L'évolution est l'ensemble des mécanismes qui font varier les populations. La biodiversité est à la fois le produit de l'évolution et une étape de celle-ci à un instant donné. Deux grands phénomènes sont impliqués dans la biodiversité : la sélection naturelle et la dérive génétique.

1. Une évolution des populations

1.1. Population et diversité génétique

On définit une population comme un ensemble d’individus occupant un espace géographique déterminé et partageant un ensemble de gènes (mais différents allèles) du fait qu’ils se reproduisent sexuellement entre eux. Chaque individu de cette population possède une combinaison unique d'allèles des différents gènes entraînant une grande diversité génétique au sein de la population.

La diversité au sein d'une population peut alors être définie comme la fréquence des allèles pour les gènes de leur génome. La diversité des allèles étant elle-même due aux mutations aléatoires et aux brassages génétiques réalisés lors de la méiose et de la fécondation.

1.2. La sélection naturelle

La sélection naturelle est l’évolution de la fréquence des allèles qui offrent un avantage (ou un désavantage) sélectif. Les individus dont le phénotype est favorisé auront un plus grand nombre de descendants et par conséquent, leurs allèles (qui leur ont conféré un avantage) seront de plus en plus fréquents dans les générations suivantes. Les fréquences des allèles favorables ont donc tendance à augmenter au fil des générations alors que la fréquence des allèles défavorables à tendance à diminuer.

Un exemple parmi d'autres est celui du phalène du bouleau (Biston betularia) qui possède deux formes (l'une blanche et l'une noire) dont les fréquences ont varié à cause du changement de leur environnement naturel. Phénomène qui fut observé en Angleterre pendant la révolution industrielle. Avant la révolution industrielle et la pollution qui en découla, les populations de phalènes blanc étant les plus nombreuses car, étant moins visible sur une écorce de bouleau blanc, ils étaient plus souvent ignorés par les prédateurs que les phalènes noirs. Lorsque l'environnement changea à cause de la pollution, la situation inverse se produisit, cette fois c'était les phalènes noirs qui se fondaient mieux dans leur environnement et donc étaient épargnés par les prédateurs.

phalene du bouleau selection naturelle

La sélection naturelle à l'oeuvre

Il est important de noter que la sélection naturelle ne se résume pas qu'à la survie du plus apte : posséder un avantage permettant la survie sans pouvoir se reproduire (et donc transmettre à la descendance l'avantage sélectif) entraînera malgré tout la disparition de cet avantage puisqu'il ne sera pas sélectionné.

1.3. La dérive génétique

La dérive génétique est la variation aléatoire de la fréquence des allèles au sein d'une population, indépendamment de la sélection naturelle.

C'est lors de la méiose et de la fécondation que certains allèles vont être transmis et d'autres non. Il faudrait statistiquement un nombre infini de descendants pour que tous les allèles puissent être transmis. Ce cas de figure ne se produisant jamais, on observe donc au cours du temps toujours une variation de la fréquence des allèles, certains disparaissant, d'autres devenant plus ou moins fréquents. Ces variations sont aléatoires car les mécanismes qui régissent celles-ci sont eux-mêmes aléatoires (brassage génétique lors de la méiose, mutations ponctuelles, transferts horizontaux de gènesduplications génétiques).

Cette dérive génétique a donc pour conséquence de diminuer la variabilité génétique puisque certains allèles disparaissent et d'autres deviennent plus fréquents.

Plus la population d'origine est forte, plus la variation de la fréquence des allèles (donc la dérive génétique) est faible : les différents allèles des gènes auront plus de chance d'être présents et donc transmis. Mais si on observe quelques individus de cette population, cette fois la diversité allélique de ce groupe d'individus peut être différente de la population dans son ensemble et l'isolement de ce groupe peut entraîner la formation au cours du temps d'une population possédant un pool génétique assez distinct de l'origine pour qu'on puisse la considérer comme une espèce différente à part entière : c'est l'effet fondateur.

effet fondateur

L'effet fondateur

2. La notion d'espèce

Une espèce peut être considérée comme une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Il existe plusieurs critères pour classer des individus dans une espèce ou une autre, chacun de ces critères possédant des limites qui rendent difficile l'application de cette définition.

2.1. Définition typologique de l'espèce

On définit une espèce selon des critères phénotypiques. Nous partons du principe qu'au sein d'une espèce, les individus doivent se ressembler entre eux et ne pas ressembler aux individus d'une autre espèce. C'est en général le cas mais cette définition a tout de même plusieurs limites : le dimorphisme sexuel (au sein d'une même espèce, un individu mâle peut ne pas ressembler du tout à un individu femelle) ou dans le cas des espèces jumelles (certaines espèces peuvent se ressembler énormément à l’œil nu au point de les confondre mais ne peuvent s'interféconder).

limite definition typologique espece

Les limites de la définition typologique

2.2. Définition biologique de l'espèce

Cette fois, le critère mis en avant est celui de l'interfécondité. Dans ce cas, deux individus sont de la même espèce si et seulement s'ils peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile. Mais là aussi, plusieurs limites apparaissent. Certains individus d'espèces différentes peuvent s'accoupler et donner naissance à un individu hybride et fertile. Il est de même compliqué d'appliquer cette définition pour des espèces disparues depuis des millions d'années et dont nous sommes incapable de tester l'interfécondité.

Pizzly

Le pizzly, hybride fertile

3. La spéciation

La spéciation est l'émergence d'une nouvelle espèce lorsqu'au sein d'une population, une partie de celle-ci s'individualise assez pour ne plus pouvoir se reproduire avec le reste de la population. L'isolement reproducteur est donc la clé dans ce cas-là et peut être le fait d'un isolement géographique, on parlera de spéciation allopatrique (allo- pour autre et -patri pour terre) ou sans isolement géographique dans le cas d'une spéciation sympatrique (sym- pour ensemble).

speciation

L'émergence de nouvelles espèces, la spéciation

3.1. Spéciation allopatrique

Cette spéciation intervient lorsqu'au sein d'une population ancestrale, deux parties ont dû s'isoler géographiquement assez de temps pour qu'elles évoluent différemment (à cause de la dérive génétique et de la sélection naturelle) et ne puissent plus être interfécondes.

speciation allopatrique

La spéciation allopatrique

Cet isolement géographique peut être dû à des événements climatiques (période de glaciation qui entraîne la séparation d'une population en deux groupes isolés) ou des barrières géographiques naturelles (la formation de deux groupes distincts au sein d'une population ancestrale qui ont pris des chemins différents pour contourner un lieu par exemple).

3.2. Spéciation sympatrique

Dans ce cas, l'apparition d'une nouvelle espèce a lieu au sein d'une même niche écologique. Ce cas a déjà été abordé avec la polyploïdisation chez les angiospermes et l'apparition d'hybride fertile. Cela est aussi le cas lorsque la sélection naturelle exerce une énorme pression au point de n'avantager que deux caractères morphologiques et désavantager les formes intermédiaires de ces caractères.

speciation sympatrique

La spéciation sympatrique

N'étant plus interfécondes, les deux populations suivront deux voies évolutives distinctes pour engendrer d'autres espèces des populations d'origines.

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