🌱 L’évolution biologique est le processus de transformation des espèces vivantes au cours des générations. Ce concept révolutionnaire, principalement développé par Charles Darwin, explique l’incroyable diversité du monde vivant.
La variation génétique est le point de départ de l’évolution. Sans variation, pas d’évolution possible ! Les individus d’une même population présentent des différences héréditaires qui constituent la matière première sur laquelle agit l’évolution.
Sources de variation génétique :
- Mutations : Modifications aléatoires de l’ADN
- Recombinaison génétique : Mélange des gènes lors de la méiose
- Reproduction sexuée : Combinaison des patrimoines génétiques parentaux
Les mutations sont des modifications de la séquence d’ADN qui peuvent être :
- Ponctuelles : Changement d’une seule base
- Chromosomiques : Modifications de la structure des chromosomes
- Génomiques : Changement du nombre de chromosomes
La fréquence des mutations est généralement faible :
\[
f_m = 10^{-5} \text{ à } 10^{-8} \text{ par gène et par génération}
\]
Mais compte tenu du nombre de gènes et d’individus, elles sont inévitables et constantes.
La sélection naturelle, concept clé de Darwin, agit comme un « tri » des variations :
- Les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent et se reproduisent davantage
- Leurs caractères avantageux se transmettent à la génération suivante
- La population évolue vers une meilleure adaptation
Exemple classique : Les phalènes du bouleau en Angleterre
Avant la révolution industrielle :
- Forme claire majoritaire (camouflage sur les troncs clairs)
- Forme sombre rare (plus visible pour les prédateurs)
Après la révolution industrielle :
- Pollution → troncs assombris
- Forme sombre avantagée (meilleur camouflage)
- En 50 ans, inversion des fréquences
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
width=10cm,
height=6cm,
xlabel={Années},
ylabel={Pourcentage de phalènes sombres (\%)},
ymin=0,
ymax=100,
xmin=1840,
xmax=1960,
grid=both
]
\addplot[blue, thick] coordinates {(1840,2) (1860,5) (1880,20) (1900,80) (1920,95) (1940,98) (1960,5)};
\node at (axis cs:1900,30) {Révolution industrielle};
\node at (axis cs:1950,20) {Lutte antipollution};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
La fitness darwinienne (valeur sélective) mesure la capacité d’un individu à survivre et à se reproduire :
\[
W = \frac{\text{nombre de descendants viables}}{\text{nombre moyen dans la population}}
\]
Le coefficient de sélection mesure l’avantage ou le désavantage relatif :
\[
s = 1 – W
\]
Exemple de calcul : Si un génotype produit en moyenne 120 descendants alors que la moyenne de la population est 100 :
\[
W = \frac{120}{100} = 1,2 \quad ; \quad s = 1 – 1,2 = -0,2
\]
Un s négatif indique un avantage sélectif.
Les types de sélection naturelle :
1. Sélection directionnelle : Favorise un extrême du spectre phénotypique
Exemple : Augmentation de la taille chez les chevaux au cours de l’évolution
2. Sélection stabilisatrice : Favorise les valeurs moyennes
Exemple : Poids de naissance chez l’humain (ni trop faible, ni trop élevé)
3. Sélection disruptive : Favorise les deux extrêmes
Exemple : Becs des pinsons selon la disponibilité des graines
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
width=12cm,
height=6cm,
xlabel={Valeur du caractère},
ylabel={Fitness},
legend pos=north west,
domain=0:10
]
\addplot[blue, thick] {exp(-(x-2)^2/2)};
\addplot[red, thick] {exp(-(x-5)^2/2)};
\addplot[green, thick] {exp(-(x-8)^2/2)};
\legend{Sélection directionnelle,Sélection stabilisatrice,Sélection disruptive}
\end{axis}
\end{tikzpicture}
La dérive génétique est l’évolution aléatoire des fréquences alléliques dans les petites populations :
\[
\sigma^2_p = \frac{p(1-p)}{2N}
\]
Où N est la taille de la population et p la fréquence allélique.
💡 Astuce mnémotechnique : Pour retenir les types de sélection, pensez à « DSD » comme « Directionnelle → Stabilisatrice → Disruptive » dans l’ordre des extrêmes vers le centre.
En résumé, l’évolution repose sur trois piliers fondamentaux : la variation (matière première), les mutations (source de nouveauté) et la sélection naturelle (force directrice).
