chapitre 25 L’histoire de la vie sur Terre 611
Les innovations de l’évolution
La façon de voir l’évolution de François Jacob nous ramène
au concept darwinien de la descendance avec modification.
Lorsqu’une nouvelle espèce se forme, des structures inédites
et complexes peuvent apparaître à la suite de modifications
graduelles des structures ancestrales. Dans bien des cas, des
structures complexes ont évolué en plusieurs phases successives à partir de versions beaucoup plus simples, accomplissant la même fonction fondamentale. Par exemple, l’œil de
l’être humain est un organe optique complexe composé de
structures multiples collaborant pour former une image et la
transmettre au cerveau. Comment l’œil humain a-t-il pu évoluer graduellement ? Si l’œil a besoin de toutes ses compo santes
pour fonctionner, argumentent certains, un œil « partiel », inachevé, n’aurait été d’aucune utilité pour nos ancêtres.
Comme l’a fait remarquer Darwin lui-même, le biais de cet
argument repose sur le postulat que seuls des yeux complexes
peuvent avoir une utilité. Or, de nombreux animaux possèdent des yeux beaucoup moins complexes que les nôtres
(figure 25.26). La version la plus simple de l’œil correspond
à un groupement de cellules photoréceptrices sensibles à la
lumière. Ces yeux simples semblent avoir une origine unique
dans l’évolution, et on les trouve chez plusieurs animaux,
dont les patelles (Patella sp.), des mollusques de petite taille.
Les yeux des patelles ne comportent ni lentille ni mécanisme
de mise au point des images, mais ils permettent à l’animal
de distinguer l’ombre de la lumière et de s’agripper plus fermement à son rocher lorsqu’une ombre surgit. C’est une
adaptation comportementale qui réduit sans doute le risque
d’être dévoré par un prédateur. Étant donné que les patelles
existent depuis fort longtemps, on peut dire que des yeux
aussi « simples » que les leurs répondent plutôt bien à leurs
besoins de survie et de reproduction.
Dans le règne animal, les différents types d’yeux complexes ont évolué indépendamment et plusieurs fois, à partir
de structures rudimentaires. Certains mollusques, comme les
pieuvres et les calmars, possèdent des yeux aussi complexes
que ceux des humains et des autres vertébrés (voir la figure 25.26). Bien que les yeux complexes de certains mollusques aient évolué indépendamment des yeux complexes
des vertébrés, les deux types d’yeux se sont transformés à partir d’un simple amas ancestral de cellules photoréceptrices.
Dans chaque cas, l’œil complexe a évolué graduellement, au
fil de changements successifs qui avantageaient les individus
à chaque stade. La structure de ces yeux constitue une autre
preuve de leur évolution indépendante : les yeux des vertébrés détectent la lumière sur la partie postérieure de la rétine
et conduisent les influx nerveux vers l’avant, alors que les
yeux des mollusques font l’inverse.
L’évolution de l’œil a permis de perfectionner un organe
qui a conservé sa fonction première : la vision. Cependant,
l’innovation peut aussi se traduire par un raffinement graduel de structures existantes, qui exercent alors de nouvelles
fonctions. Par exemple, alors que les Cynodontes donnaient
naissance aux premiers Mammifères, les os qui auparavant
participaient à l’articulation de la mâchoire (les os articulaire
et carré ; voir la figure 25.6) ont été incorporés dans la région
de l’oreille moyenne chez les Mammifères, où ils ont alors
participé à une nouvelle fonction : la transmission des sons
(voir le chapitre 34). De telles structures qui ont évolué dans
un contexte particulier et qui ont été affectées à de nouveaux
rôles sont parfois qualifiées d’exaptations, ce qui les distingue
de l’origine adaptative de la structure originale.
Mais attention ! Cela ne sous-entend pas qu’une structure
évolue en fonction d’un usage futur. Bien évidemment, la
sélection naturelle n’est pas en mesure de prédire l’avenir ;
elle ne peut qu’améliorer une structure selon son utilité présente. Les structures nouvelles, comme les articulations de la
mâchoire et les os de l’oreille moyenne des premiers Mammifères, peuvent évoluer graduellement au cours d’une série
d’étapes intermédiaires, chacune d’elle correspondant à une
fonction donnée dans le contexte du moment.
Cellules pigmentées
(photorécepteurs)
Épithélium
Masse
cellulaire
(lentille)
Cornée
Nerf
optique
Épithélium
Cavité
remplie
de liquide
Couche
pigmentée
(rétine)
Cellules
pigmentées
Fibres
nerveuses
Fibres
nerveuses
Nerf optique
Cornée
Lentille
Rétine
Nerf optique
(a) Plaque de cellules
pigmentées
(b) Cupule optique
(c) Cupule optique à petit orifice
(e) Œil complexe
(d) Œil simple muni d’une
lentille rudimentaire
La patelle (Patella sp.) possède
une simple zone de cellules
pigmentées (photorécepteurs)
constituant une tache oculaire.
La cupule optique à petit orifice
du nautile (Nautilus sp.)
fonctionne comme un appareil
photo rudimentaire (dit « à
sténopé », c’est-à-dire qu’il est
muni d’un petit trou servant
d’objectif photographique).
L’escargot de mer (Murex sp.)
possède une lentille rudimentaire
constituée d’une masse de
cellules translucides. La cornée
correspond à une région
transparente de l’épithélium
(couche extérieure de la peau) ;
celui-ci protège l’œil et facilite
la focalisation de la lumière.
Le calmar (Loligo sp.) possède un œil complexe comprenant une cornée,
une lentille et une rétine similaires aux yeux des vertébrés. Cependant,
l’œil du calmar a évolué indépendamment des yeux des vertébrés.
Le mollusque Pleurotomaria sp.
est doté d’une cupule optique.
m Figure 25.26 Un aperçu de la complexité de l’œil chez
les Mollusques.
Les innovations de l’évolution
La façon de voir l’évolution de François Jacob nous ramène
au concept darwinien de la descendance avec modification.
Lorsqu’une nouvelle espèce se forme, des structures inédites
et complexes peuvent apparaître à la suite de modifications
graduelles des structures ancestrales. Dans bien des cas, des
structures complexes ont évolué en plusieurs phases successives à partir de versions beaucoup plus simples, accomplissant la même fonction fondamentale. Par exemple, l’œil de
l’être humain est un organe optique complexe composé de
structures multiples collaborant pour former une image et la
transmettre au cerveau. Comment l’œil humain a-t-il pu évoluer graduellement ? Si l’œil a besoin de toutes ses compo santes
pour fonctionner, argumentent certains, un œil « partiel », inachevé, n’aurait été d’aucune utilité pour nos ancêtres.
Comme l’a fait remarquer Darwin lui-même, le biais de cet
argument repose sur le postulat que seuls des yeux complexes
peuvent avoir une utilité. Or, de nombreux animaux possèdent des yeux beaucoup moins complexes que les nôtres
(figure 25.26). La version la plus simple de l’œil correspond
à un groupement de cellules photoréceptrices sensibles à la
lumière. Ces yeux simples semblent avoir une origine unique
dans l’évolution, et on les trouve chez plusieurs animaux,
dont les patelles (Patella sp.), des mollusques de petite taille.
Les yeux des patelles ne comportent ni lentille ni mécanisme
de mise au point des images, mais ils permettent à l’animal
de distinguer l’ombre de la lumière et de s’agripper plus fermement à son rocher lorsqu’une ombre surgit. C’est une
adaptation comportementale qui réduit sans doute le risque
d’être dévoré par un prédateur. Étant donné que les patelles
existent depuis fort longtemps, on peut dire que des yeux
aussi « simples » que les leurs répondent plutôt bien à leurs
besoins de survie et de reproduction.
Dans le règne animal, les différents types d’yeux complexes ont évolué indépendamment et plusieurs fois, à partir
de structures rudimentaires. Certains mollusques, comme les
pieuvres et les calmars, possèdent des yeux aussi complexes
que ceux des humains et des autres vertébrés (voir la figure 25.26). Bien que les yeux complexes de certains mollusques aient évolué indépendamment des yeux complexes
des vertébrés, les deux types d’yeux se sont transformés à partir d’un simple amas ancestral de cellules photoréceptrices.
Dans chaque cas, l’œil complexe a évolué graduellement, au
fil de changements successifs qui avantageaient les individus
à chaque stade. La structure de ces yeux constitue une autre
preuve de leur évolution indépendante : les yeux des vertébrés détectent la lumière sur la partie postérieure de la rétine
et conduisent les influx nerveux vers l’avant, alors que les
yeux des mollusques font l’inverse.
L’évolution de l’œil a permis de perfectionner un organe
qui a conservé sa fonction première : la vision. Cependant,
l’innovation peut aussi se traduire par un raffinement graduel de structures existantes, qui exercent alors de nouvelles
fonctions. Par exemple, alors que les Cynodontes donnaient
naissance aux premiers Mammifères, les os qui auparavant
participaient à l’articulation de la mâchoire (les os articulaire
et carré ; voir la figure 25.6) ont été incorporés dans la région
de l’oreille moyenne chez les Mammifères, où ils ont alors
participé à une nouvelle fonction : la transmission des sons
(voir le chapitre 34). De telles structures qui ont évolué dans
un contexte particulier et qui ont été affectées à de nouveaux
rôles sont parfois qualifiées d’exaptations, ce qui les distingue
de l’origine adaptative de la structure originale.
Mais attention ! Cela ne sous-entend pas qu’une structure
évolue en fonction d’un usage futur. Bien évidemment, la
sélection naturelle n’est pas en mesure de prédire l’avenir ;
elle ne peut qu’améliorer une structure selon son utilité présente. Les structures nouvelles, comme les articulations de la
mâchoire et les os de l’oreille moyenne des premiers Mammifères, peuvent évoluer graduellement au cours d’une série
d’étapes intermédiaires, chacune d’elle correspondant à une
fonction donnée dans le contexte du moment.
Cellules pigmentées
(photorécepteurs)
Épithélium
Masse
cellulaire
(lentille)
Cornée
Nerf
optique
Épithélium
Cavité
remplie
de liquide
Couche
pigmentée
(rétine)
Cellules
pigmentées
Fibres
nerveuses
Fibres
nerveuses
Nerf optique
Cornée
Lentille
Rétine
Nerf optique
(a) Plaque de cellules
pigmentées
(b) Cupule optique
(c) Cupule optique à petit orifice
(e) Œil complexe
(d) Œil simple muni d’une
lentille rudimentaire
La patelle (Patella sp.) possède
une simple zone de cellules
pigmentées (photorécepteurs)
constituant une tache oculaire.
La cupule optique à petit orifice
du nautile (Nautilus sp.)
fonctionne comme un appareil
photo rudimentaire (dit « à
sténopé », c’est-à-dire qu’il est
muni d’un petit trou servant
d’objectif photographique).
L’escargot de mer (Murex sp.)
possède une lentille rudimentaire
constituée d’une masse de
cellules translucides. La cornée
correspond à une région
transparente de l’épithélium
(couche extérieure de la peau) ;
celui-ci protège l’œil et facilite
la focalisation de la lumière.
Le calmar (Loligo sp.) possède un œil complexe comprenant une cornée,
une lentille et une rétine similaires aux yeux des vertébrés. Cependant,
l’œil du calmar a évolué indépendamment des yeux des vertébrés.
Le mollusque Pleurotomaria sp.
est doté d’une cupule optique.
m Figure 25.26 Un aperçu de la complexité de l’œil chez
les Mollusques.