Les Ranacaudas expliquent la spéciation et la sélection naturelle aux enfants

J’ai acheté cet été à mes enfants Petit à petit (Au pays des Ranacaudas), un livre qui explique l’évolution par sélection naturelle aux enfants. C’est la traduction française de Little Changes, un livre écrit par une biologiste évolutive, Tiffany Taylor, qui a reçu le soutien de la société européenne de biologie évolutive pour faire appel […]
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En attendant du changement….


Rédaction de thèse, obligations familiales, boulot, manque chronique de someille voilà quelques petites choses parmi tant d’autres qui m’emepêche de consacrer suffisamment de temps à mon blog depuis de nombreuses semaines déjà (sans parler d’une visite au CERN à laquelle j’ai dû renoncer)… En attendant que ma vie s’appaise quelque peu, voici quelques liens que je partage avec les quelques lecteurs qui passeraient par ici:
Quelques nouvelles du côté des Sciences de la Vie:


Deux articles de blogs anglo-saxons qui mettent certaines choses au point



Du côté du «C@fé des Sciences»:




Oui je n’ai pas eu le temps de lire énormément d’articles des autres membres du «C@fé des Sciences» à l’exception de ces trois ci-dessus que j’ai par ailleurs beaucoup apprécié. Donc voilà voilà pour la contribution du moment j’espère pouvoir consacré très bientôt davantage de temps  mon blog merci à tous mes lecteurs ainsi qu’à mes critiques et à l’équipe du «C@fé des Sciences».
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Notes sur ma semaine en sciences 7

On a fété à Lausanne cette semaine les 15 ans de l’Institut suisse de bioinformatique (SIB). Cet institut permet de fédérer les bioinformaticiens dans toutes les universités suisses, de maintenir des resources bioinformatiques de manière pérenne, notamment des bases de données, et d’assurer la formation continue à la bioinformatique. L’histoire du SIB est intéressante, puisque […]
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Notes sur ma semaine en sciences 6

Joe Felsenstein, le chercheur le plus connu en phylogénie et méthodes d’évolution moléculaire (dans notre petit cercle, je n’hésiterais pas à le qualifier de légende vivante) raconte ses souvenirs d’étudiant à la Marche sur Washington contre la ségrégation raciale, il y a 50 ans. Une étude médicale australienne liste plus de 150 traitements apparemment inutiles, […]
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Erreurs, critiques, et conneries!

Dinosaurs

La rédaction de ma thèse prenant davantage de temps que je ne l’avais initialement imaginé, je ne peux guère alimenter correctement mon blog. Par chance une connaissance virtuelle du site «rationalisme.org» m’a gratifié de constructives critiques pour au moins deux articles de mon présent blog. Et comme on ne progresse pas sans s’exposer à la critique autant les retranscrire ici tant bien que mal avec mes mots en espérant être fidèle à ces dernières.

Ce n’est pas la sélection naturelle, ce n’est pas la dérive génétique donc c’est….

Dans ce précédent article j’étais revenu sur l’importance que pouvais revêtir la dérive génétique, notamment sur le fait que celle-ci pouvait expliquer la proportion relativement importante d’allèles plus ou moins délétère chez certaines populations humaines. Hélas je me suis en partie planté dans certaines de mes explications/illustrations. Ainsi j’ai par exemple cité l’exemple de Gengis Khan (qui a eu de nombreux descendants) pour illustrer l’expansion d’allèles sans que ceux-ci aient se soient répandus car «codant» un hypothétique phénotype ayant pu être positivement sélectionné. Le problème c’est que je me suis servi de cet exemple de Gengis Khan pour illustrer la très grande importance que pouvait avoir la dérive génétique dans les changements de fréquence allélique. C’est vrai la dérive génétique peut grandement impacter les fréquences allélique, problème l’exemple de Gengis Khan n’est pas vraiment celui d’une dérive génétique tout comme elle n’est pas vraiment l’exemple d’un cas de sélection naturelle!

Mais alors c’est quoi? Je n’ai pas trouvé de terme approprié pour décrire la chose, tout ce que nous pouvons dire c’est que parfois, notamment au sein de l’espèce humaine, certains allèles peuvent se répandre massivement pour des raisons politiques, sociales et/ou militaires, sans que les dits allèles n’aient un quelconque effet phénotypique conférant un quelconque avantage aux organismes qui les possèdent! Certes les plus avisés ont déjà entendu parler de «Genetic Hitchhiking» ou «Genetic Draft», c’est-à-dire d’allèles neutres ou même faiblement délétères augmentant en fréquence parce qu’associés à des allèles conférant eux de réels avantages à l’organisme. Mais ici c’est encore différent car nous parlons donc d’allèles augmentant massivement en fréquence pour des raisons autre, à savoir ici sociales ou politiques bref pour des caractéristiques acquises et non innées. Ainsi cette année il y avait une intéressante publication sur une mutation nommée EDAR370A (qui donc est un allèle spécifique du gène nommé EDAR) responsable de certaines caractéristiques physiques de nombreux asiatiques (notamment une poitrine féminine réduite chez les femmes, des cheveux plus épais et un nombre plus important de glandes sudoripares) [1], et qui aurait par le passé c’est-à-dire il y a moins de 30’000 ans, rapidement augmenter en fréquence. Bien évidemment les chercheurs ont tout de suite poser l’hypothèse voulant que l’allèle se serait répandu via un mécanisme sélectif mais est-ce vraiment le cas? Alors sélection naturelle, dérive génétique, «Genetic Draft» ou simple expansion de l’allèle suite à des expansions démographique ayant des causes purement «culturelles»? On ne peut pas vraiment le savoir!

 
Carte présentant la distribution géographique de l’allèle EDAR370A! Comment expliquer l’expansion de la mutation EDAR370A en Asie de l’Est? La seule réponse honnête que l’on peut donner est qu’on ne sait pas pourquoi cet allèle s’est répandu!

Bref dans certains cas ce n’est pas de la dérive génétique mais ce n’est pas vraiment de la sélection naturelle non plus, donc c’est….Je laisse les éventuelle personnes avisées donner le terme adéquats à ces événements particuliers impactant de manière importante la distribution des allèles au sein des populations humaines ou non.

La sélection hiérarchique de SJ. Gould, une insipide pirouette rhétorique?

 Stephen Jay Gould était capable du meilleur comme du pire!

La présente question mérite également d’être posée en effet dans ce précédent article j’avais exposé et même, à mes dépends, pris partie en faveur de la Théorie hiérarchique de Stephen Jay Gould. Et comme je pouvais m’y attendre ma connaissance virtuelle précédemment mentionnée, n’y est pas allé par quatre chemins en soulignant que la théorie hiérarchique de SJ. Gould, celle consistant à considérer les espèces comme des entités individuelle en parlant de «Sélection de l’Espèce», semble avant tout un insipide abus de langage rhétorique comme son histoire de «poissons optimal» opposé au «poisson médiocre» aux pages 929 et 930 de son «Opus Magnum». [2] Ces abus de langage rhétorique venant probablement du fait que SJ. Gould en tant que paléontologue collait des termes comme «naissances», «durée» de vie et «mort» sur les espèces qu’il identifiait dans le registre fossile (on peut rajouter que déterminer des espèces dans le registre fossile n’est pas sans poser certains problèmes). Or si ces termes peuvent paraître légitime comme illustrations métaphoriques c’est autre chose en matière de concept théorique. Certes j’avais mentionné l’exemple des tigres infanticides en montrant que si la sélection naturelle favorisait individuellement les tigres tuants les petits qui n’étaient pas de lui, il maximisait alors son succès reproductif mais que cela pouvait en contrepartie nuire à l’espèce à partir du moment que celle-ci voit ses territoires disponibles se réduire dangereusement. Problème j’avais omis qu’au final la sélection se pratique néanmoins sur les individus et non pas sur l’espèce entière sachant que dans mon exemple le tigre infanticide voit certes son succès reproducteur augmenté mais en contrepartie et toujours au niveau de l’individu, le tigre dont les petits ont été tués voit son succès reproducteur diminuer. Dit autrement avons-nous besoin d’une conception hiérarchique? Peut-être, encore faudrait-il la définir mieux que l’a fait SJ. Gould, ce dernier se laissait souvent aller à de pompeuses et illisibles digressions rhétoriques. De plus même en admettant qu’un fait connu, à savoir que l’air de répartitions des populations d’une espèces, les flux de gènes entre elles, etc, etc…, puisse avoir un impact positif ou négatif sur le succès à long terme de la dite espèce, au final ce sont toujours les individus qui sont soumis à des pression sélectives, ce sont les individus qui sont adaptés ou non à d’éventuels changements de milieux et qui laissent in fine ou non des descendants.

Je m’arrêterais là pour la brève critique de ce qui fut probablement le pire de SJ. Gould par opposition à ses intéressantes réflexions sur les contraintes développementales et ses critiques du «programme adaptationniste».

Toi aussi repousse les chemtrails avec du vinaigre!

Ben oui après avoir admis mes erreurs et bourdes autant soulager mon égo blessé en rappelant qu’il y a pire que ma petite personne (oui je sais il y a aussi mieux beaucoup mieux même), ci-dessous une vidéo qu’avait généreusement posté CerberusXt de Nioutaik, montrant une femme pensant repousser les méchants pas beaux chemtrails situés à des kilomètres (à haute altitude) de sa maison, en giclant de l’acide acétique dans son jardin!

Top 6 des théories du complot les plus ridicules du monde

À ce titre notez l’état de la pelouse de la dame! Coïncidence? Je ne pense pas! De quoi douter de l’espèce humaine!

Références:

[1] Yana G. Kamberov et al (2013), Modeling Recent Human Evolution in Mice by Expression of a Selected EDAR Variant, Cell

[2] Stephen Jay Gould (2002), La structure de la théorie de l’évolution, Éditions Gallimard 2006

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Vers une expansion hiérarchique de la Théorie de l’Évolution?

Stephen_Jay_Gould

Stephen Jay Gould théoricien de l’expansion hiérarchique de la Théorie de l’Évolution

Étant en pleine rédaction de thèse je n’ai pratiquement plus de temps pour me consacrer à mon blog, par chance j’ai réussit à en trouver pour y balancer quelques réflexions suite à la lecture d’un très intéressant article du paléontologue Donald Prothero [1]. Dans cet article Donald Prothero revient sur l’influence scientifique du regretté Stephen Jay Gould dans le domaine de la paléontologie ainsi qu’en biologie de l’évolution en général. Donald Prothero mentionne notamment une des théories majeures, mais souvent omise de S.J. Gould, à savoir un découplage de la micro et de la macro-évolution et plus généralement une expansion hiérarchique de la théorie de l’évolution.

«The gradual adaptation of fruit flies and Galapagos finches may be good examples of short-term microevolutionary change, but they simply do not address what the fossil record has shown for over a century. This only became apparent when Gould, Eldredge, Stanley and others began to talk about species sorting, decoupling microevolution from macroevolution, and the importance of hierarchical thinking in evolutionary biology. Many neontologists appear to maintain a relentlessly reductionist attitude for no apparent reason. Meanwhile, the hierarchical expansion of evolutionary theory has enjoyed widespread support among philosophers as well as paleontologists (Salthe 1985; Eldredge 1985b; Okasha 2006; Wilson and Wilson 2007; Jablonski 2000, 2007, 2008a).» Donald Prothero [1]

Mais qu’est-ce donc que cette expansion hiérarchique de la théorie l’évolution? Il y aurait énormément à dire sur cette dernière mais pour résumé il s’agit notamment de l’idée voulant que la sélection naturelle opère à différent niveaux. Mais concrètement qu’est-ce qu’une sélection multi-niveaux? Eh bien pour le savoir il faut se souvenir que classiquement en biologie de l’évolution on considère que les individus sont les seules véritables «unités de sélection». Certes les personnes avisées en biologie de l’évolution ont entendu parler de la sélection de parentèle conceptualisé par le regretté William D. Hamilton ainsi que le gène égoïste de Richard Dawkins où ce sont les gènes qui ont le beau rôle comme «unité de sélection». Cependant avec sa théorie Stephen Jay Gould va bien plus loin en stipulant que la sélection pouvait avoir lieu à de multiples niveaux à savoir des gènes aux espèces en passant par les individus et les populations d’une même espèce. Et loin d’être séparés ces différentes niveaux de sélection s’emboiteraient joyeusement les uns dans les autres.

Petit rappel imagé concernant des notions de Micro-évolution et de Macro-évolution mentionnées plus haut, la première se référant à l’évolution au sein des espèces, la seconde au-delà du niveau de l’espèce. Bien évidemment il n’y a pas de limite nette dans cette dichotomie théorique surtout lorsque l’on sait que la barrière de l’espèce peut-être elle-même extrêmement floue dans la nature.

Mais donc qu’est-ce concrètement une sélection «au niveau de l’espèce»? Car certes on pense immédiatement à une espèce supplantant une autre dans une niche écologique donnée, mais donc pas besoin forcément d’invoquer une sélection au niveau de l’espèce (quoi qu’on entende exactement par-là) car cela peut simplement signifier que les individus d’une espèce sont mieux adaptés à la dite niche écologique que les individus de la seconde espèce, et donc c’est toujours l’individu qui est la véritable «unité de sélection» et non l’espèce, rien qui ne nécessite de se prendre la tête avec l’idée d’une sélection multi-niveaux. Et il faut dire que pendant longtemps j’avais moi-même du mal à savoir ce que Stephen Jay Gould entendait par-là! Mais qu’on se rassure il est possible de comprendre ce que SJ. Gould entendait par «sélection entre espèce» ou «sélection au niveau de l’espèce» en se référant à des exemples concrets.

Les tigres infanticides

C’est en regardant un reportage animalier comme il en existe tant, que j’ai me semble-t-il, en bonne parti compris ce que pouvait être concrètement et véritablement une sélection au niveau de l’espèce et en quoi cette idée et/ou notion pouvait être utile en biologie de l’évolution ainsi qu’en écologie. Ce reportage animalier concernait les tigres du sous-continent indien. De nombreuses populations de tigres sont menacées par les activité humaines et leurs expansions dans des lieux jusqu’alors relativement préservés. Or ce reportage relatait les observation d’une population de tigre dans une région donnée par une équipe de scientifiques s’inquiétant à juste titre, de la survie de la dite population. Or si les activité humaines sont déjà une menace pesante pour leur survie, les tigres sont victimes d’une autre menace dont les responsables sont…..les tigres eux-mêmes! En effet à chaque fois qu’une tigresse donnait naissance à des petits, les scientifiques s’alarmaient à juste titre du risque de voir les petits tigrons tués par un mâle adulte. Les mâles tuant les tigrons qui ne sont pas les leurs afin que la femelle soit de nouveau disposée à s’accoupler. Ce comportement qui nous semble cruel est en réalité une «stratégie évolutive» des plus rationnelles du point de vue sélectif, car cela permet au mâle infanticide de maximiser sa valeur sélective! Problème ce qui est bon pour l’individu est ici désastreux pour la population de tigres dans son ensemble et peut-être même pour l’espèce toute entière, car dans le contexte d’une expansion humaine réduisant les territoires disponibles et la taille des populations de tigres, ce comportement infanticide risque fort de contribuer à l’extinction des populations en question!

Les tigrons ont beau être mignons un tigre mâle adulte n’hésiterait pas à les tuer froidement pour obtenir les faveurs sexuelles de leur mère.

Et maintenant imaginez une espèce de félin, ou même une population particulière de tigres, dont les mâles n’ont pas ces mœurs infanticides. Cette population de félins n’aurait-elle pas davantage de chance de survivre au réductions territoriales imposées par les activités humaines? Ces félins hypothétiques survivraient mieux que les tigres non pas parce qu’ils seraient mieux adaptés en tant qu’individus, mais bel et bien parce qu’ils seraient mieux adapté en tant qu’espèce! C’est-à-dire que les interactions entre individus, interactions ne comprenant pas l’infanticide d’une progéniture qui n’est pas sienne, ne pèse pas sur le renouvellement démographique de la population. Au niveau individuel un mâle de ce félin hypothétique est certes moins performant en terme de valeur sélective qu’un tigre mâle infanticide, mais au niveau collectif ce félin hypothétique est, en tant qu’espèce, plus apte à survivre dans le difficile contexte imposée par la civilisation humaine.

Cet exemple en partie hypothétique (uniquement en partie car ayant une base factuelle et logique), permet d’entrevoir de manière claire et concrète ce que Stephen Jay Gould entendait par sélection au niveau de l’espèce et mieux encore l’importance des propriétés émergentes dans la compréhension de l’évolution du vivant. Les populations et les espèces sont davantage que la somme des individus qui les constituent (c’est le principe même de l’émergence), les interactions entre ces derniers sont source de propriétés émergentes qui sont susceptibles d’être elles-mêmes sujettes à une sélection darwinienne. Dès lors la théorie de Stephen Jay Gould sur une sélection s’effectuant à différents niveaux (gènes => individus => populations => espèces) semble bel et bien avoir sa pertinence, les différents niveaux de sélection ne s’excluant pas mutuellement mais interagissent les uns avec les autres de manière complexe.

Gastéropodes marins et spéciations

L’autre aspect majeur de la théorie de SJ. Gould est que les propriétés émergentes de certaines espèces/clades, sont susceptibles d’affecter le «taux de spéciation», des espèces/clades concernés. SJ. Gould expose la chose de la manière suivante:

«Un trait attaché à la structure des populations conduisant à une faible fréquence d’isolement des nouveaux dèmes, doit nécessairement être considéré comme une caractéristique propre aux populations, si l’on se fie au sens normal des mots. [...] Les organismes ne donnent pas lieu individuellement à des spéciations; seules les populations le font: par conséquent, le caractère en question appartient bien à l’espèce.» Stephen Jay Gould [2]

Vous ne voyez pas ce que SJ. Gould veut dire par ces présents propos? Pas grave il illustre ces derniers en se référant à une publication d’Anthony J. Arnold et Kurt Fristrup (1982) [3] comparant deux clade de gastéropodes marins, l’un constitué d’espèces planctotrophes (dont les larves se nourrissent de planctons) et l’autre d’espèces non-planctotrophes (utilisant ses réserves vitellines pendant sa croissance). AJ. Arnold et K. Fristrup soulignant que les espèces non-planctotrophes sont davantage sujettes aux événements de spéciation car leur mode de reproduction impose des structures populationnelles davantage propices aux spéciations allopatriques que les espèces planctotrophes qui elle ont tendance à avoir une «population effective» plus importante et donc moins de spéciations allopatriques. Cette constatation est l’exemple même d’une propriété émergente au niveau de l’espèce car quelle que soit la valeur sélective des individus non-planctotrophes par-apport à celle des individus planctotrophes, ce n’est pas de cette valeur sélective individuelle que découle la plus grande fréquence des spéciations chez les premiers par-apport aux seconds. La raison se situe ici au niveau des populations et même des espèces et c’est cette particularité propre à l’espèce dans son ensemble qui sera sujette à une forme de sélection, à savoir ici la plus grande diversification des non-planctotrophes par-apport aux planctotrophes.

Rappel simplifié de quelques dynamiques/modes de spéciation. Les spéciations peuvent avoir différentes causes, l’une d’entre elle étant la manière dont les populations se subdivisent et/ou répartissent. Selon Anthony J. Arnold et Kurt Fristup (1982) [3] chez les gastéropodes marins, les espèces non-planctotrophes auraient en raison même de leur mode de reproduction des distributions populationnelles davantage propices aux spéciations que les gastéropodes marins planctotrophes.

Bien évidemment n’étant de loin pas la personne la mieux renseignée sur les stratégies de reproduction et l’évolution des gastéropodes, j’ignore si cet exemple particulier doit être nuancé et si oui dans quelle mesure. En revanche le fait que certaines espèces/taxons, ont des structures populationnelles davantage susceptibles de favoriser les événement de spéciations, n’a rien de surprenant et l’impact que cela pourrait avoir dans le succès évolutif des lignées a fort «taux de spéciation» par-apport à celles moins affectées par ce genre d’événements, mériterait qu’on s’y intéresse de près. D’ailleurs les paléontologues n’ont-ils pas déjà des informations susceptibles de donnée du poids à la théorie de SJ. Gould? Personnellement je l’ignore cependant si l’on en croit Donald Prothero, les théories de SJ. Gould aurait un assentiment assez répandu chez les paléontologues. Cependant si un des lecteurs du présent blog aurait davantage d’informations à ce sujet qu’il n’hésite pas à les communiquer.

Je termine donc ici cette brève description de la théorie soutenant la nécessité d’une expansion hiérarchique de la Théorie de l’Évolution et laisse le soin à tout à chacun de se faire son idée sur la question voir même de la nuancer et de la critiquer. Dans tous les cas il me semble (mais peut-être que je me plante complètement) que cet apport théorique de Stephen Jay Gould est souvent mal-compris et/ou ignoré ce qui serait dommage car elle demeure malgré sa possible inexactitude, une de ses contributions théoriques les plus intéressantes en biologie de l’évolution.

Références:

[1] Donald Prothero (2009), Stephen Jay Gould: Did He Bring Paleontology to the “High Table”?, Philosophy and Theory in Biology

[2] Stephen Jay Gould (2002), La structure de la théorie de l’évolution, Éditions Gallimard 2006

[3] Anthony J. Arnold et Kurt Fristrup (1982), The theory of evolution by natural selection: a hierarchical expansion, Paleobiology
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Compte-Rendu de GECCO 2013

Bon si ça fait deux semaines que j’ai disparu du podcast c’est que je me faisais reporter à GECCO, une conférence dédiée aux algorithmes évolutionnistes, pour Podcast Science… Bon, reporter pas tout à fait, puisque, moment de fierté, je présentais moi aussi mon article (Je me suis d’ailleurs pas mal loupé dans ma présentation mais [...]
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Aidez vos enfants à classifier des animaux comme des pro

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