De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité
Comment une seule espèce peut-elle en donner deux ? Plonge au cœur des mécanismes qui sculptent la biodiversité.
Introduction
La Terre abrite une incroyable diversité d'êtres vivants, estimée à plusieurs millions d'espèces. Cette biodiversité n'est pas figée : elle est le produit d'une longue histoire évolutive, marquée par l'apparition et la disparition continuelle d'espèces. Mais comment une nouvelle espèce apparaît-elle ? Ce processus, appelé spéciation, est une étape clé pour comprendre l'évolution de la vie.
Pourquoi les pinsons des Galápagos étudiés par Darwin sont-ils considérés comme des espèces différentes, alors qu'ils partagent un ancêtre commun récent ?
1🧩 Qu'est-ce qu'une espèce ? Définir l'unité du vivant
Définir une espèce est plus complexe qu'il n'y paraît. Le concept le plus utilisé en biologie évolutive est le concept biologique de l'espèce, proposé par Ernst Mayr.
Une espèce est une population ou un ensemble de populations dont les individus peuvent se reproduire entre eux et engendrer une descendance <strong>fertile</strong>, et qui sont reproductivement isolés des autres populations.
Le critère fondamental est donc l'isolement reproducteur : l'incapacité de produire une descendance fertile avec les membres d'une autre espèce.
Cet isolement peut être pré-zygotique (avant la fécondation, ex: différences de comportement, d'habitat, d'anatomie) ou post-zygotique (après la fécondation, ex: hybrides non viables ou stériles comme la mule).
Le cheval et l'âne peuvent s'accoupler et produire un hybride, la mule. Cependant, la mule est presque toujours stérile. Cela confirme que le cheval et l'âne sont bien deux espèces distinctes.
2🌋 La spéciation allopatrique : séparés pour diverger
C'est le mode de spéciation le plus courant. Il se produit lorsqu'une barrière géographique (fleuve, chaîne de montagnes, étendue d'eau) divise une population initiale en deux ou plusieurs populations isolées.
Formation de nouvelles espèces à partir de populations géographiquement isolées les unes des autres.
Représentation des étapes : population ancestrale unique -> barrière géographique -> isolement -> évolution divergente -> isolement reproducteur -> deux espèces distinctes.
- 1. Population ancestrale
- 2. Barrière géographique
- 3. Évolution divergente
- 4. Nouvelles espèces
3🏝️ La spéciation sympatrique : diverger sans être séparé
Plus rare et plus controversée, la spéciation sympatrique se produit sans isolement géographique, au sein d'une même population initiale.
Formation de nouvelles espèces à partir de populations qui occupent la même aire géographique.
Elle peut être favorisée par :
- La spécialisation écologique : Des individus exploitent une nouvelle ressource ou un nouvel habitat au sein du même territoire.
- La polyploïdisation (surtout chez les plantes) : Doublement du nombre de chromosomes, rendant l'individu immédiatement isolé reproductivement de ses parents.
- La sélection sexuelle : Préférences pour certains traits qui divergent au sein de la population.
Les mouches du pommier (Rhagoletis pomonella) en Amérique du Nord. Une partie de la population a commencé à pondre sur des pommes cultivées plutôt que sur des aubépines sauvages. Les cycles de vie se sont décalés et un isolement reproducteur pré-zygotique s'est installé, conduisant à l'émergence de deux lignées en voie de spéciation.
4📈 Spéciation et dynamique de la biodiversité
La spéciation (taux de naissance d'espèces) et l'extinction (taux de disparition d'espèces) sont les deux forces qui régulent la biodiversité à l'échelle des temps géologiques.
La biodiversité actuelle est une photographie instantanée d'un processus dynamique et continu. Elle résulte de l'équilibre, toujours changeant, entre spéciation et extinction.
Les crises biologiques (comme celle du Crétacé-Paléogène) sont des périodes où le taux d'extinction augmente brutalement et massivement. Elles sont suivies de périodes de radiation évolutive, où les niches écologiques libérées permettent une spéciation rapide et une diversification des groupes survivants.
Un arbre montrant un nœud (ancêtre commun) suivi de nombreuses branches courtes et divergentes, illustrant une diversification rapide après une crise ou la colonisation d'un nouveau milieu.
- 1. Ancêtre commun
- 2. Événement de radiation
- 3. Nouvelles espèces adaptées à différentes niches
5🔍 Reconstituer l'histoire : les preuves de la spéciation
Les biologistes utilisent plusieurs sources de preuves pour identifier et dater des événements de spéciation :
Arbre représentant les relations de parenté évolutive entre espèces ou groupes d'espèces. Le point de bifurcation d'une branche représente un événement de spéciation.
1. Données moléculaires : En comparant les séquences d'ADN (horloge moléculaire), on peut estimer le temps écoulé depuis la divergence de deux lignées.
2. Données paléontologiques : Les fossiles permettent de suivre les transformations morphologiques au cours du temps et d'identifier les formes transitionnelles.
3. Données éco-géographiques : La répartition géographique des espèces apparentées (comme les pinsons des Galápagos) est souvent le reflet d'une spéciation allopatrique.
L'étude des séquences du gène cytochrome b chez les vertébrés permet de construire des phylogénies robustes et de dater les séparations entre groupes (ex: séparation entre la lignée des oiseaux et celle des crocodiliens).
Vocabulaire
Processus évolutif par lequel de nouvelles espèces se forment à partir d'une espèce ancestrale.
Ex: La spéciation allopatrique des iguanes marins entre les différentes îles des Galápagos.
Ensemble des mécanismes qui empêchent deux populations de se croiser et de produire une descendance fertile, condition nécessaire à la spéciation.
Ex: Différences dans les parades nuptiales (isolement pré-zygotique).
Spéciation initiée par un isolement géographique des populations.
Ex: Spéciation des écureuils du Grand Canyon, séparés par la gorge.
Spéciation se produisant sans barrière géographique, au sein d'une même aire de répartition.
Ex: Spéciation par polyploïdie chez de nombreuses plantes cultivées (blé).
Période de diversification rapide et importante d'un groupe d'organismes, conduisant à de nombreuses nouvelles espèces.
Ex: Radiation des mammifères après l'extinction des dinosaures.
Hypothèse selon laquelle les mutations s'accumulent dans le génome à un taux relativement constant, permettant de dater les divergences entre espèces.
Ex: Utilisée pour dater la séparation entre la lignée humaine et celle du chimpanzé.
Définition d'une espèce basée sur l'interfécondité et l'isolement reproducteur.
Ex: Le loup et le chien appartiennent à la même espèce (Canis lupus) car ils peuvent se reproduire et avoir une descendance fertile.
