réels illustrent ce point. Pseudomonas fluorescens les bactéries aspirent rapidement tout l'oxygène dissous d'un habitat liquide, laissant une fine couche habitable près de la surface. Mais certaines bactéries développent spontanément une mutation bénéfique. Ces individus sauveteurs de groupe sécrètent un polymère qui permet à des groupes d'individus de former des tapis flottants. En tant que tapis, toutes les bactéries survivent, même si la plupart d'entre elles ne dépensent aucune énergie métabolique pour produire le polymère. Mais si les freeloaders deviennent avides et reproduisent trop de leurs semblables, le tapis coule et tout le monde meurt, les altruistes comme les freeloaders. Parmi ces bactéries, donc, les groupes qui maintiennent suffisamment d'altruistes pour flotter l'emportent sur les groupes avec moins d'altruistes que ce nombre minimum. Les premiers groupes survivent, grandissent et se divisent en groupes filles. Ainsi, les individus altruistes peuvent prospérer, malgré l'inconvénient de dépenser des ressources précieuses pour produire le polymère.

Peut-être que le plus grand changement que la sélection de groupe apporte à la théorie de l'évolution est son implication pour ce qu'on appelle la sélection de parenté. Ce qui ressemble à une sélection de groupe, soutiennent certains théoriciens, peut en fait être compris comme une parenté génétique. L'évolutionniste J.B.S. Haldane expliqua avec conviction la sélection de la parenté : &ldquo Je donnerais ma vie pour deux frères ou huit cousins.&rdquo Dans cette optique, les bactéries altruistes dans le Pseudomonas les tapis sauvent des parents proches, assurant ainsi la survie de la plupart des gènes qu'ils portent eux-mêmes.

Renversant cet argument, les Wilson affirment que la sélection de parenté est un cas particulier de sélection de groupe. « L'importance de la parenté », notent-ils, « qu'elle augmente la variation génétique entre les groupes ». Et cette diversité entre les groupes présente des choix plus clairs pour la sélection des groupes. La parenté accentue ainsi l'importance de la sélection au niveau du groupe par rapport à la sélection individuelle au sein du groupe.

Les Wilson pensent que les évolutionnistes doivent adopter la sélection à plusieurs niveaux pour faire des recherches fructueuses en sociobiologie et pour étudier le comportement social d'un point de vue biologique. Les groupes altruistes battent les groupes égoïstes.&rdquo

Remarque : Cet article a été imprimé à l'origine avec le titre « Ce qui est bon pour le groupe ».


Voir la vidéo: Capsule SVT 3ème: La biodiversité, lévolution et la sélection naturelle. (Octobre 2022).