Le captage des énergies renouvelables n’est pas une opération neutre vis-à-vis de l’environnement.
Voyons en premier ce qui concerne les éoliennes. Il faut d’abord fabriquer ces machines, c’est-à-dire avoir recours à du minerai qui sera extrait du sol, purifié, réduit en métal, lui même découpé, façonné, puis monté en usine et implanté sur le terrain. L’ensemble de ces opérations à un coût énergétique considérable, difficile à mesurer, qui ne sera récupéré qu’après une longue période de fonctionnement de l’éolienne. Cette énergie s’obtient en grande partie aussi avec émissions de gaz à effet de serre.
Une éolienne de 1,5 mégawatt, à une emprise au sol de 1/6 de km2 environ. Elle devra être placée assez loin des habitations humaines ; elle est, en effet, bruyante lorsqu’elle fonctionne. Si on l’implante dans une zone isolée, désertique, celle-ci perd son statut de zone naturelle, car pour assurer la construction puis l’entretien d’un parc d’éoliennes, il est nécessaire de créer des voies d’accès, transporter du matériel, mettre en place un réseau de câbles électriques, visiter fréquemment les installations pour assurer leur bon fonctionnement. Là où la présence humaine était rare, elle devient omniprésente.
En ce qui concerne les panneaux photovoltaïques on retrouve des dépenses énergétiques semblables pour leur fabrication et leur mise en place.
Leur coût écologique sera moins élevé s’ils sont fixés sur des bâtiments existants, mais si, au contraire, on crée un parc de cellules photovoltaïques sur un espace libre, ce coût n’est plus négligeable. Il faudra nécessairement clôturer le parc pour éviter les intrusions et cela au détriment du libre passage et des échanges génétiques de la faune naturelle. Enfin la captation de l’énergie solaire, pour fabriquer l’électricité, ne sera plus disponible pour la photosynthèse des plantes qui auraient pu se développer sur le même emplacement.

Quelques chiffres pour resituer les capacités de l’énergie nucléaire.
Une centrale à eau pressurisée de 900 mégawatts, consomme une tonne d’uranium enrichi par an environ (pour cela, cependant, il a fallu lui fournir 20 tonnes d’uranium enrichi qui se retrouve appauvri en fin de cycle). La fission de cette tonne de matière fissile libère autant de chaleur que deux millions de tonnes de pétrole.
S’il fallait compenser la centrale nucléaire par des éoliennes, sachant qu’une éolienne de dimension moyenne a une puissance de 1,5 mégawatt, il faudrait 600 éoliennes pour avoir la même puissance installée. Cela signifie seulement que lorsque toutes ces éoliennes tourneraient, c'est-à-dire lorsqu’il y a du vent, elles produiraient la même quantité d’électricité que la centrale.
En ce qui concerne l’énergie solaire, la terre reçoit, en moyenne 0,1 kilowatt de cette énergie par m2. En supposant que le capteur (cellule photovoltaïque) transforme toute cette énergie en électricité (rendement égal à 1 ce qui est loin d’être le cas), il faudrait 10 000 m2 (1ha) de capteur pour disposer d’une puissance installée de 1 mégawatt et donc 900 x 10 000 m2 = 9 000 000 m2 (ou 900 hectares ou 9 km2) de capteurs pour égaler la puissance de la centrale.
Ces chiffres nous montrent les difficultés qu’il y aurait pour faire face à la demande énergétique actuelle par les seules énergies renouvelables.

La photosynthèse permet aux plantes de transformer l’énergie solaire en énergie chimique ; c’est cette énergie qui à permis au monde vivant de se développer.
Existe-t-il un système artificiel qui imiterait le fonctionnement de la photosynthèse et pourrait nous fournir de l’énergie chimique à partir de l’énergie solaire ? Ce système existe c’est l’électrolyse de l’eau. Cette électrolyse nécessite évidemment de l’électricité. Mais on peut imaginer alimenter la cuve électrolytique à l’aide de cellules photovoltaïques on reste ainsi dans le cadre d’une transformation de l’énergie solaire en énergie chimique.
Comment fonctionne cette électrolyse. Deux électrodes placées dans la cuve électrolytique contenant de l’eau vont emmener le courant. L’électrode positive ou anode va prélever des électrons à partir de l’hydrogène des molécules d’eau induisant la rupture de ces molécules en deux protons (noyaux d’hydrogène) et un atome d’oxygène.
L’anode réunit ces deux atomes d’oxygène pour donner une molécule d’oxygène (O2) qui sera récupéré au dessus de l’électrode.
La cathode, électrode négative, réunit deux protons et deux électrons libres pour donner une molécule d’hydrogène (H2) qui est récupérée au dessus de l’électrode.
Les électrodes qui apportent le courant électrique ont aussi un rôle de catalyseur ; elles ne peuvent être d’un métal quelconque sans quoi l’électrolyse ne fonctionne pas. Ainsi pour briser la molécule d’eau à pH neutre (pH 7), l’anode doit être en platine, métal rare et coûteux qui exclu tout développement industriel du procédé.
La recherche d’autres catalyseurs est nécessaire pour pouvoir disposer d’hydrogène à bas prix, futur carburant des moteurs à hydrogène.
Des chercheurs américains* viennent d’obtenir des résultats prometteurs avec un complexe de Phosphate et de Cobalt. C’est un premier pas vers la solution du problème.

* Science N° 5892, p.1072-1075, 22 août 2008.

La croissance de la demande énergétique liée tant aux besoins des hommes qu’à leur expansion démographique a conduit à des excès.
Prenons, par exemple, l’utilisation de l’énergie cinétique de l’eau. Les premières altérations d’un cours d’eau pour récupérer cette énergie ont été provoquées par la construction de moulins qui profitaient d’une chute ou d’un fort courant d’eau pour actionner sur place, une meule, une scie, ou un marteau de forge. C’était de petites constructions qui, excepté le ralentissement de l’écoulement du liquide, avaient peu d’impact sur l’environnement.
Le changement d’échelle s'est produit avec la découverte de l’électricité. Celle-ci pouvant être utilisée n’importe où puisqu’on pouvait la transporter à l’aide de fils métalliques ; la demande s’est alors accrue de manière exponentielle. On a commencé à équiper les rivières de petits barrages parce qu’ils ne posaient pas de gros problèmes techniques. Puis on a barré des fleuves. Aujourd’hui tous les grands fleuves de la planète ont leur barrage. Chaque pays tente même, si c’est possible, de rivaliser avec ce qui s’est fait de plus grand. Les barrages sont ainsi des constructions gigantesques qui modifient d’une façon définitive tout un bassin fluvial.
Un moulin hydraulique pouvait avoir une emprise de 1000 m2 environ sur le cours d’eau qu’il enjambait et n’affectait celui-ci que de manière insignifiante. Le dernier grand barrage mis en service en Chine : le barrage des « Trois Gorges » a 2 km de long, 185 m de haut, il crée une retenue de 64 000 km2 sur une longueur de 600 km. Voyez la différence !

La sociobiologie a été violemment combattue car ses détracteurs y voyaient la renaissance du darwinisme social. C’était en faire une mauvaise lecture. La sociobiologie est un projet scientifique ; il propose, pour faire progresser les sciences sociales (anthropologie, sociologie, sciences politiques), de les adosser à la biologie qui est devenue, au même titre que la physique ou la chimie, une science dure (c’est-à-dire établie sur des bases solides). L’homme est aussi un être biologique, il n’est pas seulement un être culturel. Rechercher ce qui dans son comportement revient à sa nature biologique, ne peut que faire progresser les sciences sociales.

Darwin et la théorie de l’évolution (suite et fin)

5 Théorie de l’évolution et société.

Dans son dernier chapitre Darwin dit « Je vois, dans un futur proche, des domaines ouverts à de plus importantes recherches…De la lumière sera projetée sur l’origine de l’homme et de son histoire ». Il voyait déjà que sa théorie allait provoquer d’importantes modifications dans la manière de voir l’espèce humaine.
Le darwinisme a été l’objet de nombreuses attaques, des créationnistes évidemment mais aussi à de nombreuses autres théories d’essence scientifique mais qui n’avaient pas les mêmes bases expérimentales.
Au niveau des sociétés le darwinisme a produit des dérives malheureuses telles que l’eugénisme. Puisque la sélection naturelle élimine les plus forts, la société humaine doit-elle conserver les inaptes ? Ne faut-il pas empêcher que des gènes défavorables se maintiennent dans les races humaines ? Ainsi au début du siècle dernier la stérilisation des individus porteurs de tares génétiques a été systématisée dans certains pays. Heureusement cette pratique eugénique a par la suite été condamnée.
La théorie de l’évolution est aussi à la base de la querelle entre l’inné et l’acquis. Dans quelle mesure l’homme qui est de plus en plus un être culturel est-il influencé par son patrimoine génétique ? Certains disent que non, que le culturel et le social décident de son comportement. Ainsi ont été élaborées des doctrines qui ignorent tout de son origine darwinienne comme l’existentialisme de Sarthe (philosophie de l’existence) ou la déconstruction de Derrida (philosophie de l’art). D’une manière générale les philosophes français ont jusqu’ici fait l’impasse de l’homme, être biologique. Ce n’est que récemment que J. M. Schaeffer dans son livre La fin de l’exception humaine (2007) montre les lacunes du « je pense donc je suis » de Descartes et revient aux sources darwiniennes.
Edward O. Wilson dans son livre « L’unicité du savoir » (2000) considère que l’inné et l’acquis sont d’un poids équivalent dans le comportement humain. La biologie est devenue une science dure à l’égal de la physique ou de la chimie, et les sciences humaines doivent se rapprocher de la biologie pour gagner en crédibilité. Fondateur de la sociobiologie, il considère qu’il y a un soubassement génétique darwinien dans le comportement humain. Les gènes prescrivent des règles épigénétiques « ce sont les régularités de la perception sensorielle et du développement mental animant et canalisant l’acquisition de la culture ». Il y a coévolution gènes/culture. Cette coévolution forte chez l’homme préhistorique s’est affaiblie avec la montée des civilisations. Quel degré de divergence les règles épigénétiques laissent-elles à la culture ? Les sciences humaines ne doivent-elles pas s’appuyer sur les progrès de la biologie pour établir leurs diagnostics ?

Conclusion

La théorie de Darwin, dès sa naissance, a induit une activité cognitive extraordinaire. Elle s’est enrichie, précisée, et n’a pas été jusqu’ici démentie tant ses bases étaient solides. Elle fait chaque jour l’objet de nouvelles publications notamment sur des études expérimentales en rapport avec ses prévisions. C’est une théorie majeure en biologie. Le seul regret que l’on puisse avoir c’est l’absence presque totale de la recherche française dans le débat.







Je vais arrêter ce blog jusqu’ à la deuxième quinzaine de septembre.

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Darwin et la théorie de l’évolution (suite)


4 Les apports récents

Contrairement à ce que l’on pourrait croire la théorie de Darwin n’est pas restée figée, si la synthèse moderne a pu être considérée comme un aboutissement réalisé au milieu du siècle dernier, d’autres auteurs ont continué et continuent à explorer les points faibles de la théorie et proposent des améliorations. Parmi ceux-ci Stephen Jay Gould a été le plus actif.

Stephen Jay Gould (1941- 2002)

Dans son livre La structure de la théorie de l’évolution (voir introduction du Lundi 30 Juin 2008), Gould fait un historique du Darwinisme en s’intéressant aussi aux auteurs qui ont proposé des théories évolutionnistes non darwiniennes et cela pour mettre en relief ses propres conceptions.
Je vais résumer celles-ci au regard de la synthèse moderne.

L’équilibre ponctué. (Co-auteur Niles Eldredge)
Darwin considère que le processus de sélection naturelle aboutit graduellement à créer de nouvelles espèces. Malheureusement l’examen des couches stratigraphiques ne présente pas les étapes intermédiaires de la spéciation. Cette absence est attribuée par Darwin aux lacunes géologiques
Selon Gould et Eldredge, l’examen des espèces fossiles, durant leur présence dans les couches géologiques, montre quelles ont des caractéristiques relativement constantes : c’est la stase. Par ailleurs leur apparition, si on se réfère aux durées géologiques, est presque instantanée : c’est la ponctuation.
Ce processus d’apparition discontinu est en accord avec la spéciation allopatrique mise en évidence par Mayr.
En résumé les espèces acquièrent leurs caractères distinctifs au moment de leur naissance et les gardent pendant toute leur existence géologique.

La macroévolution.
Darwin considère que l’agent sur lequel agit la sélection naturelle est l’individu. Cette sélection naturelle agit par petites touches et, sur les temps géologiques, ces petites touches modifieront peu à peu la population jusqu’à faire naître une nouvelle espèce. Ce processus lent et continu est la microévolution. Pris au sens strict, on pourrait dire que la nouvelle espèce sera encore mieux adaptée au milieu dans lequel elle vit ; mais cela n’explique pas pourquoi peu à peu les espèces divergent. Pour Darwin le principe de divergence tient au fait que dans une population ce sont les individus aux aptitudes extrêmes qui survivront.
Selon Gould cette explication n’est pas satisfaisante. L’équilibre ponctué fait de l’espèce un individu darwinien qui sera soumis à tous les éléments de la sélection naturelle, qui pourra supplanter d’autres espèces, en donner de nouvelles, disparaître à son tour. C’est la macroévolution. Celle-ci explique la divergence.
Ceci s’inscrit dans la théorie hiérarchique qui, à l’opposé de la théorie de Darwin, reconnaît plusieurs sortes d’individus évolutionnistes : les gènes au sein des cellules, les cellules au sein des organismes, les organismes au sein des dèmes (groupe d’individus comme la variété), les dèmes au sein des espèces, les espèces au sein des clades (groupe d’espèces issues d’un même ancêtre). Cette théorie a conduit certains auteurs à faire du gène la cible fondamentale de la sélection naturelle (le gène égoïste) ce qui est faux. Celui-ci n’est que le résultat comptable de la sélection, en revanche la présence dans le génome de zones non codantes et de remaniements fréquents pourrait constituer des réserves pour l’évolution future. Dans ce cas on peut parler d’ADN égoïste.
Dans le même esprit Kimura (1963), considérant que la plupart des modifications au niveau de l’ADN sont sans effet immédiat, a proposé la théorie neutraliste de l’évolution moléculaire.
Ces points de vue s’éloignent beaucoup de la théorie darwinienne et les inclure dans celle-ci mérite une longue réflexion que je ne ferai pas.

Les contraintes historiques.
« Dans quelle mesure les traits actuellement adaptatifs ne sont-ils pas apparus par un processus d’adaptation mais ont été cooptés à partir d’un état d’existence originel qui n’avait pas de sens adaptatif ». Gould cite, pour illustrer la contrainte historique, les gènes homéotiques qui interviennent sur le développement de la fleur à partir d’un archétype foliaire général ou par suppression des appendices segmentaires chez les insectes à partir d’un archétype muni d’appendices à chaque segment.
Chez les plantes l’intervention régulatrice de ces gènes fait apparaître les différentes pièces de la fleur. Chez les insectes les gènes homéotiques Hox répriment l’apparition des ailes sur tous les segments du corps autres que les segments thoraciques 2 et 3.

Contraintes structurales, expansions structurales, exaptation. (Co-auteur Elisabeth Vrba)
« L’évolutivité d’un phénotype quelconque dépend nécessairement d’une certaine flexibilité…celle-ci doit être attribuée aux caractéristiques structurales intrinsèques de traits qui sont apparus par sélection naturelle pour une raison donnée, mais qui manifestent aussi une disposition à être réaffectés ultérieurement ».
Un exemple remarquable de la réorientation est celui de la plume qui était apparue sur un petit dinosaure coureur pour des besoins de thermorégulation et qui a été cooptée pour le vol des oiseaux.
« D’autres traits important (et maintenant adaptatifs) sont apparus à l’origine pour des raisons non adaptatives ». Des contraintes nécessaires à la réalisation d’une structure tridimensionnelles engendrent des expansions structurales non adaptatives qui sont cooptées plus tard pour devenir adaptatives. On rejoint ici le structuralisme morphologique d’auteurs comme Geoffroy St Hilaire qui avait été presque totalement oublié.
Un exemple illustrant une expansion structurale est l’axe ou ombilic de la coquille des escargots. Cet axe généralement vide a été coopté chez certaines espèces pour l’incubation des œufs.
Que ce soit une réorientation ou l’utilisation d’une expansion structurale Gould et Vrba appellent cela des exaptations.

Rôle du hasard
Des groupes peuvent s’éteindre à la suite d’un « changement de règles » suite à des altérations catastrophiques de l’environnement lors des épisodes d’extinction de masse. Ainsi la chute d’une météorite à la fin du crétacé serait à l’origine de l’extinction de masse des dinosaures et aurait laissé la place aux mammifères (et donc plus tard à l’homme).

De tous les ajouts de Gould à la synthèse moderne, il me semble que le plus important est celui de l’équilibre ponctué qui apporte une explication aux lacunes géologiques relatives aux fossiles intermédiaires. Les autres méritent sans doute d’être rappelés mais ne modifient pas fondamentalement la théorie de l’évolution.

Darwin et la théorie de l’évolution (suite)

3 Après Darwin.

Jusqu’ à la fin du 19ème siècle et le début du 20ème siècle, la théorie de Darwin ne progresse pas, elle fait l’objet de nombreuses critiques et même de théories concurrentes. Elle tombe un peu dans l’oubli. Mais les prémisses de sa réhabilitation sont présentes dans la théorie des mutations de De Vries.

3.1 Hugo De Vries (1848-1935)
On connaît De Vries par le fait qu’il a redécouvert (avec Correns et Tschermak) les lois de Mendel au début du 20ème siècle. On connaît moins sa théorie des mutations (exposée dans Intracellular pangenesis 1889). Selon elle le noyau de la cellule contient toutes les particules (pangènes) nécessaires à la construction d’un organisme. « Les deux principales formes de variabilité proviennent pour l’une de la modification numérique du rapport entre les pangènes déjà présents, et, pour l’autre, de la formation de nouveaux pangènes ». De Vries avait observé chez les oenothères (Oenothera lamarckiana) l’apparition dans leurs descendances d’individus entièrement nouveaux par rapport au phénotype parental qu’il assimilait à de nouvelles espèces.
Pour De Vries l’espèce linnéenne recouvre un agrégat mal défini d’entités phénotypiquement distinctes (linnéons), et des sous types, qui apparaissent spontanément, capables de se reproduire à l’identique comme chez les oenothères. Ces sous types sont de véritables unités naturelles ou espèces élémentaires (jordanons) ; la mutation a ainsi produit d’un seul coup de nouvelles espèces.
Cette nouvelle façon de voir l’évolution correspond au saltationisme.
Malheureusement De Vries a travaillé sur un matériel totalement inadéquat. Les Oenothères possèdent un système chromosomique très particulier constitué de translocations réciproques (hétérozygotes de structure). Les chromosomes à la métaphase de la division cellulaire forment des anneaux et non des paires de chromosomes. Selon qu’il se forme un chiasma ou non lors de l’appariement on aura des gamètes équilibrés ou non (létaux) mais aussi possédant des génomes très différents d’où les écarts phénotypiques observés dans les descendances.
De Vries donnait en quelque sorte une explication à l’origine de la variabilité observée par Darwin : les mutations.
Sa théorie, partiellement juste, était malheureusement basée sur des observations fausses.

3.2 La synthèse moderne ou Néo-darwinisme.

Le darwinisme allait asseoir sa renaissance en intégrant l’ensemble des progrès de la biologie. La synthèse moderne s’est faite en deux phases : la première intègre le mendélisme à la théorie Darwinienne, la deuxième relie les sous disciplines de la biologie au noyau théorique fondé dans la première phase.

Ronald Aylmer Fisher (1890-1957). Ce fondateur de la génétique des populations peut-être aussi considéré comme le fondateur de la première phase.
Il commence son ouvrage The genetical theory of natural selection (1930) en expliquant que le Darwinisme a besoin d’une théorie particulaire de l’hérédité afin de pouvoir rendre compte de façon autonome de la mécanique du changement évolutif.
L’acceptation de l’hérédité par mélange à laquelle croyait Darwin et ceux de son époque, posait un grave problème, celui de dégrader constamment les phénotypes favorables. R.A. Fisher allait, par de solides démonstrations mathématiques, intégrer la génétique mendélienne à la théorie de Darwin.
La génétique particulaire de Mendel permettait en effet de considérer le gène comme une variable aléatoire discrète à laquelle on affecte une probabilité et de voir ce que devient cette probabilité dans toutes sortes de schémas reproductifs. Fisher a ainsi établi l’évolution des fréquences des phénotypes liés à deux allèles lorsqu’ils étaient soumis à mutation, migration ou sélection différentielle dans une population panmictique. Dans le cas de la sélection différentielle notamment, il a démontré que le phénotype défavorisé tendrait, après un très grand nombre de générations, à être éliminé ; ce qui confirmait la théorie de Darwin.
Sewall Wright mérite aussi une place parmi les grands de la synthèse moderne, car il a traité, dans plusieurs publications, du phénomène de dérive génétique qui intervient dans les populations à effectif limité.
Pour ces populations, la fréquence des allèles chez les reproducteurs qui interviennent dans la réalisation de la génération suivante n’est pas entièrement liée à la fréquence des allèles de la génération à laquelle ils appartiennent car ils ont fait l’objet d’un tirage au sort parmi tous les reproducteurs potentiels de leur génération du fait que celle-ci est de faible effectif. Le sort d’un allèle favorable ou défavorable, dans ces populations, est beaucoup plus incertain.
Le traitement mathématique de ce problème est particulièrement ardu (processus stochastiques).

La seconde phase de la synthèse a consisté à relier les disciplines traditionnelles de la biologie au noyau théorique forgé durant la première phase. Y ont participé des auteurs comme. Mayr (1942) pour la systématique, Simpson (1944) pour la paléontologie, White (1945) pour la cytologie, Rensch (1947) pour la morphologie, Stebbins (1950) pour la botanique. Je ne connais pas ces auteurs, je dirai quelques mots seulement sur Ernst Mayr.

Ernst Mayr (1904-2005) s’est intéressé à la spéciation car il y avait un problème important à résoudre que Darwin n’a pu débrouiller : pourquoi la sélection naturelle n’aboutit-elle pas à un mélange total des individus, pourquoi se regroupent-ils en espèces ? C’est à partir de la connaissance du mécanisme de spéciation que l’on peut résoudre ce problème.
Mayr accorde le rôle primordial à l’isolement géographique. La spéciation allopatrique (opposé à sympatrique à l’intérieur de l’espèce) est produite par l’isolement géographique d’individus appartenant à une espèce. La sélection naturelle, va favoriser les individus adaptés à leur nouveau milieu et leurs descendants s’éloigneront peu à peu phénotypiquement et génotypiquement de la population parentale. Cet éloignement sera total lorsque des mutations d’incompatibilité sexuelle apparaîtront dans l’isolat ; nous aurons alors une nouvelle espèce. Ceci nous sera aussi utile pour comprendre certains apports ultérieurs faits à la théorie de Darwin.

Darwin et la théorie de l’évolution (suite)

2 Charles Darwin (1809-1881)

Lorsqu’il publie son livre magistral : On the origin of the species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life en 1856, Charles Darwin est un biologiste expérimenté, il a publié ses notes de voyage en Amérique du Sud et dans le Pacifique à bord du Beagle (Zoology of the voyage of the Beagle 1843) qui a eu une grande influence dans l’élaboration de sa théorie ; une monographie sur les cirripèdes fossiles (il a donc de bonnes connaissances en paléontologie) ; il vit dans une Angleterre dynamique en pleine ère Victorienne, et si l’influence créationniste est très forte, même dans les sciences, les biologistes commencent à réfléchir sur les incohérences du fixisme notamment à partir des observations faites en paléontologie et sous l’influence de précurseurs comme Lamarck.
Le livre aurait été écrit en toute hâte car Alfred Russel Wallace était sur le point de publier une théorie semblable à celle élaborée par Darwin (Wallace avait envoyé à Darwin une note sur ses conceptions en lui demandant de les présenter à la société linnéenne de Londres).
L’Origine des espèces est un livre de très haute qualité scientifique. Il est à la fois l’exposé cohérent d’une théorie avec les nombreux exemples qui l’étaye, les critiques que l’on peut lui faire et une réponse à ces critiques, enfin l’examen des conséquences que l’on peut en tirer. Que dit-il :
Le premier chapitre qui traite de la sélection faite par l’homme pour l’amélioration des espèces domestiques est le modèle qui va servir à bâtir la théorie de la sélection naturelle. Darwin constate qu’au cours de l’amélioration des espèces domestiques l’homme a exploité une importante variabilité héréditaire qui existait chez le ou les géniteurs initiaux sauvages. Il ne sait pas comment s’héritent les caractères (il est même un peu Lamarckien à ce sujet en pensant que le système de reproduction est sensible aux conditions du milieu «…Ce système (reproducteur) paraissant être beaucoup plus sensible qu’aucune autre partie de l’organisme à l’action de quelque changement des conditions de vie» dit-il) mais il ne s’intéresse qu’aux variations qui s’héritent. La sélection continue de légères variations à conduit aux différentes races domestiques que nous connaissons. Enfin les races domestiques présentent une adaptation dans leur structure et leur fonction à ce que désire l’homme.
On va retrouver continuellement ces termes dans l’élaboration de la théorie au cours des chapitres suivants.
- Variabilité. Dans la nature il existe aussi une variabilité. Celle-ci fait que l’on a quelquefois des difficultés à séparer l’espèce des variétés qui la composent « Je considère les variétés ayant un degré de plus en plus distinct et permanent comme des étapes conduisant à des variétés de plus en plus marquées et permanentes, et ces dernières conduisant aux sous espèces puis aux espèces ». - La lutte pour la vie. Tous les êtres organisés sont exposés à une compétition sévère. C’est la lutte pour la vie. Darwin utilise cette expression au sens large, incluant les concurrences biologiques, mais aussi l’agressivité des facteurs du milieu physique. Ces éléments peuvent le détruire mais aussi réduire son succès reproducteur.
Sélection naturelle. Toute variation extrêmement légère si elle est à un certain degré profitable pour l’individu tendra à préserver cet individu et sera héritée par sa descendance. Car l’avantage sera déterminant dans sa lutte pour la vie. Le principe par lequel une légère variation favorable sera préservée est par analogie à la sélection des espèces domestiques appelée par Darwin : Sélection Naturelle.
- Adaptation. Les productions de la sélection naturelle seront particulièrement bien adaptées aux plus complexes conditions de la vie.
- Spéciation. « Je considère le passage de la variété du stade ou elle diffère légèrement de ses parents à celui où elle en diffère beaucoup comme l’action de la sélection naturelle qui accumule des différences de structure dans des directions définies ». Les espèces ont ainsi pour origine des espèces ancestrales.
Les nouvelles espèces au cours du temps sont formées par la sélection naturelle, les autres deviendront plus rares et finalement s’éteindront. Les variétés sont des espèces en processus de formation.

En résumé, la sélection naturelle, c.à.d. l’ensemble des contraintes auxquelles est soumise un individu au cours de son existence, agit sur la variabilité héréditaire en ne gardant que les individus qui présentent des caractères qui les avantagent et élimine les autres. La réserve de variabilité héréditaire présente chez les espèces est ainsi continuellement modifiée au profit de celle qui lui est favorable, il en résulte une évolution des espèces et leur remplacement par des espèces de mieux en mieux adaptées aux conditions du milieu dans lequel elles vivent. Ceci est le cœur de la théorie ; il entraîne que tous les individus d’une même espèce, toutes les espèces d’un même genre, et de même pour les groupes supérieurs, doivent descendre de parents communs. Le monde vivant est le résultat d’un processus évolutif continu.

Il y a dans l’exposé de Darwin plusieurs difficultés auxquelles il a plus ou moins bien fait face car dans la plupart des cas les connaissances de son époque ne lui permettaient pas d’y répondre de manière satisfaisante. Je citerai les trois plus importantes :
- Darwin parle de variations héréditaires sans pouvoir expliquer d’une façon convaincante leur origine ;
- il explique très mal le fait que l’on n’aboutisse pas à une confusion totale des organismes résultant de la sélection naturelle alors qu’ils s’organisent en espèces ;
- enfin dans les strates biologiques on devrait trouver les types intermédiaires séparant une espèce ancêtre aux espèces descendantes, ce qui n’est pas le cas.
J’ai déjà dit ce qu’il répondait pour les variations héréditaires : son ignorance est teintée de lamarckisme. En ce qui concerne l’absence de confusion entre espèces due à la stérilité des croisements et des hybrides, elle résulte selon Darwin de différences inconnues qui affectent les systèmes reproducteurs au cours de la sélection naturelle. Enfin en ce qui concerne l’absence de transitions elles s’expliquent par les lacunes géologiques.
Nous verrons, dans la suite de l’exposé, que toutes ces questions ont trouvé leurs réponses.

Lundi 30 Juin 2008

Darwin et la théorie de l’évolution

Cette synthèse sera publiée sur mon blog en 5 parties : avant Darwin, Darwin, après Darwin, les apports récents, théorie de l’évolution et société.
La partie historique doit beaucoup au livre de Stephen Jay Gould : La structure de la théorie de l’évolution (Gallimard 2006) que je conseille de lire à ceux qui s’intéressent à cette théorie.

1 Avant Darwin

1.1 Les Créationnistes.
Pour eux l’apparition des êtres vivants complètement formés est la seule alternative de l’histoire ; cette création (dans le monde occidental) est de nature divine et les biologistes pré-darwiniens adoptent la théologie naturelle c’est-à-dire que le fonctionnement de la nature ne fait que démontrer l’existence de dieu et peut révéler ses dispositions. Deux théologiens importants ont développé cette conception : Paley (1743-1805) et Agassiz (1807-1873).

William Paley dans Natural Theology (1802) considère que nous devrions être en mesure d’apercevoir d’importants aspects de la nature et des dispositions de dieu en examinant de près les œuvres qu’il a créées. C’est à lui que l’on doit la métaphore célèbre de la montre. « Si en vous promenant vous heurtez une pierre vous ne vous interrogerez pas sur son origine car c’est un objet trop simple, mais si vous heurtez une montre, en l’examinant vous en déduirez qu’il y a eu, du fait de sa complexité, un constructeur de cette montre et que ce constructeur avait un dessein, son adaptation à un objectif clairement identifié ».
Les organismes vivant sont nettement plus complexes que n’importe quelle horloge, Paley voit dans les formes d’adaptation de leurs organes le dessein d’un concepteur qui est nécessairement un être supérieur : dieu. En ce sens il plaide en faveur d’une théologie naturelle adaptationiste.

Louis Agassiz dans Essay on classification (1857) soutient que « la taxinomie (science des lois de la classification) est la plus élevée des sciences car les espèces représentent les idées que dieu se forme dans son esprit et les organismes réels sont des configurations transitoires incarnant ces idées. Les relations entre espèces, telles qu’elles sont exprimées dans les classifications, révèlent donc la structure de la pensée de Dieu ». Si l’homme est capable de déchiffrer cette taxinomie c’est qu’il est à l’image de dieu bien que ses capacités soient nettement moindres.
Ces deux théologiens introduisent les prémisses de deux thèses qui s’opposeront longtemps en sciences de l’évolution la thèse fonctionnaliste et la thèse structuraliste.

1.2 Le précurseur Jean Baptiste de Monet, Chevalier de Lamarck (1744-1829).

un système évolutionniste basé sur deux séries de processus exposés principalement dans Philosophie Zoologique (1809).
La première série de processus porte sur l’adaptation des organismes. Elle est reliée au milieu, au rythme des changements et à la relation entre le monde physique et biologique au cours du temps. Le milieu change, les organismes doivent donc s’adapter à ces changements et changer aussi. Un organe qui est fortement sollicité va se développer, si au contraire il n’est pas sollicité il va régresser (principe de l’usage et du défaut d’usage) ces modifications sont héréditaires (principe de l’hérédité des caractères acquis). Cette première série de concepts évidemment n’a pas résisté aux développements des connaissances en génétique et fait que l’on s’est beaucoup moqué de Lamarck sur ce que l’on considère (à tort) comme la partie la plus importante de sa théorie.
La deuxième série de processus détermine l’autre aspect fondamental de la nature qui est l’augmentation de la complexité. Les organismes se rangent selon un ordre taxinomique reflétant une complexification croissante de leur organisation. En quelque sorte ils évoluent vers une complexité de plus en plus grande.
Il y a dans les idées de Lamarck des questions qu’il ne résout que par des pirouettes argumentaires peu scientifiques ; par exemple pourquoi certains organismes persistent-ils à conserver des organisations anatomiques simples ?
Réponse : si tous les organismes n’évoluent pas vers la complexité à la même vitesse c’est qu’il y a une génération continue et spontanée d’espèces au bas de l’échelle (de quelle manière ?), la complexification elle-même est due à des mouvements subtils de liquides dans les organismes !
Quoiqu’il en soit Lamarck s’oppose au fixisme des créationnistes, il introduit l’idée d’évolution. En ce sens il est un précurseur.
(A suivre).

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