Darwin express - Les nouveaux défis de l'évolution | Documentaire | ARTE

L'observation biologique révèle que l'évolution peut défier la notion de temps long. Des espèces subissent des transformations rapides concernant leur taille, leur couleur, ou la modification de leurs attributs corporels. Ces changements s'opèrent non pas sur des millénaires, mais parfois en seulement quelques générations, voire quelques jours. Cette accélération constitue l'une des découvertes majeures de la biologie évolutive contemporaine, allant au-delà des prévisions initiales de Charles Darwin, qui concevait l'évolution comme un processus intrinsèquement lent et graduel.

Une base de données unique au monde confirme que ce phénomène d'évolution rapide est planétaire et constant. Il peut parfois aboutir au sauvetage d'espèces, mais pas toujours, et ses répercussions touchent l'ensemble du vivant, y compris l'humanité. Les scientifiques explorent les mécanismes génétiques et non génétiques qui permettent ce transfert d'information accéléré vers les descendants, repoussant les limites de la théorie darwinienne traditionnelle.

Plus rapide, plus complexe et peut-être, plus imprévisible qu'on ne l'avait jamais imaginé.

Dans les profondeurs des milieux australiens, des chercheurs étudient une créature introduite : le crapaud buffle. Importés d'Amérique du Sud par des agronomes pour contrôler les parasites de la canne à sucre, ces amphibiens se sont proliférés, atteignant des centaines de millions d'individus. Le crapaud introduit est devenu le plus rapide au monde, une transformation que le professeur Rick Shine étudie depuis deux décennies, car sans cette évolution, leur prospérité en Australie aurait été impossible.

Les conditions australiennes ont favorisé les individus capables de se déplacer plus loin pour trouver de la nourriture, conférant un avantage évolutif net. Génération après génération, les crapauds rapides ont été sélectionnés, développant une capacité de déplacement bien supérieure à celle de leurs ancêtres. Leur technique de saut est devenue plus efficace, privilégiant un petit saut plat et irrégulier plutôt que de grands bonds, permettant ainsi l'invasion rapide du nord du continent.

L'accélération est amplifiée par la reproduction sélective : les crapauds les plus doués pour la dispersion se reproduisent entre eux, un phénomène surnommé l'effet village olympique. Les descendants héritent des longues pattes et de l'endurance, allant encore plus loin que leurs parents. Cette transformation spectaculaire n'a nécessité que 80 générations, stupéfiant les biologistes face à la rapidité de l'adaptation.

Les écrits de Charles Darwin, conservés au Muséum d'Histoire Naturelle de Londres, témoignent de sa conception de l'évolution comme un processus extrêmement lent. Dans son ouvrage fondamental, il écrivait : « Nous ne voyons rien de ces longs changements à l'œuvre, jusqu'à ce que l'aiguille du temps ait marqué l'écoulement des âges. » Sa théorie fut élaborée grâce à l'observation de spécimens collectés lors de son voyage autour du monde à bord du Beagle, notamment des tortues et des poissons.

Le professeur Adrian Lister dévoile la collection de pinsons de Darwin, considérée comme un trésor d'une valeur inestimable. L'étude de ces oiseaux des îles Galapagos fut cruciale : Darwin constata que, bien que différents par la taille de leur bec (adapté aux graines dures ou aux insectes), ils partageaient tous des points communs avec un oiseau ancestral d'Amérique du Sud. L'explication révolutionnaire fut que cet ancêtre unique s'était diversifié sur les îles, développant des adaptations spécifiques.

Car en ce temps-là, tout le monde pensait que chaque espèce avait été créée séparément.

Darwin a compris que la sélection naturelle était le mécanisme expliquant cette diversité, en reliant la forme du bec à la nourriture disponible. La théorie repose sur trois piliers : la variabilité individuelle, la sélection naturelle favorisant les mieux adaptés, et l'hérédité. Cependant, Darwin jugeait ces transformations trop lentes pour être visibles à l'échelle humaine, une hypothèse que les recherches actuelles contredisent.

Des scientifiques canadiens ont reproduit l'expérience darwinienne en déclenchant l'évolution en milieu naturel à une échelle expérimentale, ce que Darwin n'avait pu faire. Se dirigeant vers l'archipel de Haida Gwaii, ils ont étudié non pas des pinsons, mais de petits poissons, les épinoches, en les transférant d'un lac bien adapté vers des étangs voisins aux conditions écologiques radicalement différentes (température, oxygène, prédateurs, ressources).

Le protocole, lancé il y a plus de 30 ans par le professeur Tom Ramken, consistait à observer comment l'épinoche s'adapte à ces changements radicaux. Dans le lac d'origine, l'épinoche est grande (jusqu'à 10 cm), sombre, avec de grandes épines et des plaques latérales pour se défendre contre les plongeons. Les étangs de destination, dépourvus de ces prédateurs aviaires, imposent de nouvelles pressions sélectives.

L'évolution rapide observée chez l'épinoche est qualifiée de microévolution : des changements à court terme, plus petits mais rapides, contrairement à la macroévolution qui étudie les grandes divergences sur de très longues périodes. L'expérience démontre qu'un changement environnemental, surtout s'il est fort en pression sélective, déclenche immédiatement ces micro-évolutions observables.

La compréhension de l'évolution a été révolutionnée par la découverte de la structure de l'ADN en 1953, bien après la mort de Darwin. Cette molécule, présente dans toutes les cellules, contient les instructions héréditaires transmises des parents à la descendance. La connaissance de l'ADN a permis de percer des mystères évolutifs, comme celui de la phalène du bouleau.

Au XIXe siècle, la pollution industrielle a assombri les troncs d'arbres, rendant les phalènes claires visibles aux oiseaux insectivores. L'apparition soudaine de phalènes noires, mieux camouflées, a provoqué leur multiplication rapide, remplaçant les formes claires en 50 ans. L'étude de l'ADN a révélé que ce changement spectaculaire était dû à une seule différence génétique majeure.

On ne savait pas quelle était la différence génétique entre les deux formes. C'était donc en gros l'objectif principal, comprendre cette différence.

Chez les grands singes, y compris l'humain, un gène sauteur apparu il y a 25 millions d'années a entraîné la disparition de la queue, préparant l'évolution vers la bipédie. Ces mutations génétiques transmissibles, issues d'erreurs de recopie, sont essentielles pour enrichir la diversité génétique sur laquelle la sélection naturelle peut agir.

La nature présente une autre stratégie d'adaptation rapide qui ne nécessite aucune modification de l'ADN : la plasticité phénotypique. Des chercheurs étudient l'escargot aquatique Physa acuta face à son prédateur, l'écrevisse. Face au danger, l'escargot émet des molécules d'alarme, des kairomones, qui alertent ses congénères, provoquant une réaction comportementale immédiate de fuite.

Après exposition aux signaux de prédation, un changement physique apparaît en une semaine : la coquille s'épaissit et son ouverture se réduit. L'escargot devient plus résistant à l'écrasement. Ce renforcement est rendu possible par l'activation de gènes spécifiques, via l'expression génique, qui ordonnent la construction d'une coquille plus épaisse, sans toucher au code ADN lui-même.

Le bouleversement survient lorsque ces adaptations acquises sont transmises. Les descendants d'escargots exposés à la prédation, même s'ils n'ont jamais rencontré de prédateur, naissent avec des coquilles plus épaisses et plus grandes. Ce phénomène est désigné comme la plasticité phénotypique transgénérationnelle, guidée par l'épigénétique : des étiquettes chimiques modifient l'expression des gènes hérités, influençant les caractères sur plusieurs générations.

La mise à jour de la base de données mondiale de l'Université McGill a permis de quantifier l'impact humain sur l'évolution. Il est apparu que dans de nombreux cas de changements rapides, la perturbation provenait directement des activités humaines. L'évolution n'est donc plus toujours naturelle ; elle est souvent dirigée par la pression anthropique, comme le montre la réduction progressive de la taille des cornes des mouflons victimes de la chasse aux trophées.

En France, la pensée sauvage évolue en réponse au déclin des insectes pollinisateurs dû aux pesticides. Les fleurs ont réduit la taille de leur corolle et diminué la production de nectar et de guides nectarifères, consacrant leur énergie à l'autofécondation. Ce mécanisme, bien qu'assurant la survie immédiate, réduit drastiquement le brassage génétique, affaiblissant le potentiel d'adaptation futur de l'espèce.

On voit que les espèces qui ont évolué vers l'autofécondation sont se sont souvent éteintes parce que finalement elles vont avoir un génome plus uniforme.

L'évolution rapide offre un sursis vital face aux bouleversements, mais les changements environnementaux actuels sont si rapides qu'ils dépassent parfois la capacité d'adaptation du vivant. Si l'évolution ne peut suivre, le risque est l'extinction, ce qui menace non seulement la biodiversité, mais aussi les services écosystémiques cruciaux comme la production agricole dépendante des pollinisateurs.

Le sujet de l'évolution rapide est particulièrement brûlant en Australie avec le crapaud buffle. Cet amphibien introduit est en compétition directe pour la nourriture avec la faune locale. Pire encore, il sécrète un poison violent auquel les prédateurs indigènes (serpents, lézards, marsupiaux) n'ont jamais été adaptés, provoquant des crises cardiaques et un désastre écologique dans le nord du pays.

Tuer les adultes est inefficace étant donné leur capacité à pondre des dizaines de milliers d'œufs par ponte. Une stratégie alternative, basée sur l'évolution rapide observée chez les larves, est envisagée. Les tétards australiens ont développé un comportement cannibale, se nourrissant des œufs de leur propre espèce, un comportement rare dans leur habitat d'origine.

En exploitant cette adaptation, l'équipe de Rick Shine travaille sur des tétards génétiquement modifiés pour rester à l'état larvaire, surnommés les 'Peterpan'. Ces individus stériles et maintenus à l'état de larve dévoreraient leurs semblables pendant toute leur existence, réduisant ainsi la population et offrant un répit aux prédateurs menacés, leur permettant de survivre et de coexister avec l'espèce envahissante.

Bien que l'éradication des crapauds soit irréaliste en raison de leur adaptabilité extrême, ces interventions ciblées peuvent aider la nature à se défendre elle-même. L'évolution rapide demeure un super pouvoir face aux changements environnementaux brusques imposés par l'humanité, offrant une chance de survie aux espèces si elles parviennent à suivre le rythme effréné des perturbations actuelles.