L'évolution explique comment tous les êtres vivants, y compris nous, ont vu le jour. Il serait facile de supposer que l’évolution fonctionne en ajoutant continuellement des caractéristiques aux organismes, augmentant constamment leur complexité. Certains poissons ont évolué les pattes et ont marché sur la terre. Certains dinosaures ont développé des ailes et ont commencé à voler. D'autres ont développé des utérus et ont commencé à donner naissance à des jeunes vivants.
Pourtant, c'est l'un des plus prédominants et frustrants idées fausses sur l'évolution. De nombreuses branches réussies de l'arbre de vie sont restées simples, comme les bactéries, ou ont réduit leur complexité, comme les parasites. Et ils se portent très bien.
Dans un étude récente publié dans Nature Ecology and Evolution, nous avons comparé les génomes complets de plus de 100 organismes (principalement des animaux), pour étudier comment le règne animal a évolué au niveau génétique. Nos résultats montrent que les origines de grands groupes d'animaux, comme celui comprenant les humains, sont liées non pas à l'ajout de nouveaux gènes mais à des pertes massives de gènes.
Le biologiste évolutionniste Stephen Jay Gould était l'un des opposants les plus puissants de "la marche du progrès», L'idée que l'évolution entraîne toujours une complexité accrue. Dans son livre Full House (1996), Gould utilise le modèle de la marche des ivrognes. Un ivrogne quitte un bar dans une gare et marche maladroitement d'avant en arrière sur la plate-forme, oscillant entre le bar et la voie ferrée. Avec suffisamment de temps, l'ivrogne tombera dans les rails et y restera coincé.
La plateforme représente une échelle de complexité, le pub étant la plus faible complexité et les pistes le maximum. La vie a émergé en sortant du pub, avec le moins de complexité possible. Parfois, il trébuche au hasard vers les pistes (évoluant d'une manière qui augmente la complexité) et d'autres fois vers le pub (réduisant la complexité).
Aucune option n'est meilleure que l'autre. Rester simple ou réduire la complexité peut être meilleur pour la survie que d'évoluer avec une complexité accrue, selon l'environnement.
Mais dans certains cas, des groupes d'animaux développent des caractéristiques complexes qui sont intrinsèques au fonctionnement de leur corps, et ne peuvent plus perdre ces gènes pour devenir plus simples - ils se retrouvent coincés dans les voies ferrées. (Il n'y a aucun train à craindre dans cette métaphore.) Par exemple, les organismes multicellulaires retournent rarement pour devenir unicellulaires.
Si nous nous concentrons uniquement sur les organismes piégés dans les voies ferrées, nous avons alors une perception biaisée de la vie évoluant en ligne droite du simple au complexe, croyant à tort que les formes de vie plus anciennes sont toujours simples et que les plus récentes sont complexes. Mais le vrai chemin vers la complexité est plus tortueux.
Avec Peter Holland de l'Université d'Oxford, nous avons examiné comment la complexité génétique a évolué chez les animaux. Précédemment, nous avons montré que l'ajout de nouveaux gènes était la clé de l'évolution précoce du règne animal. La question s'est alors posée de savoir si cela avait été le cas lors de l'évolution ultérieure des animaux.
Étudier l'arbre de vie
La plupart des animaux peuvent être regroupés en lignées évolutives majeures, des branches sur l'arbre de vie montrant comment les animaux vivants aujourd'hui ont évolué à partir d'une série d'ancêtres communs. Afin de répondre à notre question, nous avons étudié chaque lignée animale pour laquelle une séquence génomique était accessible au public et de nombreuses lignées non animales pour les comparer.
Une lignée animale est celle des deutérostomes, qui comprend les humains et autres vertébrés, ainsi que les étoiles de mer ou les oursins. Un autre est l'ecdysozoans, comprenant les arthropodes (insectes, homards, araignées, mille-pattes) et d'autres animaux en mue tels que les vers ronds. Les vertébrés et les insectes font partie des animaux les plus complexes. Enfin, nous avons une lignée, les lophotrochozoaires, qui comprend entre autres des mollusques (escargots par exemple) ou des annélides (vers de terre).
Nous avons pris cette sélection diversifiée d'organismes et avons cherché à voir comment ils étaient liés à l'arbre de vie et quels gènes ils partageaient et ne partageaient pas. Si un gène était présent dans une branche plus ancienne de l'arbre et non dans une branche plus jeune, nous avons déduit que ce gène avait été perdu. Si un gène n'était pas présent dans les branches plus anciennes mais apparaissait dans une branche plus jeune, alors nous l'avons considéré comme un nouveau gène qui avait été acquis dans la branche plus jeune.
Un diagramme d'arbre de vie montrant le nombre changeant de gènes de différents groupes d'animaux. Des triangles orange pointant vers le bas indiquent des pertes de gènes. Des triangles verts pointant vers le haut indiquent des gains de gènes. Plus le triangle est grand, plus le changement est important. Jordi Paps, Auteur fourni
Les résultats ont montré un nombre sans précédent de gènes perdus et gagnés, chose jamais vue auparavant dans les analyses précédentes. Deux des lignées principales, les deutérostomes (y compris les humains) et les ecdysozoaires (y compris les insectes), ont montré le plus grand nombre de pertes de gènes. En revanche, les lophotrochozoaires présentent un équilibre entre les nouveautés génétiques et les pertes.
Nos résultats confirment l'image donnée par Stephen Jay Gould en montrant qu'au niveau des gènes, la vie animale a émergé en quittant le pub et en faisant un grand saut de complexité. Mais après l'enthousiasme initial, certaines lignées sont tombées plus près du pub en perdant des gènes, tandis que d'autres lignées ont dérivé vers la piste en gagnant des gènes. Nous considérons cela comme le résumé parfait de l'évolution, un choix aléatoire induit par l'alcool entre la barre et la voie ferrée. Ou, comme le dit le mème Internet, "rentre chez toi évolution, tu es saoul ».
A propos de l'auteur
Jordi Paps, maître de conférences, École des sciences biologiques, Université de Bristol, Université de Bristol et Cristina Guijarro-Clarke, doctorante en évolution, Université d'Essex
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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