La sélection sexuelle et ses excès : pourquoi n’y a-t-il pas que des super-mâles ?

7 avril 2014

lion_300La sélection sexuelle, c’est l’idée que la nature favorise ceux qui se reproduisent le plus, et le mieux. Il s’agit d’un des mécanismes de la sélection naturelle, qui explique certaines évolutions des espèces, comme le fait que les mâles et les femelles ont des apparences physiques différentes chez de nombreux animaux.

Nous allons voir que la sélection sexuelle pousse aussi parfois à certains excès, et pose quelques paradoxes : si ce sont les plus forts et les plus beaux qui réussissent le mieux, pourquoi les mâles ne sont-ils pas tous des Apollons super-balèzes ?

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Le fabuleux destin du pouillot verdâtre [rediffusion]

13 août 2012

Le pouillot verdâtre (Phylloscopus trochiloides) est un petit oiseau d’une dizaine de centimètres, que l’on trouve dans les forêts d’Asie centrale et de Sibérie. Dans ces régions, on distingue plusieurs sous-espèces de pouillot verdâtre, qui diffèrent par leur plumage et leur chant, mais surtout par leur implantation géographique. Et la comparaison de ces sous-espèces est pleine de surprises pour les biologistes de l’évolution.

Quand on compare deux sous-espèces voisines géographiquement, on retrouve un certain nombre de caractères communs : les allures des plumages et la structure des chants sont proches par exemple. Lire la suite »


Quand a-t-on commencé à s’accoupler ?

2 mai 2011

Nous les humains, nous avons la chance et le plaisir de nous reproduire par accouplement. Puisque ça n’est pas le cas de toutes les espèces animales, on peut légitimement se demander quand, comment et pourquoi ce mode de reproduction est apparu dans l’histoire évolutive.

Pour essayer de répondre à cette question, partons à la découverte d’effrayant fossiles de poissons ancestraux : les placodermes.

Les modes de la reproduction sexuée

Les animaux pratiquant la reproduction sexuée se classent en deux groupes suivant leur mode de gestation. Chez les ovipares, l’embryon se développe au sein d’un œuf, alors que chez les vivipares, il se trouve directement au sein de l’organisme maternel.

Mais on peut aussi classer les espèces par mode de fécondation : s’il y a accouplement du mâle et de la femelle, on parle de fécondation interne alors que si des œufs sont pondus par la femelle et fécondés ensuite par le mâle (généralement en milieu aquatique), on parle de fécondation externe.

Le tableau suivant montre des exemples pour ces différents cas de gestation et de fécondation :

Pour comprendre comment la reproduction sexuée a évolué, il nous faut déterminer quels étaient les modes de reproduction des espèces qui nous ont précédé. Mais ça n’est pas si simple de deviner le comportement sexuel d’un animal en regardant son fossile ! Lire la suite »


Senestres : les escargots qui tournent à gauche

13 janvier 2011

Avez-vous déjà remarqué que la coquille des escargots s’enroule presque toujours dans le même sens ? Si l’on regarde un escargot à partir du sommet de l’enroulement de sa coquille (qu’on appelle l’apex), la rotation se fait systématiquement dans le sens des aiguilles d’une montre. On dit que les coquilles des escargots sont « dextres ».

Mais en réalité, si l’on y regarde de plus près, une très petite proportion des coquilles d’escargots sont enroulés dans l’autre sens, on les appelle alors les senestres. C’est une forme rarissime, environ 1 cas sur 20 000 pour une espèce d’escargot comme le classique Helix Aspersa Aspersa dit « petit-gris ». Les coquilles senestres sont donc une rareté qui font le bonheur de certains collectionneurs qui les recherchent activement. Sur l’image ci-contre, vous avez un escargot dextre et un escargot senestre (respectivement à gauche et à droite, le monde est mal fait…)

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Le fabuleux destin du pouillot verdâtre

24 septembre 2010

pouillot verdatreLe pouillot verdâtre (Phylloscopus trochiloides) est un petit oiseau d’une dizaine de centimètres, que l’on trouve dans les forêts d’Asie centrale et de Sibérie. Dans ces régions, on distingue plusieurs sous-espèces de pouillot verdâtre, qui diffèrent par leur plumage et leur chant, mais surtout par leur implantation géographique.

Quand on compare deux sous-espèces voisines géographiquement, on retrouve un certain nombre de caractères communs : les allures des plumages et la structure des chants sont proches par exemple. D’ailleurs la reproduction entre deux sous-espèces voisines géographiquement est possible : elles sont interfécondes.

La carte ci-dessous montre la répartition de 6 sous-espèces de pouillot verdâtre autour du plateau Tibétain.

Jusqu’ici tout va bien, sauf pour deux des sous-espèces concernées, viridanus et plumbeitarsus, situées au nord du plateau tibétain (en bleu et rouge sur la carte). En effet bien que voisines géographiquement, ces deux sous-espèces ont des caractères physiques significativement différents, des chants bien distincts, et surtout elles ne peuvent pas se reproduire entre elles. Tout cela alors qu’elles partagent parfois le même territoire. D’où vient cette particularité ?

L’histoire de l’évolution du pouillot verdâtre

La reconstitution de l’histoire du pouillot verdâtre permet d’expliquer ce phénomène. Le pouillot verdâtre a très probablement commencé à se développer au sud du plateau tibétain, là où se situe actuellement la sous-espèce trochiloides, en jaune sur la carte. Puis l’espèce s’est étendue à la fois vers l’est et vers l’ouest, avec de chaque côté de petites variations génétiques. Le plateau tibétain constituant un obstacle naturel infranchissable, les deux branches « Est » et « Ouest » se sont développées indépendamment, ont progressé vers le nord, puis ont fini par se retrouver en Sibérie, au nord du plateau tibétain, en l’ayant contourné chacune par son côté.

Mais au cours de ce voyage de l’évolution, les divergences génétiques progressives des deux branches ont finalement donné naissance à deux sous-espèces suffisament éloignées pour ne plus être interfécondes. C’est pourquoi sur le territoire situé au nord du plateau tibétain, on retrouve ces deux sous-espèces qui ne se reproduisent pas entre elles.

Un casse-tête pour les biologistes

Le pouillot verdâtre est un des très rares exemples connus d’espèce en anneau. Il s’agit une espèce formée d’un continuum de sous-espèces, chacune pouvant se reproduire avec ses voisines, mais dont les sous-espèces situées aux extrémités sont suffisamment éloignées pour ne plus être interfécondes. Ces espèces en anneau sont rares et surviennent typiquement autour d’un obstacle géographique naturel.

Et l’air de rien, le pouillot verdâtre pose un sacré problème de fond aux biologistes, car son exemple (et celui des autres espèces en anneau) rend difficile la définition du concept même d’espèce. En effet on considère généralement qu’une espèce est un groupe d’individus inter-féconds. Si deux individus ne sont pas inter-féconds, ils appartiennent à des espèces différentes. Cela paraît simple ! Sauf qu’on se rend bien compte que dans le cas du pouillot verdâtre une telle classification est impossible.

A cause des espèces en anneau, la notion d’espèce semble donc bien difficile à définir de manière exacte (et pour les adeptes du formalisme mathématique, ce problème vient du fait que la relation d’interfécondité n’est pas transitive : si A est  interfécond avec B, et B avec C , ça n’implique pas automatiquement que A le soit avec C.)

Et l’homme dans tout ça ?

De manière intéressante, l’idée de l’espèce en anneau a récemment été avancée pour expliquer la disparition de l’homme de Néanderthal. En effet cette disparition semble être liée à la présence en Europe de l’homme de Cro Magnon, qui arrivait lui depuis l’Afrique. Deux théories s’affrontent traditionellement sur le sujet : celle de l’assimilation de Néanderthal par Cro Magnon (qui suppose l’interfécondité entre les deux) et celle de la disparition de Néanderthal à cause de la compétition avec Cro Magnon.

La solution proposée récemment par le paléontologiste Jean-Luc Voisin du Muséeum d’Histoire Naturelle semble réconcilier ces deux théories : selon lui, l’homme de Néanderthal aurait évolué comme une espèce en anneau étirée depuis le Moyen-orient jusqu’en Europe de l’Ouest. La sous-espèce moyen-orientale de Néanderthal aurait alors pu rester interféconde avec Cro Magnon et être assimilée, alors que celle d’Europe de l’Ouest aurait développé des caractères trop éloignés (trop « néanderthalien »), rendant l’assimilation par Cro Magnon impossible, et conduisant à sa disparition par compétition.


Références

  • Irwin, D.E., S. Bensch, and T.D. Price. 2001. Speciation in a ring. Nature 409: 333-337
  • Irwin, D.E., S. Bensch, J.H. Irwin, and T.D. Price. 2005. Speciation by distance in a ring species. Science 307: 414-416
  • Les articles de Darren Irwin disponibles sur sa page web
  • La théorie de Jean-Luc Voisin sur la spéciation à distance de Néanderthal

Crédits


L’ornithorynque, preuve que Darwin a de l’humour

30 août 2010

ornithorynqueL’ornithorynque est une bizarrerie de l’évolution, dont on dit parfois qu’il est la preuve que Dieu (ou Darwin) a de l’humour. Outre son aspect visuel pour le moins déroutant, il combine de manière étonnante des caractéristiques des mammifères et des reptiles. Le séquençage de son génome a été l’objet d’un article de la revue Nature en mai 2008 [1].

Des restes de reptile

L’ornithorynque est un petit mammifère semi-aquatique qui vit dans l’est de l’Australie, et qui a été découvert pour la première fois par les colons britanniques à la fin du XVIIIe siècle. En voyant son bec de canard, sa queue de castor, et ses pattes de loutre, les naturalistes de l’époque ont d’abord cru à un canular. L’ornithorynque occupe en effet une position bien particulière qui le rapproche parfois des mammifères et parfois des reptiles.

Une des caractéristiques les plus connues de l’ornithorynque est qu’il s’agit d’un mammifère qui pond des oeufs. Toutefois contrairement aux mammifères classiques, l’allaitement ne se fait pas au moyen de mamelons, mais grâce à des petits pores par lesquels le lait est secrété, et s’accroche aux poils de la mère que les petits viennent lécher. Autre trait inattendu : l’ornithorynque est un mammifère qui possède du venin, qu’il inocule grâce à un aiguillon situé sur ses pattes postérieures. Ce sont là des restes de caractères reptiliens, qui ont disparu chez les autres mammifères.

Une place à part

L’étude parue dans Nature permet de mieux comprendre la place des ornithorynques dans l’arbre de l’évolution. On distingue en effet 3 types de mammifères :

  • les placentaires (l’écrasante majorité des mammifères, y compris l’homme) dont les petits se développent dans le ventre de leur mère, où ils sont alimentés par le placenta;
  • les marsupiaux (comme les kangourous ou les koalas), dont les petits naissent dans un état proche du foetus, et qui finissent leur développement dans une poche externe;
  • et enfin les monotrèmes (les ornithorynques et les echidnés, de proches cousins à eux), qui pondent des oeufs.

Les analyses génétiques ont permis d’établir que les monotrèmes s’étaient dissociés plus tôt (il y a 166 millions d’années) des autres mammifères, placentaires et marsupiaux, qui ne se sont séparés qu’il y a 148 millions d’années. Les ornithorynques occupent donc une place bien à eux, et constituent un terrain de jeu formidable pour l’évolution.

Extrait de l’article de Nature [1] montrant la séparation il y a 166 millions d’années de la lignée des ornithorynques

Je ne peux m’empêcher de voir l’ornithorynque comme une grande réalisation de la théorie de l’évolution. D’ailleurs pour appuyer ma thèse de la suprématie de l’ornithorynque, ils disposent d’une faculté qu’aucun autre animal ne possède : ils détectent les champs électriques ! Ils possèdent en effet sur le bec de petits récepteurs qui sont sensibles aux champs électriques émis par les muscles des autres animaux, et peuvent en bougeant la tête déterminer la direction de leur proie, notamment sous l’eau : c’est l’électro-localisation.

Enfin même la génétique de la reproduction le distingue des autres. Alors que le sexe des mammifères est gouverné par une paire de chromosomes (XX pour les femelles, XY pour les mâles), le sexe de l’ornithorynque est déterminé par 5 paires de chromosomes : XXXXXXXXXX pour les femelles, XYXYXYXYXY pour les mâles ! Je vous laisse imaginer les combinaisons intermédiaires.

L’ornithorynque est décidément un animal passionnant !

Pour les passionnés de l’ornithorynque, l’article en accès libre publié en 2008 dans la revue Nature, et dans lequel on trouve notamment la reconstitution de l’arbre de l’évolution, avec les séparations successives entre oiseaux, reptiles et mammifères placentaires, marsupiaux et monotrème :

[1] W.C. Warren, Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution, Nature 453, 175-183 (8 May 2008)

Crédits

  • Photo d’ornithorynque : Wikimedia Commons
  • La figure de l’arbre phylogénétique est extraite de l’article [1]

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