Mécanismes de l'évolution

L'évolution est le changement des caractéristiques héréditaires des populations au fil des générations, sous l'effet d'un petit ensemble de processus : la sélection naturelle, la dérive génétique, la mutation, le flux génique et la recombinaison.

Definition

Les mécanismes de l'évolution sont les processus au niveau des populations qui modifient la composition génétique des populations entre les générations. Ensemble, ils expliquent à la fois le changement adaptatif (sous l'effet de la sélection) et le changement non adaptatif (sous l'effet de la dérive, de la pression de mutation et de la migration).

Scope

Ce domaine couvre les forces fondamentales qui modifient les fréquences alléliques et génotypiques dans les populations au cours du temps. Il traite la sélection naturelle comme le seul processus produisant systématiquement l'adaptation, aux côtés du processus stochastique de la dérive génétique, de l'apport de nouvelles variations par la mutation, de l'effet de mélange du flux génique et de la recombinaison, ainsi que des concepts de fitness et d'adaptation qui les relient.

Sub-topics

• Adaptation et valeur sélective
• Dérive génétique et flux génétique
• Mutation et variation
• Sélection naturelle

Core questions

• Quels processus modifient les fréquences alléliques dans une population, et lesquels d'entre eux produisent l'adaptation ?
• Comment les forces déterministes (sélection) et stochastiques (dérive) interagissent-elles dans les populations finies ?
• Quelle est la source ultime de la variation héréditaire sur laquelle l'évolution agit ?
• Comment la fitness est-elle définie et mesurée, et comment relie-t-elle le génotype au succès évolutif ?

Key theories

Natural selection

Les variants héréditaires qui améliorent la survie et la reproduction augmentent en fréquence, produisant l'adaptation ; c'est le seul mécanisme qui construit de manière cohérente l'ajustement de l'organisme à l'environnement.

Genetic drift and the nearly neutral theory

Dans les populations finies, les fréquences alléliques changent par échantillonnage aléatoire ; de nombreuses substitutions sont sélectivement neutres ou quasi neutres, la taille efficace de la population déterminant si la dérive ou la sélection domine le destin d'un variant.

Mechanisms

Les fréquences alléliques sont remodelées à chaque génération par quatre forces. La sélection naturelle modifie les fréquences de manière déterministe en fonction des différences de fitness entre les génotypes. La dérive génétique les modifie de manière stochastique par échantillonnage aléatoire des gamètes, avec une variance inversement proportionnelle à la taille efficace de la population. La mutation introduit de nouveaux allèles à de faibles taux par locus et fournit la matière première ultime. Le flux génique homogénéise les populations par l'échange de migrants. La recombinaison réorganise les allèles existants en de nouvelles combinaisons. La force relative de la sélection par rapport à la dérive sur un allèle donné dépend du produit du coefficient de sélection et de la taille efficace de la population.

Clinical relevance

La compréhension de ces mécanismes sous-tend des domaines appliqués allant de la gestion de la résistance aux antibiotiques et aux pesticides à la génétique de la conservation, où les petites tailles efficaces de population rendent la dérive et la consanguinité décisives pour la survie des espèces menacées.

History

Darwin et Wallace ont proposé la sélection naturelle en 1858-1859, mais le mécanisme de l'hérédité restait inconnu. La synthèse moderne des années 1930-1940, menée par Fisher, Wright et Haldane, a réconcilié la génétique mendélienne avec la sélection par la génétique mathématique des populations. À partir des années 1960, Kimura et Ohta ont soutenu qu'une grande partie de l'évolution moléculaire est régie par la dérive agissant sur des mutations neutres ou quasi neutres, élargissant ainsi le tableau au-delà de la seule sélection.

Debates

Selection versus drift in molecular evolution

Les théories neutre et quasi neutre soutiennent que la majeure partie de la variation et de la substitution moléculaires est régie par la dérive plutôt que par la sélection positive ; l'étendue de l'évolution moléculaire adaptative reste activement débattue et testée avec des données génomiques.

Key figures

• Charles Darwin
• Ronald A. Fisher
• Sewall Wright
• J. B. S. Haldane
• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta

Seminal works

• futuyma2017
• ridley2004
• ohta1973

Frequently asked questions

La sélection naturelle est-elle le seul mécanisme de l'évolution ?

Non. La sélection est le seul processus qui produit constamment l'adaptation, mais la dérive génétique, la mutation, le flux génique et la recombinaison modifient également les populations et peuvent entraîner l'évolution sans produire d'adaptation.

Quelle est la matière première de l'évolution ?

La mutation est la source ultime de toute nouvelle variation héréditaire ; la recombinaison et le flux génique réorganisent et redistribuent cette variation mais ne créent pas de nouveaux allèles.