Pourquoi les génomes évoluent-ils forcément dans une population et quelles sont les causes de cette évolution ? Dans cet article, nous te proposons d’étudier l’inéluctable évolution des génomes survenant au sein des populations.
L’évolution génétique des populations et des espèces au cours du temps
L’évolution génétique d’une population au cours du temps
Qu’est-ce qu’une population ? Il s’agit d’un ensemble d’individu appartenant à la même espèce mais dont les phénotypes, c’est-à-dire l’ensemble des caractères observables, sont différents d’un individu à l’autre. Souviens-toi : lors de la reproduction sexuée et du mécanisme de méiose, une diversité génotypique naturelle se met en place : au sein d’une population, il existe donc naturellement une diversité génétique qui correspond à la fréquence des allèles liés à chaque caractère.
Même si l’expression aléatoire d’un gène en fonction de la fréquence des allèles est naturelle et nécessaire, la diversité génétique évolue de génération en génération de sorte à faire évoluer l’espèce. Deux mécanismes sont en particulier responsables de celle-ci : La dérive génétique et la Sélection Naturelle.
La dérive génétique
On dit souvent que les opposés s’attirent. Il peut ainsi arriver que deux individus aux phénotypes très différents soient attirés l’un par l’autre et se reproduisent entre eux : dans ce cas, ce sont les allèles dominants qui s’exprimeront avec une grande probabilité chez la descendance des deux individus. Par exemple, imaginons un chat noir et un chat blanc ; leur descendance aura un pelage noir avec une grande probabilité, leur propre descendance aussi… jusqu’à n’obtenir que des chats noirs à une certaine génération. L’allèle « pelage blanc », n’ayant été transmis, finira par disparaître.
À l’échelle d’une population, la dérive génétique se définit comme l’évolution de la fréquence d’un allèle sous l’effet du hasard, sans impacter la fertilité ni la survie des individus. L’un des allèles est transmis avec une fréquence égale à 1, et un autre, récessif, disparaît (sa fréquence est donc de 0). La dérive génétique est un mécanisme majeur de l’évolution des génomes et est observable d’une génération à l’autre. Elle est aussi dépendante de la taille de la population observée ; plus la population est petite et plus la dérive génétique agit vite. Au contraire, une population de grande taille en limite les effets puisque chaque allèle a davantage de probabilité d’être transmis.
Les migrations agissent également sur la dérive génétique puisque certains allèles vont migrer avec les individus, au détriment d’autres allèles.
Au fur et à mesure des générations, la dérive génétique entraîne des évolutions du génotype d’une espèce.
La sélection naturelle
Au contraire de la dérive génétique qui n’impacte théoriquement ni la fertilité d’un individu ni sa capacité à survivre, on considère que la sélection naturelle correspond aux évolutions génotypiques favorisant la survie des individus dans un environnement.
En d’autres termes, dans un environnement donné avec des conditions de survie et de reproduction particulières, certains phénotypes favorisent la survie d’individus qui vont donc se reproduire entre eux, tandis que les individus aux phénotypes défavorisés périront. Progressivement, seuls les individus au phénotype favorisé ainsi que leur descendance survivront, modifiant ainsi la population initiale voire l’espèce : c’est la sélection naturelle.
Cette dominance allélique peut-être naturelle et conditionnée par les conditions du milieu, ou bien fruit d’une mutation permettant l’acquisition d’un caractère favorisant.
Par exemple, l’on cite souvent l’espèce de papillons, initialement majoritairement blanche, qui a évolué au fur et à mesure des générations en une espèce de papillons de couleur marron, car les individus de cette deuxième couleur étaient mieux camouflés sur les arbres sur lesquels ils se posaient et donc moins sujet à la chasse par les oiseaux, tandis que les papillons blancs étaient plus facilement repérables.
Sélection naturelle et dérive génétique sont deux mécanismes naturels, aléatoires et essentiels à l’évolution génétique d’une population puis d’une espèce.
Lire aussi : SVT : l’origine du génotype des individus
De l’évolution des populations à l’apparition de nouvelles espèces
L’apparition d’une nouvelle espèce : la spéciation
Le phénomène de spéciation correspond à l’apparition d’une nouvelle espèce à partir d’une espèce d’origine. D’après Linné, une espèce est caractérisée par la ressemblance phénotypique entre individus, mais également par leur capacité à se reproduire entre eux.
Nous avons vu que la dérive génétique et la sélection naturelle permettaient à une population et à une même espèce d’évoluer sur les plans génétique et donc phénotypique. À partir d’un certain seuil de mutations et d’évolutions, la génération d’individus est trop différente de celle d’origine, si bien que l’on considère qu’une nouvelle espèce est née. Outre une analyse génétique, la spéciation entre populations est aussi influencée par les critères géographiques et les comportements : ce sont les facteurs biotiques et abiotiques.
Les facteurs biotiques
Les facteurs biotiques correspondent à l’ensemble des relations entre individus d’une même espèce ou d’espèces différentes. Les premières sont dites intraspécifiques et correspondent par exemple à l’association, la reproduction, la compétition entre individus. Les secondes sont dites interspécifiques ; compétition, parasitisme, symbiose… Ces facteurs peuvent favoriser le phénomène de spéciation.
Les facteurs abiotiques
Les facteurs abiotiques correspondent aux conditions propres à l’environnement de vie d’une population. Ces facteurs peuvent favoriser la migration et la dispersion de sous-populations, chacune évoluant de manière dépendante par rapport aux autres jusqu’à une impossibilité génétique de se reproduire entre elles, menant ainsi à l’apparition d’une ou de plusieurs nouvelles espèces issues de l’espèce initiale.
Lire aussi : SVT : La complexification des génomes
L’évolution allélique théorique au sein d’une population : le principe d’équilibre de Hardy-Weinberg
Le modèle de Hardy-Weinberg
Au début du XXe siècle, les généticiens britannique Hardy et allemand Weinberg, en s’appuyant sur les travaux de l’autrichien Mendel, ont tous deux élaboré les premiers modèles d’évolution de la fréquence des allèles dans une population au cours du temps, d’où la dénomination de loi de Hardy-Weinberg.
L’équilibre des fréquences des allèles, c’est-à-dire que les fréquences sont stables d’une génération à l’autre, est possible selon plusieurs hypothèses :
- L’effectif de la population est infini
- La population est fermée ; il n’y a donc pas de migration
- Les phénomènes de sélection naturelle et de dérive génétique n’interviennent pas
- Les mutations ne sont pas prises en compte
Les limites de la loi Hardy-Weinberg
Les hypothèses posées par les deux généticiens sont évidemment bien loin de la réalité : l’évolution génétique est inévitable du fait du caractère aléatoire de la sélection et de la transmission lors de la reproduction sexuée, des mutations possibles, des deux phénomènes cités plus haut, et des conditions instables de l’environnement parfois favorables ou non à certains mécanismes. La taille d’une population est également limitée.
Tu sais maintenant tout sur l’évolution génétique au sein des populations et des espèces, jusqu’au phénomène de spéciation.
Lire aussi : Quelles études après la spécialité SVT ?
