Evolution et chimères, interview du Professeur Selosse pour Podcast Science

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Et voilà, l’émission annoncée la semaine dernière, l’interview du Pr. Selosse sur les chimères, est en ligne sur Podcast Science: Pour vous aider à suivre, voici tout d’abord les questions que j’avais préparées en amont de l’interview: Paradoxalement, la notion d’espèce semble très intuitive (Les chats donnent des chats,… Lire Evolution et chimères, interview du Professeur Selosse pour Podcast Science Continue reading

Euro Evo Devo – Vienna – Videos

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Dans la série des chantiers perpétuels comme ma série sur mes vacances en Australie, j’avais commencé à décrire mes impressions et observations du meeting Euro Evo Devo qui s’est tenu à Vienne cet été… puis laissé la série à l’abandon après avoir décrit quelques posters. Heureusement pour moi, voici l’occasion de combler un peu le vide en vous… Lire Euro Evo Devo – Vienna – Videos Continue reading

Colibris, Umami et Sucreries

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  Les colibris, ou oiseaux mouches, tout le monde les connait. Ce sont les stars des documentaires animaliers avec les célèbres séquences au ralenti de leur fantastique vol stationnaire tandis qu’ils sirotent avidement le nectar de fleurs. Leur côte populaire, ils la doivent aussi à leur petite taille qui renforce le côté Kawaï, notamment… Lire Colibris, Umami et Sucreries Continue reading

Quelques petites choses au sujet du colibri : records, anatomie et évolution.

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Crédits : Priscilla Burcher C’était l’été, et nous dévalions tant bien que mal les marches étonnamment mal taillées des ruines de Písac, dans la glorieuse vallée de Cuzco. Le soleil de fin d’après midi dorait les herbes des minces terrasse…
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Méta-évolution : L’évolution peut-elle créer de l’intelligent design ?

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Sur ce blog, on n’hésite pas à faire dans le titre racoleur. Ah vous aviez déjà remarqué. Bon bon bon. La question est pourtant valable : l’évolution peut-elle spontanément créer un organisme capable de quitter l’évolution “à la Darwin” ? Autrement dit, pourrait-il exister un organisme capable de diriger/plannifier sa propre évolution, ou encore, capable de diriger celle d’autres organismes, sans passer par les forces évolutives telles que la sélection naturelle ? Résumons le cahier des charges. Il s’agirait d’un organisme capable de :
1- prendre conscience de ses caractéristiques, de son phénotype (“tiens, je suis bleu”).
2- imaginer ce que serait le meilleur phénotype dans un environnement donné, avec pas trop d’erreur (“mais en vrai, ce serait mieux que je sois jaune pour me cacher dans la savane”)
3- modifier son phénotype tout seul comme un grand, et faire en sorte que cette modification se transmette à ses petits. Bien sûr il faut que ces trois capacités apparaissent spontanément au cours de l’évolution, et soient maintenues par la suite. Hors de question d’invoquer l’intervention d’un barbu flottant dans le cosmos, c’est triché ;-)
Pas de Spaghetti Volant ni de Jésus-Raptor non plus. Désolé.
En fait, “peut-on faire un organisme qui quitte la sélection naturelle pour se modifier tout seul” ressemble à une question qu’on a plus l’habitude de croiser dans l’étude de l’intelligence artificielle : peut-on créer un logiciel capable de se programmer tout seul ? En d’autre terme, cela corresponds à un logiciel capable d’améliorer son propre code, de pister ses propres bugs et potentiellement de mettre au chômage de plein de programmeurs à court terme. L’analogie avec l’informatique est pas mal, parce que l’évolution est basiquement un algorithme. Au départ simple, celui-ci s’est complexifié au cours de ses 3.8 milliards d’années d’existence. Le début de l’histoire de l’algorithme évolutif commence avec une cellule unique*, LUCA. Grand-grand-grand…-grand papy LUCA découvre comment se diviser, première fonctionnalité du logiciel “La vie.”. En vrac, d’autres innovations hackant l’algorithme de l’évolution apparaissent comme le sexe, les transferts horizontaux, l’hérédité non génétique, etc. Mais jusqu’à maintenant l’algorithme général, même si il s’est complexifié, ne propose pas vraiment d’intelligent design. L’évolution reste le processus de création de nombreux organismes tous un peu différents les uns des autres, qui sont triés par ce que l’on appelle la sélection : certains survivent et se reproduisent beaucoup, d’autres meurent célibataires. Tout ça, ce sont les règles de départ. Voyons si l’on peut hacker une fois de plus le système et aboutir à une “autre évolution” non darwinienne, ce qui revient à modifier les règles en utilisant… les règles.
Je vois deux façons d’y parvenir, si vous avez vos propres idées n’hésitez pas à les mettre en commentaires !

Proposition 1 – Une hérédité alternative plus rapide.

La transmission d’ADN des parents aux enfants ou d’une bactérie à une autre est un système d’hérédité. Lors de la reproduction d’une algue, toute l’information décrivant la future tronche du bébé algue (“trop mimignon, des flagelles à crooooquer”) est écrite sur un ruban long de plusieurs kilomètres de long, l’ADN, qui sera transmis à l’enfant. Pour faire un parallèle avec une course de relai, c’est comme si le premier coureur donnait un journal enroulé au suivant, le journal décrivant de façon complète la tête du second coureur.
La version Molotov a grand même plus de classe
On pourrait pourtant imaginer que les parents soient moins radins, et qu’ils transmettent plusieurs journaux à la fois. En d’autre termes, on peut imaginer qu’il existe plusieurs supports de l’information décrivant le futur individu, plusieurs supports de l’hérédité. Ce qui est chouette, c’est qu’il n’y a pas besoin de l’imaginer : ça existe déja. Certains organismes transmettent à leurs enfants de l’ADN, mais aussi des modifications épigénétiques, des ressources particulières et… de la culture, que ces organismes vont eux-même transmettre à leurs propres enfants, et ainsi de suite : l’évolution peut se dérouler sur plusieurs supports à la fois. L’avantage ? Ça va plus vite ! Prenez les humains par exemple. Depuis qu’il existe, notre support alternatif d’hérédité “la culture” a évolué beaucoup plus vite que le support d’hérédité “ADN”, menant à l’apparition d’une foultitude de langues, de systèmes d’éthiques, de technologies. Rien que ces 100 dernières années, un nombre hallucinant de technologies ont été développé. Dans la même période de temps, le support de l’hérédité nommé “ADN” n’a pas développé une telle variation.
Vous voyez où je veux en venir : par l’apparition d’un support d’hérédité alternatif, la culture, l’homme a développé une technologie qui pourrait bien un jour lui permettre de s’amuser à faire de l’intelligent design : à planifier le destin évolutif de son espèce ou celui d’autres espèces. En fait on a déjà un peu commencé : la sélection artificielle et les OGMs nous permettent d’obtenir certains traits particuliers chez des espèces d’intérêt. Mais la première réside sur l’existence d’une variation pré-existante, générée par “le vieil” algorithme évolutif, et la seconde technique est loin d’être au point pour l’ambition démesurée que nous avons. Divers futuristes promettent dès aujourd’hui un futur dans lequel la biologie synthétique permettra de créer des organismes de types bactéries, de toutes pièces. Il faudrait étendre ce concept à l’espèce humaine pour valider la proposition de départ : l’homme fabrique les mutations dont il a besoin, les insère dans ses nouveaux-nés (ou dans ses anciens-nés avec un peu de thérapie génique), et de fait, contrôlerait son évolution “à la main”. Ici c’est l’emballement de la culture technologique chez l’homme qui pourrait permettre à cet intelligent design d’exister, soit l’emballement d’un système alternatif d’hérédité. Mais ne pourrait-on pas se débrouiller avec de l’ADN, tout simplement ?
Avoir une bactérie qui dirigerait elle-même son évolution, est-ce possible ?

Proposition 2 – Des bactéries calculant leur futur.

Dans des conditions de stress, certaines espèces de bactéries sont capables d’accélérer le rythme des mutations à des endroits bien spécifiques de leur ADN. Ce faisant, elles augmentent la probabilité que l’une des mutations colle bien à la situation stressante, et fasse émerger une adaptation à l’échelle de la population. Cette tactique, observée aussi chez les tumeurs cancéreuses, chez certaines plantes et plusieurs animaux, est une capacité acquise au cours de l’évolution face à des environnements stressants. Le problème, c’est la relative inefficacité de ce processus : pour une mutation qui va taper juste, des milliers de mutations vont causer des erreurs souvent fatales à leurs porteurs. Ce qu’il manque à la bactérie, c’est la capacité de prédire quelle serait la “bonne” mutation (et faire ainsi de l’auto-intelligent design). Vous vous souvenez de la métaphore informatique ? Si la bactérie était capable de calculer des scénarios possibles correspondant à une situation donnée, et de choisir la meilleure solution parmi toutes les possibilités, elle pourrait effectivement prédire le “meilleur” phénotype adapté à la situation.
Et diriger ses mutations aux bonnes parties de l’ADN, changeant ainsi son phénotype pour le diriger vers “l’optimum” du paysage adaptatif.
En une génération.
Sans sélection naturelle. Donc il nous faut un ordinateur biologique qui puisse faire des calculs, des prédictions, un peu comme celui dont parle Greg Bear dans L’échelle de Darwin. Idéalement ce serait bien qu’il existe une forme de mémoire dans laquelle cet ordinateur puisse puiser pour établir ses scénarios (des priors). Le disque dur. Impossible ? Et pourtant, l’ADN n’est rien d’autre qu’une forme de stockage d’information particulièrement compacte, et des chercheurs du European Bioinformatics Institute de Cambridge ont réussi l’année dernière à encoder dans de l’ADN, entre autres, l’ensemble des 154 sonnets de Shakespeare, une publication scientifique au format PDF et le speech de Martin Luther King : “I have a dream”. Bon, pour le stockage, c’est faisable, on imagine tout à fait que l’ADN puisse stocker des informations utiles aux prédictions.
Maintenant nous voudrions un calculateur, une unité capable de répondre à des questions sous la forme de “OUI / NON”. C’est chouette, ça existe aussi : l’équivalent biologique du transistor électronique s’appelle le transcriptor, et il a été développé l’année dernière par une équipe de Stanford. Le transcriptor, uniquement constitué de molécules tout à fait classiques au sein de la cellule ( intégrases ) est un pas important vers l’objectif ultime qui est de créer des ordinateurs biologiques, en général connus sous le nom d’ordinateurs à ADN. ** Il est donc théoriquement possible d’avoir une bactérie stockant des informations sur l’état de son environnement, son état interne, et capable de produire des calculs pour connaître la solution phénotypique optimale correspondant à la situation. Par le jeu de mutations dirigées qui existe déjà, notre bactérie serait ensuite théoriquement capable de s’auto-modifier, et d’échapper à la sélection naturelle.
Wow. Ce genre de questions en soulèvent plein d’autres : une bactérie capable d’auto-modification serait-elle vraiment plus efficace que ses congénères subordonnés à la sélection naturelle ? L’évolution peut-elle elle même méta-évoluer, la sélection naturelle étant au final une phase comme une autre dans une longue liste de processus évolutifs ? Que se passera-t-il si les bactéries avec des transcriptors du futur seront lachées dans la nature ? Il faudra plus qu’un billet de blog pour répondre à tout ça, mais c’est un domaine remplit de questions fascinantes. N’hésitez pas à faire part de vos idées dans les commentaires ! —- *En fait, l’histoire ne commence peut-être pas avec une cellule unique. Ce modèle est de plus en plus débattu, et c’est une bonne chose. Après tout, rien n’empêche de penser que plusieurs lignées du vivant aient développé indépendamment le support de l’information génétique qu’est l’ADN. ** Au passage, les passionnés de biologie synthétique comme Drew Endy sont convaincus que des versions exploitables du transcriptor seront utilisables dans quelques décennies pour faire de vrais calculs en parallèle avec des cellules vivantes, ou pour tout un tas d’autres utilisations dont on n’a même pas encore idée aujourd’hui. Un article va suivre pour en parler, parce que c’est fascinant. The future is now, comme on dit. Continue reading

Dialogues #OGM : Jérôme Goudet, Professeur en génétique des populations

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« Red campion close 700« . Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons. (Ce dialogue s’inscrit dans une série, voir introduction dans ce billet.) Marc Robinson-Rechavi (MRR): Salut, et merci d’avoir accepté ce dialogue. Est-ce que tu peux s’il-te-plaît nous résumer … Continue reading

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La sélection scientifique de la semaine (numéro 137)

- Sorte de croisement entre un canard géant et un alligator, le Spinosaurus était probablement le plus grand dinosaure prédateur à avoir foulé cette Terre. Encore plus grand que le plus grand des tyrannosaures… Et en plus il nageait. – … Continuer la lecture

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