chapitre 25 L’histoire de la vie sur Terre 607
aussi chercher à comprendre les mécanismes biologiques intrinsèques qui sous-tendent les changements observés dans les
archives fossiles. Pour ce faire, nous nous tournerons vers les
mécanismes génétiques de l’évolution, et plus particulièrement les gènes qui régissent le développement.
L’effet des gènes développementaux
On l’a vu au chapitre 21, les recherches interdisciplinaires
dans les domaines propres à la biologie de l’évolution et à
la biologie du développement commencent à expliquer de
quelles manières de légères variations génétiques peuvent se
traduire par des divergences morphologiques importantes
entre les espèces. Les gènes qui programment le développement influent sur la vitesse, le déclenchement et l’organisation spatiale des changements que subit un organisme, de
l’état de zygote jusqu’à l’âge adulte.
La vitesse et la synchronisation
dans les étapes du développement
L’évolution s’accompagne d’une foule de transformations saisissantes qui résultent de l’hétérochronie (du grec heteros,
« différent », et khrônos, « temps ») ; c’est, en d’autres termes,
un changement touchant la vitesse ou la synchronisation des
étapes du développement. La morphologie d’un organisme
dépend en partie du rythme de croissance relatif des différentes parties du corps au cours du développement. Il suffit de
modifier légèrement les vitesses de croissance des diverses parties de l’organisme pour changer considérablement la forme
de l’adulte, comme le montrent les différences frappantes entre
le crâne de l’humain et celui du chimpanzé (figure 25.21).
Parmi les effets spectaculaires de l’hétérochonie, mentionnons
la formation de la structure squelettique des ailes de la chauvesouris par suite de l’accélération de la croissance des os des
doigts (voir la figure 22.15, p. 535). Il en est de même de la
réduction puis de la disparition des membres inférieurs chez
la baleine, qui résultent du ralentissement de la croissance des
os de la jambe et de l’os pelvien (voir la figure 22.20, p. 538).
L’hétérochronie peut aussi modifier la vitesse du développement des organes reproducteurs. Si ce développement est
plus rapide que celui des organes somatiques (destinés à
toute autre fonction que la reproduction), il est probable que
la morphologie de l’espèce parvenue à la maturité sexuelle
conservera des caractéristiques juvéniles typiques d’une espèce
ancestrale. Ce processus s’appelle pédomorphose (du grec
paedos, « enfant », et morphosis, « formation »). Par exemple, la
plupart des espèces de salamandres subissent une métamorphose qui les fait passer du stade larvaire à la forme adulte.
Cependant, certaines espèces conservent des branchies et
d’autres caractéristiques larvaires même une fois qu’elles ont
atteint la taille adulte et la maturité sexuelle (figure 25.22). À
la limite, une telle modification de la chronologie du développement peut produire des individus dont l’apparence
s’éloigne considérablement de celle de leurs ancêtres, même
si le changement génétique qui a eu lieu reste peu important dans son ensemble. En effet, des découvertes récentes
indiquent que la modification génétique d’un seul locus est
probablement suffisante pour causer la pédomorphose chez
l’amphibien axolotl, bien que d’autres gènes puissent également y contribuer.
Fœtus de chimpanzé
Chimpanzé nouveau-né
Chimpanzé adulte
Fœtus humain
Humain adulte
Chimpanzé adulte
m Figure 25.21 Les croissances relatives du crâne chez le
chimpanzé et chez l’humain. Dans la lignée évolutive des humains,
les mutations qui ont ralenti la croissance de la mâchoire par rapport
aux autres parties du crâne font que la tête de l’humain adulte ressemble
à celle d’un bébé chimpanzé.
Branchies
m Figure 25.22 La pédomorphose. Certaines espèces conservent
à l’âge adulte des caractéristiques propres au stade juvénile chez leurs
ancêtres. Cette salamandre, l’axolotl (Ambystoma mexicanum), garde
certaines caractéristiques larvaires (du têtard), notamment des branchies,
même après avoir atteint sa taille adulte et sa maturité sexuelle.
aussi chercher à comprendre les mécanismes biologiques intrinsèques qui sous-tendent les changements observés dans les
archives fossiles. Pour ce faire, nous nous tournerons vers les
mécanismes génétiques de l’évolution, et plus particulièrement les gènes qui régissent le développement.
L’effet des gènes développementaux
On l’a vu au chapitre 21, les recherches interdisciplinaires
dans les domaines propres à la biologie de l’évolution et à
la biologie du développement commencent à expliquer de
quelles manières de légères variations génétiques peuvent se
traduire par des divergences morphologiques importantes
entre les espèces. Les gènes qui programment le développement influent sur la vitesse, le déclenchement et l’organisation spatiale des changements que subit un organisme, de
l’état de zygote jusqu’à l’âge adulte.
La vitesse et la synchronisation
dans les étapes du développement
L’évolution s’accompagne d’une foule de transformations saisissantes qui résultent de l’hétérochronie (du grec heteros,
« différent », et khrônos, « temps ») ; c’est, en d’autres termes,
un changement touchant la vitesse ou la synchronisation des
étapes du développement. La morphologie d’un organisme
dépend en partie du rythme de croissance relatif des différentes parties du corps au cours du développement. Il suffit de
modifier légèrement les vitesses de croissance des diverses parties de l’organisme pour changer considérablement la forme
de l’adulte, comme le montrent les différences frappantes entre
le crâne de l’humain et celui du chimpanzé (figure 25.21).
Parmi les effets spectaculaires de l’hétérochonie, mentionnons
la formation de la structure squelettique des ailes de la chauvesouris par suite de l’accélération de la croissance des os des
doigts (voir la figure 22.15, p. 535). Il en est de même de la
réduction puis de la disparition des membres inférieurs chez
la baleine, qui résultent du ralentissement de la croissance des
os de la jambe et de l’os pelvien (voir la figure 22.20, p. 538).
L’hétérochronie peut aussi modifier la vitesse du développement des organes reproducteurs. Si ce développement est
plus rapide que celui des organes somatiques (destinés à
toute autre fonction que la reproduction), il est probable que
la morphologie de l’espèce parvenue à la maturité sexuelle
conservera des caractéristiques juvéniles typiques d’une espèce
ancestrale. Ce processus s’appelle pédomorphose (du grec
paedos, « enfant », et morphosis, « formation »). Par exemple, la
plupart des espèces de salamandres subissent une métamorphose qui les fait passer du stade larvaire à la forme adulte.
Cependant, certaines espèces conservent des branchies et
d’autres caractéristiques larvaires même une fois qu’elles ont
atteint la taille adulte et la maturité sexuelle (figure 25.22). À
la limite, une telle modification de la chronologie du développement peut produire des individus dont l’apparence
s’éloigne considérablement de celle de leurs ancêtres, même
si le changement génétique qui a eu lieu reste peu important dans son ensemble. En effet, des découvertes récentes
indiquent que la modification génétique d’un seul locus est
probablement suffisante pour causer la pédomorphose chez
l’amphibien axolotl, bien que d’autres gènes puissent également y contribuer.
Fœtus de chimpanzé
Chimpanzé nouveau-né
Chimpanzé adulte
Fœtus humain
Humain adulte
Chimpanzé adulte
m Figure 25.21 Les croissances relatives du crâne chez le
chimpanzé et chez l’humain. Dans la lignée évolutive des humains,
les mutations qui ont ralenti la croissance de la mâchoire par rapport
aux autres parties du crâne font que la tête de l’humain adulte ressemble
à celle d’un bébé chimpanzé.
Branchies
m Figure 25.22 La pédomorphose. Certaines espèces conservent
à l’âge adulte des caractéristiques propres au stade juvénile chez leurs
ancêtres. Cette salamandre, l’axolotl (Ambystoma mexicanum), garde
certaines caractéristiques larvaires (du têtard), notamment des branchies,
même après avoir atteint sa taille adulte et sa maturité sexuelle.