Rôle du hasard dans l'évolution

Cette animation propose une simulation simplifiée qui illustre l'importance du hasard dans l'évolution d'une population isolée et de petite taille.

Ici, nous observons la diversité génétique relative à un caractère: la couleur d'une espèce fictive de fleur.

La sélection exercée sur la population de fleurs est représentée par les lapins, qui consomment les fleurs sans préférence pour une couleur particulière. Cette sélection (ou tirage aléatoire) se fait donc au hasard et non pas au profit d'une forme de fleur mieux adaptée au milieu.
Au départ, la population présente 6 fleurs de 6 couleurs différentes.

Chacune de ces 6 fleurs se reproduit et donne 2 fleurs « filles ». Il y a alors 18 fleurs.
Les fleurs filles ont la même couleur que la fleur « mère » (en effet, on suppose que les fleurs se reproduisent de façon asexuée).

Le tirage aléatoire par les lapins fait disparaître 12 fleurs.
Il ne reste plus que 6 fleurs qui vont à nouveau se reproduire, etc.

Le principe de cette simulation consiste à effectuer un certain nombre de cycles reproduction/tirage aléatoire. On observe que plus le nombre de générations augmente, plus la diversité de couleurs des fleurs diminue.

Après chaque cycle reproduction/tirage aléatoire, la population de fleurs reste inchangée (6 fleurs).

• Comprendre le rôle du hasard dans l'évolution ;
• Aborder la notion de biodiversité au niveau génétique ;
• Découvrir la notion de dérive génétique et de sélection naturelle.

Une espèce regroupe des individus possédant les mêmes gènes qui déterminent les caractères. Cependant, la plupart de ces gènes présentent différentes versions appelées allèles (apparus par mutation génétique). Ainsi, il est possible d'observer des formes différentes pour un même caractère au sein d'une même espèce, par exemple la couleur du pelage d'un animal, ou le groupe sanguin chez l'Homme dont le gène présente trois allèles différents (A, B et O).

La diversité des allèles (ou diversité génétique) au sein d'une population d'individus d'une même espèce, est un aspect de la biodiversité. Celle-ci peut être affectée par différents mécanismes :

• La dérive génétique :

Ce mécanisme repose sur le fait que la transmission des allèles des géniteurs aux descendants est aléatoire. De génération en génération, la fréquence des allèles d'un gène, au sein d'une population, évolue au hasard.
Statistiquement, dans une population de grande taille, la fréquence de chaque allèle reste constante.
Au contraire, si une population de petite taille est isolée de la population principale, la dérive génétique y sera plus marquée. La fréquence de certains allèles augmentera, ou diminuera. Parfois, certains allèles disparaissent, ce qui se traduit par une diminution de la biodiversité. C'est le cas de nombreuses espèces insulaires végétales ou animales.

• La sélection naturelle :

Contrairement à la dérive génétique, qui s'applique à n'importe quel gène, la sélection naturelle est un mécanisme qui induit l'augmentation de la fréquence d'un allèle conférant un avantage aux individus.
En effet, un caractère peut favoriser la survie dans un milieu particulier (ex: échapper au prédateur par mimétisme avec l'environnement) ou favoriser la reproduction (ex: attirer plus facilement un individu du sexe opposé). Les individus porteurs de l'allèle responsable de ce caractère auront plus de chance de se reproduire et donc de transmettre cet allèle à un plus grand nombre de descendants. Inversement, la fréquence de l'allèle d'un caractère désavantageux aura tendance à diminuer au sein de la population, de génération en génération.

C'est en 1835, lors de son voyage dans l'archipel des Galápagos, que Charles Darwin commença à élaborer la théorie de la sélection naturelle, grâce à l'observation des diverses formes de pinsons sur différentes îles. Bien que provenant d'une même espèce de pinson continental, la taille et la forme du bec de ces oiseaux est très différente d'une île à l'autre. L'isolement des sous-populations et la différence de ressources alimentaires sur chaque île, ont conduit à la sélection des pinsons dont le bec est le mieux adapté au type d'aliments présents dans le milieu.

La sélection naturelle et la dérive génétique jouent un rôle dans l'évolution, car ces deux mécanismes sont à l'origine de l'apparition de nouvelles espèces. En effet, si deux populations d'une même espèce sont isolées l'une de l'autre suffisamment longtemps, la modification de la fréquence de certains allèles peut être telle que ces deux populations deviennent trop différentes génétiquement pour pouvoir se reproduire ensemble. Ces deux populations ne sont plus interfécondes ; il s'agit donc de deux espèces différentes.