Par Damien Jayat | Médiateur scientifique | 24/11/2009 | 12H02

L'évolution de la vie est désormais un fait avéré, accepté partout où des principes religieux ou philosophiques n'empêchent pas son évidence de s'imposer.

La question suivante est : comment la vie évolue-t-elle ?

Quels mécanismes concrets, biologiques et chimiques, font que les espèces vivantes se succèdent, apparaissent et disparaissent, remplacées par d'autres ? C'est aujourd'hui la question centrale pour l'ensemble des spécialistes, toujours empêtrés dans les mystères de la vie et de son histoire.

Concernant la seule génétique, qui n'est qu'une partie des mécanismes en question, tout le monde est d'accord pour dire que ce sont les mutations qui alimentent le moteur de l'évolution.
Une mutation génétique entraine parfois une modification des caractéristiques d'un être vivant ; cette modification peut se révéler, dans un environnement donné, avantageuse en ce sens qu'elle offre à son porteur de meilleures chances de survie et/ou de faire des petits.
Evoluer, c'est transmettre ses mutations
Par transmission héréditaire, la mutation se propage dans la nombreuse descendance de son propriétaire. En entassant ainsi les mutations sur des centaines ou des milliers d'années, une population peut devenir si différente des voisines que ses membres ne peuvent plus se reproduire qu'entre eux. Et c'est une nouvelle espèce qui voit le jour.
Voilà comment l'évolution génétique est censée se dérouler. Mais ces mutations touchent-elles toutes les parties de l'ADN, ou seulement certaines régions ? Ont-elles lieu à la même vitesse aujourd'hui qu'au Moyen Age, sous Jules César ou quand les T-Rex croquaient de la volaille au petit déjeuner ?
Et elles ne peuvent pas être toutes avantageuses, si ? Il y en bien qui aboutissent à des aberrations plutôt handicapantes ! Une mouche avec des ailes à la place des pattes et inversement, ça doit voler beaucoup moins bien… Et si, finalement, la plupart des mutations n'avaient aucun effet ?
Beaucoup de théories, peu de certitudes
Sur toutes ces questions, les chercheurs n'ont pas de réponse définitive, rigoureuse et qui marche à tous les coups. Car le monde vivant, constitué de cas toujours particuliers, se prête peu aux grandes lois générales.

Dans le cas de la vitesse des mutations, par exemple, Charles Darwin pensait que les variations apparaissaient de façon continue, régulière, un petit peu à chaque génération. De nombreux chercheurs le pensent encore.
D'autres croient que de longues périodes de calme sont parsemées de courts instants -un instant, à l'échelle géologique, peut durer 5 millions d'années- où la génétique s'affole et essaime du mutant à tout va, ou au contraire un événement catastrophique conduit à de grandes extinctions d'espèces et de variété. C'est la théorie des équilibres ponctués, proposée en 1972 par Stephen Jay Gould et Niels Eldredge.

Sur l'effet des mutations, les uns optent pour des conséquences bénéfiques nombreuses ; les autres, comme Motoo Kimura et sa théorie neutraliste de l'évolution, suggèrent que la plupart des mutations n'ont qu'un effet très limité.
Le sujet reste, aujourd'hui encore, un des thèmes majeurs de la recherche scientifique. Des milliers de chercheurs s'en passionnent, et bien des questions demeurent irrésolues. Pour encore pas mal de temps a priori, car faire des expériences sur l'évolution, c'est un peu plus compliqué que de trouver la tour Eiffel quand on est sur le Champ-de-Mars.

Pourquoi ? Parce que l'évolution est un processus lent qui ne devient souvent visible qu'après des dizaines voire des centaines de générations. Donc, pour l'observer, il faut du temps.

L'évolution est là et on le prouve
Mais on peut ! Un cas exemplaire fut relevé au XIXe siècle dans les forêts anglaises, où les troncs de bouleaux passèrent du clair au sombre à cause des poussières noires rejetées par les cheminées de la révolution industrielle. Or ces troncs servent de reposoir à des papillons appelés phalènes du bouleau.

Aux ailes claires elles aussi, question de camouflage. Mais quand la suie s'abattit sur les arbres, les papillons passèrent à leur tour du blanc au noir. Probable que le caractère « ailes sombres », assez encombrant sur tronc clair, devint subitement mieux coté en Bourse.

Un autre exemple, plus récent, a été publié ce mois-ci dans le magazine scientifique Pnas. Un couple d'ornithologues américains, Mr et Mme Grant, a passé sa carrière à étudier les pinsons des îles Galapagos, appelés pinsons de Darwin car ce dernier récolta sur l'archipel, notamment parmi les oiseaux, des preuves intangibles de l'évolution.

En 1981, les époux Grant ont repéré un individu de l'espèce pinson à bec moyen (Geospiza fortis) débarquant sur une île déjà occupée par une population de la même espèce. Mais il avait un bec plus large et un chant un peu différent.

En suivant les tribulations copulatoires de ce volatile et de ses descendants pendant sept générations -vingt-huit ans de boulot, ça mérite le respect- ils notèrent qu'une nouvelle population était apparue, fondée par cet unique immigrant.

Les membres de cette population ont accentué les caractères spécifiques de leur ancêtre, à la fois morphologiques (bec plus large) et culturels (mélodie du chant différente), à tel point qu'aujourd'hui ils ne peuvent plus considérer les pinsons d'autres populations comme leurs semblables : une tête qui ne leur revient pas, et impossible de comprendre ce qu'ils chantent.
Les membres de cette population ne se reproduisent finalement qu'entre eux. Un « isolement reproductif » qui, d'ici quelques générations, devrait aboutir à une espèce nouvelle.

Vingt ans de privations, ça laisse des traces (génétiques)
Autre exemple, toujours daté de ce mois de novembre et publié dans le magazine Nature. Cette fois, une expérience menée sur des bactéries et qui dura… près de vingt ans. Vingt ans au cours desquels des chercheurs ont forcé des bactéries à survivre dans un environnement pauvre en glucose, leur principale source de nourriture.Ils ont analysé, au bout de 2 000, 5 000, 10 000, 15 000, 20 000 puis 40 000 générations, les mutations génétiques qui avaient eu lieu et les améliorations en terme d'adaptation : la bestiole est-elle plus capable de vivre avec peu de glucose que son ancêtre ?
Résultat : entre les générations 1 et 20 000, on observe une hausse régulière du nombre de mutations (45 au total), mais une hausse irrégulière de l'adaptation. Les bactéries s'acclimatent très vite au départ, puis les améliorations sont de moins en moins spectaculaires.
Le gros du travail d'évolution se fait donc dès le début. Logique : il faut s'adapter rapidement pour ne pas disparaître !
Pourquoi les bactéries continuent-elles à muter ?
Mais on s'attendrait alors à ce que les mutations suivent le même rythme. Beaucoup au début, puis de moins en moins. Pas besoin de s'embêter à fabriquer de la mutation à la même allure pour finalement gagner des cacahuètes.
Alors pourquoi observe-t-on ici une hausse constante des mutations ? Aucune idée. Le phénomène ne s'accorde avec aucune des théories en cours.
Une explication pourrait être que ces nouvelles mutations sont « neutres », sans effet, mais qu'elles apparaissent toujours car elles ne coûtent pas grand-chose. Raté : tout prouve qu'elles ne sont pas neutres. Elles se maintiennent au fil des générations, et chacune d'entre elles apporte un réel avantage à la bactérie.
Plus étrange encore, ce sont toujours les mêmes gènes qui sont mutés, même lors d'expériences où les bactéries étaient placées dans des conditions de sélection totalement différentes !
Avec un tel sac de nœuds, si vous vous sentez perdu, ne craignez rien : les chercheurs eux-mêmes en sont encore à se creuser la tête. Aucune explication satisfaisante n'a pu être apportée sur l'ensemble des phénomènes observés.
Une mutation peut en cacher 600 autres
La suite est presque aussi rigolote. Entre les générations 20 000 et 40 000, une véritable explosion de mutations a eu lieu. De 45 mutations, on passe à 650 ! Et tout ça à cause d'une seule petite mutation, apparemment inoffensive mais touchant un gène permettant de… réparer les mutations.
Un mécanisme corrige les erreurs, mutez un gène impliqué dans le mécanisme et les erreurs ne sont plus corrigées. D'une seule pichenette à peine détectable, c'est l'ensemble du système qui se dérègle et les mutations battent des records.
Les variations génétiques apparaissent toujours au même rythme ? Non. Ont-elles toutes les mêmes conséquences ? Non. Touchent-elles l'ensemble de l'ADN avec la même probabilité ? Non.
Tout est donc si compliqué qu'on a encore un sacré bout de chemin avant de comprendre précisément comment la vie évolue ? Oui. On a du pain sur la planche.
Le 24 novembre 1859, il y a cent cinquante ans jour pour jour, Charles Darwin publiait son livre « L'Origine des espèces par la sélection naturelle, ou la préservation des races favorisées dans la lutte pour la vie ». La date marquait la naissance d'une conception révolutionnaire de l'histoire de la vie, une grande aventure qui a encore de beaux jours devant elle.
La théorie de l'évolution est une théorie en perpétuelle évolution.