Les preuves de l'évolution

Auteurs : Bruno Chanet, Sophie Mouge (Enseignants SVT) et Pascal Tassy (Chercheur, MNHN)

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Lucas (élève de 3ème) à son professeur de SVT :
« L’évolution ? On n’y était pas pour voir ! Comment vous pouvez être sûr qu’elle a vraiment existé ?

Karima (élève de 2nde) à son professeur de SVT :
« L’évolution ? Elle ne se voit pas ! Comment pouvez-vous être sûr qu’elle existe ? »

Les élèves sont parfois dubitatifs et affirment un peu rapidement qu’on ne peut pas remonter dans le temps pour voir comment l’évolution s’est déroulée, qu’on ne peut pas observer l’évolution et que de ce fait, on ne peut pas la prouver ‘concrètement’.
Ces affirmations montrent une méconnaissance des différents types de preuves qui appuient une théorie. Dans le cas de la théorie de l’évolution, les preuves de type historique permettent d’avoir une discussion constructive pour répondre à Lucas et les preuves de type expérimental permettent d’avoir une discussion constructive pour répondre à Karima.

Les preuves historiques de l’évolution

Les produits de l’évolution sont les fruits d’une histoire contingente que nous ne pouvons reconstituer que rétrospectivement, à l’aide du type de preuves qu’utilisent les historiens : en maximisant la cohérence des traces, restes, vestiges et faisceaux de présomption dont nous disposons.

Comme nous ne disposons pas de machine à remonter le temps pour prouver visuellement l’évolution, nous nous trouvons dans le même cas de figure que des historiens qui ont à comprendre et à reconstituer un événement passé et lointain. Comment procèdent-ils ? Ils utilisent les traces laissées dans les archives, les textes, les tableaux ou les gisements archéologiques.


Quelles preuves avons-nous de la "découverte" du continent nord-américain par les Vikings aux alentours de 860 après JC ?

Les historiens disposent de données factuelles :




Anse des Meadows
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  • Des textes, des archives, conservées notamment en Islande : celles des sagas scandinaves, relatant la conquête de terres à l’ouest du Groenland par des Vikings.- Des fondations de constructions de type Viking, de huit fermes, ont été retrouvées dans l’anse aux Meadows au sud de Terre-Neuve, à partir des années 1960.
  • Des objets de conception Viking ont été retrouvés sur place : des centaines d'artefacts vikings faits surtout de bois mais aussi de fer, de pierre, de bronze et d'os. La sidérurgie, le bronze et fer sont inconnus dans les gisements -amérindiens contemporains et l’étude des minerais indiquent à la fois une origine locale et islandaise, une île dont la présence Viking est attestée depuis le début du IX siècle.
  • Des graines consommées d’une espèce de noyer typique du continent nord-américain, mais absente de cette partie du Canada, ont également été retrouvées. Elles signent la trace d’une avancée de cette population encore plus à l’ouest.

Les historiens mettent en parallèle et confrontent toutes ces données factuelles. Ils les contextualisent dans l’histoire déjà connue du peuple viking pour en déduire une explication causale : le passage des Vikings à l’extrémité Est du continent nord-américain. Il s’agit de la solution la plus simple, la plus cohérente, rassemblant la totalité des données disponibles. Mais ces données factuelles ne nous renseignent pas sur la cause de la migration des Vikings dans cette région. L’analyse historique n’est possible que parce que l’historien dispose d’une connaissance préalable sur le mode de vie des Vikings (lui permettant d'identifier les faits comme des éléments prouvant le passage des Vikings dans cette région) et qu’il est en mesure de dater la découverte des données factuelles.

Quelles preuves historiques les scientifiques mobilisent-ils pour expliquer le partage d'un ancêtre commun par le gorille et le saumon?

  • Gorille et saumon possèdent des attributs anatomiques communs : crâne, mâchoires, tissu osseux etc. Pour les scientifiques, non seulement, ces attributs confirment l’existence d’une parenté mais ce résultat est à son tour corroboré par l’étude des structures ressemblantes de molécules (comme l’hémoglobine ou l’ADN).Dans ce cadre, les biologistes pratiquent un raisonnement similaire à celui que font des historiens face à une diversité de données : recherche des points communs et mise en cohérence de ceux-ci.
  • Considérons un cheval, un chimpanzé, un saumon et un gorille. Ils présentent tous des vertèbres, une mâchoire, des os. Suite à ce constat, on peut formuler deux hypothèses :
    • ces attributs sont apparus plusieurs fois dans l’histoire de la vie et de manière indépendante,
    • ces attributs sont hérités d'un ancêtre commun et ils ont subi des modifications au cours l'histoire de la vie.
      Suivant le principe de parcimonie appliqué à la théorie de l'évolution, la deuxième hypothèse est la plus plausible.
      Ainsi, plus l’attribut est largement partagé et plus l’ancêtre qui l’a légué est ancien. Autrement écrit : le groupe de ceux qui ont des vertèbres est plus grand que celui de ceux qui ont les poils (l’ancêtre du premier groupe est plus ancien que l’ancêtre du second).

      En effet, la distribution des attributs n’est pas chaotique : existe-il des organismes à squelette externe avec des poils et/ou des plumes ? Ou encore des êtres vivants avec des mains, mais sans crâne ni colonne vertébrale ?
      Le fait qu’un cheval et un chimpanzé possèdent tous deux, et parmi de nombreux caractères, des poils et des vertèbres montre qu’ils ont en commun un ancêtre commun possédant des poils (ancêtre partagé avec tous les autres Mammifères) et un autre ancêtre commun possédant des vertèbres (ancêtre partagé avec tous les autres Vertébrés).
  • Pour l'historien, il y a deux "histoires" : factuelle et causale. Il en est de même pour le biologiste, le partage des attributs est de l'ordre du factuel, ces sont des preuves scientifiques de l'anatomie comparée, mais l'analyse de ces preuves en termes d'ancêtre commun est de l'ordre de l'explication causale.

Pour le biologiste, comme pour l'historien, ne seront retenues que les explications où les données factuelles (les attributs partagés) n'entrent pas en contradiction avec l'explication proposée (ancêtre commun), et dans la mesure où cette l'explication restera cohérente et rationnelle.

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Les fossiles comme preuves de l’évolution

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Paradoxe historique :
Les fossiles n’ont pas toujours été interprétés dans une perspective évolutionniste !

Plusieurs étapes ont été nécessaires pour installer la science des fossiles dans les sciences de l’évolution :
  • 1ère étape : concevoir la notion d’espèce éteinte et son corollaire : l’extinction. C’est définitivement fait en 1778 lorsque Buffon admet que de grosses molaires découvertes en 1739 en Amérique du Nord, au bord la rivière Ohio, appartiennent bien à une « espèce perdue » (autrement dit, éteinte).
  • 2ème étape : archiver, illustrer, expliquer l’histoire des faunes et des flores. C’est l’affaire du 19ième siècle avec notamment les travaux de l’anatomiste Georges Cuvier. Allant plus loin que ses prédécesseurs en matière d’anatomie comparée appliquée aux fossiles, Cuvier décrit un nombre impressionnant d’espèces éteintes. Cependant, pour que le fossile devienne véritablement acteur de l’évolution, il convient de s’abstraire, à l’instar de Lamarck, du dogme de l’immutabilité des espèces. 
  • 3ème étape : organiser des descriptions d’organismes selon des schémas de filiation, appelés d’abord arbres généalogiques (selon une analogie que l’on comprend aisément) puis arbres phylogénétiques (étymologiquement : genèse des groupes), où les espèces actuelles figurent en compagnie d’espèces éteintes. Le saut est franchi avec Charles Darwin et son Origine des espèces. Les premiers schémas évolutionnistes intégrant la paléontologie remontent à 1866 avec les travaux du paléontologue darwinien Albert Gaudry.
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Exemple des cétacés

Les études paléontologiques, sont toutes en elles-mêmes des preuves de l’évolution. Les trois milliards d’années (et plus) d’histoire de la vie sur Terre sont jalonnées de fossiles de toutes sortes, même si, par définition, les archives sont fort lacunaires. La difficulté du problème des hiatus, pour autant, ne doit pas être surestimée.
L’exposition « Incroyables cétacés » organisée en 2008-2009 par le Muséum National d’Histoire Naturelle a fait découvrir au grand public le squelette des cétacés du temps où ces animaux étaient encore de vrais tétrapodes au sens fonctionnel du terme, c’est-à-dire des animaux munis de membres antérieurs et postérieurs faits pour marcher sur la terre ferme.
La découverte en 1994 au Pakistan, dans des terrains de 47-48 millions d’années, d’Ambulocetus, un cétacé amphibie muni de deux paires de membres adaptés à la vie terrestre concrétise ce que les paléontologues recherchaient : un « cétacé-à-pattes ». Ambulocetus pagayait dans l’eau avec ses membres de tétrapodes et, à terre, se déplaçait un peu comme une otarie. Aujourd’hui rien, ou presque, n’est obscur dans la différenciation des cétacés avec notamment la description du squelette de Pakicetus, et d’Ichthyolestes (50 millions d’années).


Squelette Pakicetus
Squelette de Pakicetus attocki, cétacé terrestre de 50 millions d’années, découvert au Pakistan. © B.Faye - MNHN.


Ces deux genres ont un squelette extrêmement proche de celui des artiodactyles (dans la nature actuelle les cerfs, girafes, antilopes, sangliers, etc.). En particulier, la morphologie de l’astragale (l’os de la cheville qui s’articule avec le tibia et avec la deuxième rangée des os du tarse) est en « double poulie », disposition exclusivement connue chez les artiodactyles. La conclusion est claire pour le scientifique : les cétacés actuels, aussi divergents que soient la baleine bleue et le cachalot, sont des artidoactyles adaptés à la vie aquatique. De la sorte, le grand groupe comprenant ces animaux est nommé : cétartiodactyles. Pakicetus était un animal d’un mètre de long environ, Ichthyolestes ne dépassait pas 70 cm. Leur mode de vie peut être imaginé à partir du cerf d’eau asiatique actuel (Hydropotes), petit animal coureur-sauteur qui aime se réfugier dans l’eau.

La conférence présentée ci-dessous a été donnée par Armand de Ricqlès, professeur au Collège de France, à l'occasion de la formation pour enseignants "Enseigner une théorie scientifique : l'évolution" de mars 2010. Elle s'intitulait : "Apporter un double régime de preuves à la théorie de l'évolution".


Conclusion

L’évolution est parfaitement testable par la reconstitution du passé à l’aide d’un régime de preuve abductif, celui des historiens, c’est-à-dire par la mise en cohérence maximale, transparente et informatisée des pièces anatomiques des espèces (la reconstruction phylogénétique). Cette reconstitution du passé, parce que transparente et formalisée, est reproductible d’un observateur à l’autre, et donc testable.
Sur le fond, les biologistes pratiquent un raisonnement similaire à celui des historiens face à une diversité de données : recherche des points communs, mise en parallèle et cohérence de celles-ci et proposition de la solution la plus simple rassemblant la totalité des données disponibles.
Mais l’évolution est aussi une science testable expérimentalement.

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Les preuves expérimentales de l’évolution

Tout phénomène se déroulant sur le temps long (centaines, milliers voire millions d’années) exclut théoriquement l’expérimentation scientifique. Mais les chercheurs sont capables de faire évoluer en laboratoire des populations qui ont un temps de génération court (bactéries, champignons, mouches etc.).
Les mécanismes de l’évolution sont visibles dans la nature et reproductibles en laboratoire : ils sont prévisibles, même si le hasard joue un grand rôle.

Avant les travaux de Lhéritier ou Kettlewell, les mécanismes de l’évolution n’avaient pas encore été validés expérimentalement. 

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Les cages à populations de drosophiles

drosophile __



L’existence d’un
e sélection naturelle et l’influence de l’effectif ont fait l’objet de tests multiples et reproductibles par L’Héritier et Teissier de 1934 à 1954 au moyen des cages à populations où ils élevaient des populations isolées de drosophiles (mouches du vinaigre).

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Ils ont notamment testé et montré que des mouches avec un phénotype particulier peuvent disparaitre en quelques générations selon les conditions du milieu ou par dérive génétique. En travaillant avec des drosophiles aptères (sans ailes), ils démontrent le rôle des vents pour éliminer les individus ailés et confirment ainsi l’hypothèse initiale formulée par Darwin en 1859 dans l’Origine des espèces, expliquant l’abondance des insectes aptères dans les îles et zones littorales car les insectes ailés sont emportés par les vents. Ils montrent l’existence de la sélection naturelle entre deux espèces différentes de drosophiles dans la compétition à la nourriture. Enfin, par leurs travaux, le rôle fondamental de cette sélection dans le maintien de la diversité génétique au sein d’une population est clarifié et exposé. Ces travaux ont par la suite été confirmés dans d’autres conditions et sur d’autres espèces.
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Les phalènes du bouleau

De 1953 à 1955, un scientifique britannique, B. Kettlewell, étudie l’abondance de variétés de phalènes du bouleau (des papillons de nuit) dans des forêts britanniques. Ces papillons existent sous deux formes, sombre et claire :

phalenes noires phalenes grises
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Ils sont actifs la nuit et se reposent le jour, accrochés à la surface des troncs des arbres. Kettlewell remarque que dans les forêts aux troncs clairs, la forme sombre voit son effectif diminuer et que dans les forêts aux troncs noircis par la pollution (suie recrachée par des usines), c’est la forme claire qui voit son effectif diminuer. De plus, Kettlewell observe et filme que les papillons qui ne sont pas de la couleur du tronc (forme noire sur tronc clair et forme grise sur tronc noirci) sont consommés en priorité par les passereaux (mésanges, moineaux...) de la forêt.
Les expériences de Kettlewell montrent l’existence et l’influence de la sélection naturelle sur l’évolution des populations.
Cette étude a depuis été répétée et confirmée à de nombreuses reprises et dans d’autres forêts que celles du Royaume-Uni. Elle a fait l’objet des premières modélisations informatiques sur le sujet.
On a donc ici des observations et des expériences sur l’influence de la pression de sélection exercée par des prédateurs (ici des oiseaux) sur l’évolution des couleurs de populations de phalènes du bouleau. Ce ne sont pas les phalènes qui changent de couleur sous l’influence de la pollution, mais il y a un tri sélectif des individus selon les conditions du milieu. Cette sélection aboutit à une modification de la population de phalènes au fil du temps : elle évolue.


Conclusion

Certains aspects de l’évolution sont donc parfaitement testables par l’approche expérimentale et d’autres par la reconstitution du passé à l’aide d’un régime de preuve abductif, c’est-à-dire par la mise en cohérence maximale, transparente et quelquefois informatisée des pièces anatomiques des espèces (la reconstruction phylogénétique). Cette reconstitution du passé, parce que transparente et formalisée, est reproductible d’un observateur à l’autre, et donc scientifiquement testable.

Pour en savoir plus :


"Les fossiles et l'évolution" de Pascal Tassy (article extrait de "L'évolution en marche" n°1 de la série Biodiversité du journal DocSciences édité par le CRDP de Versailles)

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Vous pouvez télécharger l'article ici : Les fossiles et l'évolution

Last modified: Thursday, 14 November 2019, 10:27 AM