Evolution, révolution de Darwin à nos jours

Chapitre I

Sur les traces de C. Darwin

Darwin

Sur les traces de Charles

Au lendemain de Noël 1831, le jeune Charles Darwin quitte son Angleterre natale pour un long voyage de cinq ans dans l'hémisphère austral.

Il n'est alors qu'un jeune naturaliste amateur qui se destine à la carrière de pasteur de campagne.

Ce voyage et les observations géologiques et naturalistes qu'il en rapportera l'établiront dés son retour comme un membre important de la communauté scientifique britannique.

Pour s'y opposer, il faudra ne pas l'avoir lu...

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN

Mais ce n'est que bien plus tard, plus de vingt ans après son retour, qu'il se décidera finalement à exposer sa théorie, au risque de froisser ses pairs et ses proches. Le livre par qui le scandale arrive, est le fruit de plusieurs décennies d'études, d'expériences et de réflexions d'une étonnante modernité.

EVOLUTION ... REVOLUTION ! De Darwin à nos jours - EXPOSITION JARDIN BOTANIQUE DE LYON - 2009/2010

Beagle

Des premiers pas au

Un scarabée dans la bouche !

« Un jour, en arrachant une vieille écorce, je vis deux scarabées rares et en pris un dans chaque main; puis j'en vis un d'une troisième sorte, que je ne pouvais admettre de laisser échapper; je fourrai donc dans ma bouche celui que je tenais dans ma main droite. Hélas, il lâcha un fluide extrêmement acide qui me brûla la langue, de sorte que je fus obligé de recracher le scarabée, qui fut perdu, comme d'ailleurs le troisième. » - Autobiographie - C. Darwin Le tournant de sa vie

Au cours de l’été 1831, Charles reçoit une lettre de M. Henslow l’informant que le capitaine du bateau Le Beagle recherchait un homme de compagnie pour l'accompagner dans son voyage autour du monde.

Cette nouvelle inespérée le rend fou de joie mais il devra compter sur l’appui de son oncle pour convaincre son père de le laisser partir.

Au lieu des 2 années prévues, ce voyage durera 5 ans…

Charles Darwin est né le 12 février 1809, à Shrewsbury, dans une famille aisée.

Ce futur génie ne s’intéresse guère à l’école.

Son père, médecin et fils de médecin, le voit ... médecin ! ou à défaut pasteur ... Mais Charles se tourne résolument vers les sciences de la nature... Cette passion le mènera tout droit vers... le tour du monde !

Shrewsbury

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS - JB

Pour en savoir plus !

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Partie I

A bord du beagle : Les prĂŠmices d'une dĂŠcouverte ...

Sur les traces de C. Darwin

Le Beagle

deux observations majeures

Observation n째 1

En un lieu donné, on observe des similitudes entre animaux fossiles et actuels. " Au cours du voyage du Beagle, j’avais été profondément impressionné premièrement en découvrant, dans les sédiments de la Pampa, de grands animaux fossiles couverts d’une armature semblable à celle des tatous actuels ; (...) " - Charles Darwin "L'autobiographie"

Le Beagle

deux observations majeures

Observation n째 2

Les espèces actuelles se ressemblent d'autant plus qu'elles habitent des régions proches. " (...) deuxièmement par la manière dont les animaux étroitement apparentés se succèdent et se substituent les uns aux autres quand on avance vers le sud du continent... " - Charles Darwin "L'autobiographie"

L'ĂŠvolution !

Et une seule conclusion ...

Pour Darwin, ces ressemblances et ces différences peuvent s'expliquer si les espèces changent au cours du temps.

Ainsi, à propos des pinsons des îles Galapagos, Darwin écrit : " Quand on considère cette graduation et cette diversité de conformation dans un petit groupe d'oiseaux très voisins les uns des autres, on pourrait réellement se figurer qu'en vertu d'une pauvreté originelle d'oiseaux dans cet archipel, une seule espèce s'est modifiée pour atteindre des buts différents."

Partie II

Maturation et publication de la thĂŠorie de l'ĂŠvolution.

Sur les traces de C. Darwin

La sélection naturelle !

Euréka :

Le principe de sélection naturelle s’est fondé dans l’esprit de Darwin sur trois observations : la variation, la sélection artificielle et la limitation des ressources.

La variation A l'intérieur d’une espèce, les individus ne sont pas tous identiques.

Tous ces escargots appartiennent à la même espèce: Neritina communis

La sélection artificielle A partir des variations naturelles, les éleveurs ont pu sélectionner des caractéristiques particulières au cours des générations et aboutir ainsi à des différences très marquées.

Quelques générations, et voilà... c’est de l'évolution faite maison !

La limitation des ressources Darwin a lu « L'essai sur le Principe de Population », de Thomas Robert Malthus.

Malthus, 1798 Cet auteur note qu’à Essai sur le Principe de Population chaque génération, il naît plus d’individus qu’il ne peut en survivre étant donné la limitation des ressources.

Darwin en déduit le raisonnement suivant : si certains individus survivent et se reproduisent plus que les autres dans les populations (du fait de la variation), il seront « sélectionnés » par la nature !

C’est la sélection naturelle !

L'expérience acquise à bord du Beagle mène Darwin à la conclusion que les espèces sont le fruit d’une évolution.

Mais il cherche encore une explication rationnelle à ce phénomène...

Comment évoluent les espèces ?

Et surtout, comment expliquer le perfectionnement des êtres vivants ?

C’est en 1838, deux ans après son retour en Angleterre, que Darwin entrevoit la solution : la sélection naturelle !

Texte : V. DAUBIN & S.CHARLAT/CNRS

Pour en savoir plus !

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Sélection artificielle Domestication des pigeons

Pour en savoir plus !

Le terme de sélection naturelle fut créé par analogie avec celui de sélection artificielle.

« On pourrait aisément rassembler une vingtaine de pigeons tels que, si on les montrait à un ornithologiste, et qu’on les lui donnât pour des oiseaux sauvages, il les classerait certainement comme autant d’espèces bien distinctes. » « L’action accumulatrice de la sélection [artificielle], qu’elle soit appliquée méthodiquement et vite, ou qu’elle soit appliquée inconsciemment, lentement, mais de façon plus efficace, semble avoir été la grande puissance qui a présidé à toutes ces causes de changement. »

La domestication des pigeons, qui remonte à l’Antiquité, a produit des centaines de races par la sélection de différents caractères: taille, forme, couleur, comportement. Ces races interfécondes sont issues d’une seule espèce sauvage, le pigeon biset.

Darwin croisa diverses races de pigeons pour comprendre l’origine de cette variation artificielle.

Tambour de Dresde

Darwin, L’origine des espèces, 1859.

Queue-de-paon

Pigeon biset Columbia livia B oulant hana

Rouleur or iental

Sélection naturelle

Evolution des pinsons des Galàpagos

Pour en savoir plus !

« Quand on considère cette gradation et cette diversité de conformation dans un petit groupe d’oiseaux très voisins les uns des autres, on pourrait réellement se figurer qu’en vertu d’une pauvreté originelle d’oiseaux dans cet archipel, une seule espèce s’est modifiée pour atteindre des buts différents. »

Darwin, Voyage d’un naturaliste autour du monde, 1845.

En 1835, Darwin explora l’archipel des Galapagos qui est situé à 1000 km à l’ouest de l’Equateur. Les 14 espèces de pinsons des Galapagos se ressemblent mais occupent des niches écologiques différentes. La forme du bec est adaptée au type d’alimentation.

Ces espèces sont issues d’une petite population d’une seule espèce ancestrale arrivée sur l’archipel il y a 2-3 millions d’années. Cet exemple de spéciation inspira Darwin pour proposer le mécanisme de sélection naturelle.

Geospiza Camarhynchus

Pinson ancestral granivore

De type fauvette

Texte : F. BONNETON / ENS

En 2004 et 2006, la compréhension de l'évolution de ces pinsons a fait un grand pas, grâce à l'identification de gènes contrôlant la forme de leur bec.

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Comment sElectionner un pigeon iroquois

Avec les bonnes recettes de Tonton Charles : Qui n'a jamais rêvé d'avoir, dans son pigeonnier, un beau pigeon à crête verte qui ferait pâlir d'envie tous ses voisins colombophiles et les autres?

Il suffit pour cela de trouver des spécimens qui présentent une petite plume colorée sur la tête. Mais si, il y en a partout dans la nature...

Tiens, regardez, là !

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Oups, pardon mademoiselle...

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Ensuite, essayez d'arranger qu'ils se rencontrent de manière fortuite.

Si vous faites preuve de subtilité, ils ne manqueront pas de tomber amoureux.

Coucouroucoucou ?

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Vérifiez bien que les petits de l'heureux couple possèdent également les plumes de couleur. Si tout se passe bien, le caractère "plume verte sur la tête" a été renforcé.

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Allez faire une petite promenade pour trouver dans la nature d'autres individus possédant de jolies plumes vertes sur la tête. (mais si ! Je vous dis, il y en a partout).

Croisez les avec votre lignée "plume verte" maison, et sélectionnez à nouveau les plus beaux rejetons.

Vous concentrerez ainsi toutes ces belles plumes vertes dans une seule lignée.

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Recommencez l'opération jusqu'à satisfaction.

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Il se peut que l'activité vous paraisse un peu monotone...

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... voire très monotone

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Mais quelle récompense !

Lorsque finalement, vous obtiendrez de magnifiques pigeons à l'iroquoise, prêts à remettre en cause l'ensemble des règles millénaires qui régissaient jusqu'à présent le bon ordre de votre pigeonnier.

AY et F. DOUAM / Illustrations : O. MARTIN - Shakeprod / Texte: V. DAUBIN & S. CHARLAT

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Sélection artificielle Les carpes colorées

Pour en savoir plus !

A l’origine, une carpe noire…

Les carpes sont des poissons élevés depuis plus de 2000 ans pour la consommation en Europe et en Asie.

Leur résistance et leur régime alimentaire omnivore sont deux qualités favorisant une bonne adaptation dans un milieu d'eaux calmes et des atouts pour un élevage ne présentant pas de contrainte particulière. Les carpes peuvent dépasser les 30 kg.

La carpe colorée descendrait de la carpe chinoise noire, la Magoï, élevée dans les rizières.

La sélection artificielle peut faire des miracles. Vous en doutiez encore?

La carpe saura vous convaincre.

A l'état sauvage, ce poisson, commun dans nos étangs, n'a vraiment pas de quoi se vanter...

A la recherche des couleurs…

Bien qu'un traité antique mentionne déjà la présence de rouge et de gris chez certaines carpes noires, c'est à partir du XVIIème siècle, au Japon, que des taches rouge-orangé sont observées de manière importante sur une population de carpes.

L'élevage et la sélection rigoureuse des carpes colorées a permis la fixation des couleurs qui n'étaient, au début, qu'une mutation chromatique spontanée.

Mais après quelques siècles de sélection artificielle, jugez par vous même !

Texte : F. VALLADIER / Aquarium du Grand Lyon

Aujourd'hui, l'élevage de la koi - « carpe » en japonais - est devenu un art.

Ces animaux, appréciés pour leur beauté, peuvent valoir des sommes astronomiques.

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C'est quoi au juste ?

Une théorie scientifique...

La bonne idée de Karl Popper Karl Popper s'est creusé la tête à propos du fonctionnement de la science, et il a bien clarifié les choses.

Voici ce qu'il a compris et expliqué : on ne peut jamais prouver qu'une théorie est VRAIE ; on ne peut que constater qu'elle n'est visiblement PAS FAUSSE. Tant que les observations correspondent aux attentes d'une théorie, les scientifiques conservent et utilisent cette théorie car elle n'est visiblement PAS FAUSSE...

Non mais franchement, vous y croyez, vous ?

L'évolution, moi, j'y crois pas ! Après tout, chacun ses goûts ! En effet, à chacun ses goûts et ses croyances.

Mais une théorie scientifique n'est pas une question de goût ou de croyance, puisqu'elle peut être testée et remise en question.

Deux exemples de théories NON scientifiques Vous en avez peut-être entendu parlé.

Elle est très à la mode aux Etats-Unis: la « théorie du dessein intelligent ». L'idée est très simple : les êtres vivants sont bien trop compliqués pour avoir évolués par hasard. Donc l'évolution est guidée dans une intelligence supérieure.

Peut-on tester l'existence d'une telle «intelligence supérieure» ? Non. A ce stade, la « théorie du dessein intelligent » cesse d'être une théorie scientifique, car elle ne peut pas être testée et remise en question.

Un autre exemple?

La « théorie » du Pastafarisme soutient que le monde et les êtres vivants ont été créés par un monstre en spaghettis volant... Et pourquoi pas?

Après tout, chacun ses goûts...

"Le chat de ma grand-mère est né sans queue.

A ce sujet, mamie a sa petite théorie : c'est à cause du chien de la voisine qui lui filait la frousse...! "

Dans la vie de tous les jours, chacun a sa petite théorie !

Mais au sens scientifique du terme, une théorie est une idée qui peut à elle seule expliquer un grand nombre d'observations, et permet de prévoir des observations à venir.

La science, qui fait voler des avions et soigne des maladies génétiques, n'est faite « que » de théories.

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS

Pour en savoir plus !

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Un arbre !

Je pense ...

En page 36 du carnet "B", Darwin dessine un arbre phylogénétique d'une étrange modernité, représentant les liens de parentés entre des espèces hypothétiques. Il est précédé d'une phrase interrompue de manière énigmatique: "Je pense".

Si des arbres avaient été utilisés avant pour suggérer les ressemblances entre espèces, on s'aperçoit dans le commentaire qui accompagne ce dessin que Darwin l'utilise ici, de manière inédite, pour véritablement représenter le processus historique qu'est l'évolution.

Avez vous remarqué qu’il orne la façade de ce bâtiment?

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS

L’utilisation des symboles A, B, C, D plutôt que de noms d'espèces réelles, montre que Darwin donne à cette réflexion une dimension théorique, qui s’applique à l’ensemble du vivant.

Ce schéma matérialise véritablement la naissance de la théorie de l'évolution.

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20 années d'attente

Une publication précipitée après

Pour en savoir plus !

La publication conjointe

" C’est comme confesser un meurtre " Pourquoi Darwin a-t-il attendu si longtemps avant de publier sa théorie?

Sans doute souhaitait-il accumuler des éléments suffisamment convaincants avant de déclencher une révolution scientifique...

Mais peut-être aussi avait-il peur de choquer trop fortement les esprits, comme en témoigne cet extrait d’une lettre, datée du 11 janvier 1844, à son collègue et ami Joseph Hooker: « Je me suis engagé depuis mon retour dans un travail très présomptueux. [...]

Au moins quelques lueurs ont émergé, et je suis maintenant presque entièrement convaincu (assez à l’opposé de l’opinion initiale que j’avais en débutant) que les espèces ne sont pas (c’est comme confesser un meurtre) immuables.»

Le 18 juin 1858, Darwin reçoit le manuscrit d'un jeune et brillant naturaliste : Alfred Russel Wallace.

Il y lit, en substance, la théorie qu'il peaufine depuis 20 ans et comprend qu'il risque d'en perdre la paternité.

Ses amis, Lyell et Hooker se chargent de présenter les conclusions des deux hommes devant la Société linnéenne de Londres. " L'origine des espèces " sera publiée le 24 novembre 1859.

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS

Extrait du document ci-contre : " (...) Ces messieurs, ayant conçu indépendamment la même et très ingénieuse théorie pour expliquer l'émergence et le maintien de variétés et de formes spécifiques sur notre planète, peuvent tous deux prétendre au mérite d’une grande avancée sur cette importante question.

Mais aucun n'ayant encore publié ses thèses, malgré nos vifs encouragements à Mr Darwin, depuis de nombreuses années, et les deux auteurs nous ayant confié sans réserve leurs articles, nous pensons rendre service à la science en les présentant en substance devant la société linnéenne. (...)"

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Darwin L'évolution avant

Influences et précurseurs Carl von Linné (1707-1778)

Pasteur suédois, et père de la taxonomie (la science de la classification des êtres vivants).

Il croit dur comme fer que les espèces se présentent aujourd’hui telles qu’elles furent créées. Mais il cherche, avec une grande rigueur, à découvrir « le plan du créateur ».

Il met en lumière les ressemblances entre espèces, et les emboîtements des groupes.

Ce faisant, il pose sans le savoir la première pierre de la théorie de l'évolution.

Georges-Louis Buffon (1707-1888) Célèbre naturaliste français, il propose que certaines espèces peuvent dégénérer en des formes « inférieures » si leurs conditions de vie sont mauvaises. Bien qu'il ne parle jamais d'évolution, il est néanmoins l'un des premiers à envisager que les espèces vivantes ne sont pas immuables.

Thomas Malthus (1766-1834) Cet économiste anglais explique qu'il naît toujours plus d'individus qu'il ne peut en survivre, du fait de la limitation des ressources.

De là à la sélection naturelle, il n’y a qu’un pas, que Darwin a franchi...

De là à la sélection naturelle, il n’y a qu’un pas, que Darwin a franchi...

Jean Baptiste de Lamarck (1744 -1829) Naturaliste français, et fondateur de la première théorie scientifique de l'évolution: le Transformisme (qui lui vaudra d'ailleurs bien des ennemis).

Sa principale erreur était de penser que les êtres vivants portent en eux une mystérieuse tendance à évoluer dans la bonne direction.

Son nom est généralement associé à l'idée, aujourd'hui démentie, selon laquelle les différences acquises lors de la vie d'un individu peuvent être transmises à sa descendance. Ironie de l'histoire, Darwin aussi acceptait cette idée...

Alfred Russel Wallace (1823-1913) Naturaliste anglais, voici un grand méconnu de l'histoire des sciences.

Il a le mérite et la malchance d'avoir proposé une ébauche de la même théorie que Charles Darwin au même moment que lui. Darwin le reconnut comme co-découvreur de la théorie de l'évolution, même si son raisonnement était bien plus étoffé que celui de son jeune collègue.

Géologue anglais, maître spirituel et ami de Charles Darwin, ses théories mettent en évidence un âge de la Terre bien plus ancien que celui mentionné dans la bible.

Lyell insiste sur les petites causes, qui peuvent produire, à long terme, de très grands effets et sur le fait que les phénomènes qui ont façonné le monde sont toujours à l'oeuvre aujourd’hui.

Un exemple ?

L'évolution ! Darwin lui-même admet avoir établi sa théorie en observant le monde « à travers les yeux de Lyell ».

BAY & F. DOUAM / V. DAUBIN & S. CHARLAT

Charles Lyell (1797-1875)

Lamarck aussi 1809 - 2009 :

Le respect des aînés... « Lamarck est le premier qui éveilla par ses conclusions une attention sérieuse sur ce sujet [de L’origine des espèces]. » « Il soutint dans ses ouvrages la doctrine que toutes les espèces, l’homme compris, descendent d’autres espèces. »

Darwin, L’origine des espèces, 1859.

La fausse piste de Lamarck Le génie de Darwin fut de découvrir la sélection naturelle, un mécanisme évolutif qui prend en compte la diversité héréditaire au sein des populations.

Lamarck, spécialiste de la zoologie des invertébrés et inventeur du mot « biologie », fut le premier à proposer une théorie scientifique de l’évolution dans son livre, la Philosophie zoologique, publié en 1809, année de naissance de Darwin...

Lamarck, de son côté, avait proposé deux mécanismes pour expliquer l’adaptation et la transformation des espèces : la modification des organes par leur utilisation et l’hérédité des caractères acquis.

2009, bicentenaire de Darwin et de la Philosophie zoologique

Nous savons aujourd’hui que ces explications étaient incorrectes, mais contrairement à une idée reçue, Darwin les acceptait au point de les intégrer dans sa synthèse.

Il considérait seulement que la sélection naturelle avait un rôle plus important.

Et il avait bien raison !

Le premier arbre évolutif, Philosophie zoologique, Lamarck, 1809

1744

1809

1829

Naissance De Lamarck

Lamarck a 65 ans

Décès de Lamarck à 85 ans

Publication Philosophie zoologique Naissance de Darwin

1859

1882

L’origine des espèces

Darwin a 20 ans

Darwin a 50 ans

2009

L'évolution a 200 ans !

Décès de Darwin à 73 ans

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Texte : F.BONETON/ENS

Pour en savoir plus !

Alfred Russel Wallace Le codécouvreur de la sélection naturelle,

Un scientifique gentleman

" Après lecture du travail admirable de Mr Darwin « De l’origine des espèces », je constate une concordance quasiment parfaite entre nos points de vue. Mais son travail aborde et explique des points que je n’avais que vaguement considérés (...). " AR Wallace - Février 1860 Ressemblances et différences...

Les idées de Darwin et Wallace concordent sur le point central: la sélection naturelle comme mécanisme principal de l'évolution des êtres vivants. Mais on observe également des différences notables.

Par exemple, Wallace insiste sur la compétition entre espèces, alors que Darwin met l’accent sur la compétition entre individus de la même espèce (en ceci, Darwin est plus proche de la conception moderne). Et contrairement à Darwin, Wallace refuse d'étendre ses raisonnements à l’Homme...

C’est à Bornéo, raconte Wallace, lors d’un épisode de fièvre, que lui vient l'idée de la sélection naturelle.

A cette époque, les travaux de Darwin sur cette question sont déjà très avancés, mais pas encore publiés.

Ainsi, Wallace et Darwin sont arrivés indépendamment aux mêmes 1848, Wallace a 25 ans, 10 ans avant sa conclusions ! découverte.

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS

Pour en savoir plus !

Il s’en est fallu de peu pour que « la théorie Darwinienne de l'évolution » ne soit la théorie « Wallacienne ».

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L'origine L'accueil de

Thomas Huxley

Samuel Wilberforce

La première édition de l'origine des espèces est épuisée le jour de sa sortie, le 24 Novembre 1859.

Les critiques du livre sont tranchées, certains admirent la simplicité et l'ingéniosité du mécanismes proposé par Darwin, mais d'autres, tel le paléontologue Richard Owen, ancien ami de Darwin, le critiquent vertement.

La presse se déchaîne, et Darwin est fréquemment caricaturé sous les traits d'un vieux singe barbu.

Des événements qui font désormais partie de la légende, on retiendra surtout le fameux débat d'Oxford, dont l'authenticité est discutée, qui opposa le révérend Samuel Wilberforce, épaulé par Richard Owen, à Thomas Huxley et Joseph Hooker, tous deux amis de Darwin.

On dit que Wilberforce, après un discours éloquent, mais plein de mauvaise foi, posa la question à Huxley: "Monsieur Huxley, est-ce par votre grand-mère ou bien par votre grand-père que vous prétendez descendre du singe?"

Huxley, aurait murmuré: "le seigneur me l'a mis entre les mains" Puis, après avoir expliqué que le livre de Darwin contenait une somme de faits scientifiques nouveaux qu'il fallait considérer, aurait tranquillement répliqué: "Si on me demande si je choisirais de descendre du pauvre animal de peu d'intelligence et à l'allure voûtée, qui sourit et babille lorsque nous passons, ou d'un homme, doté d'une grande habileté et d'une excellente position, qui utiliserait ces dons pour discréditer et écraser d'humbles chercheurs de vérité, j'hésite sur la réponse que je ferais."

La publication de " L'origine des espèces " crée un tollé.

D'un coté, le livre génère immédiatement l'enthousiasme de certains scientifiques : "Suis-je stupide de ne pas y avoir pensé ! " s'écrira Thomas Huxley.

D'un autre coté, si Darwin n'y parle pas explicitement de la place de l'Homme, personne ne s'y trompe: cet homme ose suggérer que nous sommes apparentés aux singes.

Texte : S. CHARLAT & V. DAUBIN / CNRS - Illustrations : TROPICALIA

Pour en savoir plus !

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D'Oxford

Illustrations : F. BALDIT

Le fameux débat

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Partie III

Une curiositĂŠ sans bornes.

Sur les traces de C. Darwin

Darwin Les Orchidées de

Lettre à Asa Gray, octobre 1861

«…il me semble incroyablement monstrueux de regarder une orchidée comme si elle avait été créée telle que nous la voyons aujourd'hui. »

La fécondation au coeur de l'évolution " Le 15 mai 1862 parut mon petit livre sur la Fécondation des orchidées, qui m’avait coûté dix mois de travail (...).

Pendant l’été 1839 et, je crois, l’été précédent, j’avais été amené à m’intéresser à la fécondation croisée des fleurs par les insectes : mes spéculations sur l’origine des espèces m’avaient en effet conduit à la conclusion que le croisement jouait un rôle important dans la conservation des espèces. "

Un exemple évident de l’évolution « Plus j'étudie la nature, plus je suis frappé avec une force toujours croissante par cette conclusion : En produisant dans chaque partie des variations accidentelles légères, mais très-diverses, et en recueillant et accroissant par sélection naturelle celles de ces variations qui sont avantageuses à l'organisme, […] la nature réalise à la longue des combinaisons admirablement appropriées les unes aux autres et à leur but ; et ces combinaisons surpassent incomparablement toutes celles que l'imagination la plus fertile, l'homme le plus ingénieux, pourrait inventer dans une période de temps illimitée. »

3 ans après "l’Origine des Espèces", il publie un livre sur leur reproduction.

Il montre que les insectes sont nécessaires à la fécondation et que les fleurs sont particulièrement adaptées à leurs insectes pollinisateurs.

Il soulève des questions qui restent sans réponse à l’époque : - Pourquoi certaines orchidées ne produisent pas de nectar ?

- Qu’est-ce qui attire l’insecte, en particulier s’il n’y a pas de production de nectar ?

- Y a-t'il une raison à la ressemblance frappante des Ophrys aux insectes?

Texte : P. DURBIN / SFO

Pour en savoir plus !

Darwin étudie la reproduction des Orchidées pendant plus de 20 ans.

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Orchidées Trompeuses

Faire semblant d'offrir

Certaines de ces orchidées imitent les fleurs nectarifères.

Les insectes se posent sur la fleur en quête de nourriture et, même si leur tentative est infructueuse, ils vont emporter les pollinies et les transporter sur d'autres fleurs.

Ce mimétisme évite à la plante la production de nectar et donc la dépense énergétique correspondante.

Cet artifice est employé par exemple par Orchis pallens, Orchis mascula ou certaines Dactylorhiza qui imitent des fleurs de Fabacées ou de Andrena sur un Dactylorhiza ochroleuca Labiées.

Séduire La stratégie la plus spectaculaire pour séduire les insectes qui est propre aux orchidées du genre Ophrys est la suivante : le labelle de la fleur mime la femelle de l'insecte.

Les mâles viennent alors se poser sur la fleur et tentent de s'accoupler au labelle (pseudo- copulation).

Pseudo-copulation d’un Sphex(Argogorytes) sur un Ophrys insectifera

Les Ophrys poussent très loin la ressemblance avec la femelle, non seulement le labelle prend son apparence mais aussi sa pilosité.

La fleur peut aussi produire des substances rappelant l'odeur de la femelle.

Il faudra attendre presque 50 ans pour découvrir que les orchidées mettent en oeuvre des stratégies fondées sur le mimétisme, que Darwin n'osait même pas imaginer !

«doiveSprengel [. . ] suppose [. . ] que ces pl a nt e s nt l e ur exi s t e nce à un syst è me sui v i de tmonst romperirueusees. Onimpostneure.peut[ ] pasCelcroiui rquie àajouneuteraiaussit foi àfaculunetés teilnestindoctctiversinedeabaiplussiserai t bi e n bas l e s e urs espèces de papil ons » Charles Darwin - De la Fécondation croisée des Orchidées (1870)

Texte : P. DURBIN/SFO - Photos : L. Franconn)

Pour en savoir plus !

Darwin n'arrive pas à comprendre comment les orchidées sans nectar attirent les insectes pollinisateurs.

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D'insectes Plantes mangeuses

Pour en savoir plus !

Drôle de plantes !

« L’été 1860, je me reposais sans rien faire près d’Hartfield, où abondent deux espèces de Drosera.

Je remarquai que de nombreux insectes avaient été capturés par les feuilles.

Je rapportai quelques plantes à la maison et, en leur donnant des insectes, observai le mouvement des tentacules, ce qui me suggéra que les insectes étaient attrapés dans un but particulier. Par chance, j’eus l’idée d’une expérience cruciale : je plaçais un grand nombre de feuilles dans divers liquides, azotés et non azotés, de même densité ; dès que j’eus observé que seuls les premiers provoquaient des mouvements énergiques des feuilles, il fut évident qu’il y avait là un nouveau champ de recherches intéressant. » C. Darwin - Autobiographie

Darwin est fasciné par les plantes insectivores (carnivores) sur lesquelles il a réalise bon nombre d'expériences !

Heliamphora minor

Drosera capensis

Une adaptation au milieu Beaucoup de plantes carnivores vivent dans des endroits marécageux, les tourbières, où la « terre » (tourbe) est très pauvre en nourriture (surtout en azote).

Ces plantes souffrent donc d'un manque d'Azote et la capture des insectes leur apporte un complément précieux. La diversité des pièges utilisés (urne, glue, machoire) montre que la sélection naturelle fait preuve d'une imagination débordante....

«l’effetLe d’faiunet qu’exciunetatiplonantadéquat e puissee, sécrét e r, sous un l i q ui d e contanaleonantgue unau acifludidee etdigestun ifferment t o ut à fai t d’ u n ani m al const i t u ai t certainement une découverte remarquable. » Charles Darwin - Autobiographie

Texte : JB - Photos : F. Muller

Si vous voulez découvrir ces mystérieuses plantes, nous vous invitons à visiter notre serre aux carnivores dans le jardin de plein air !

Dionaea muscipula

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Le soleil

Une attirance pour

Pour en savoir plus !

Qui ne s'est jamais arrêté devant un champ de tournesol pour admirer leur parfait alignement face au soleil ?

Les observations de Darwin ont été vérifiées et complétées au début du 20ème siècle.

1913 : Le messager est une molécule chimique soluble dans l'eau apex coupés et repositionnés

Beurre de cacao

Mica

Gélatine

1

2

3

1- Le messager traverse la gélatine 2- Le messager ne traverse pas le beurre de cacao 3- Le messager ne traverse pas le mica (Boysen-Jensen 1910-1911) 1913-19 : La distribution asymétrique du messager est à l’origine de la courbure Mica Mica

1

2

1- La lamelle de mica côté éclairé n’empêche pas la transmission du signal 2- La lamelle de mica côté sombre empêche la transmission du signal et la courbure phototropique (Boysen-Jensen 1913)

Dans ses vieux jours (en 1880), Darwin s'est intéressé lui aussi à ce sujet et a réalisé diverses expériences sur des jeunes pousses pour comprendre ce mécanisme d'attirance vers la lumière.

En voici un exemple : 1

nce ssa

cro i

Témoin

Quand elle pousse, la jeune tige (coléoptile) se courbe toujours vers la source lumineuse (=phototropisme).

1928 : Extraction de cette molécule et test de son activité biologique par Went 1934: l'auxine, première hormone végétale, est caractérisée chimiquement par Kögl et Haagen-Smit

2

capuchon sur l'apex

Si l'on cache le bout du coléoptile, la tige reste droite. La lumière est donc perçue par l'extrémité de la tige (l’apex).

Conclusion : un messager véhicule le signal du phototropisme de l'extrémité à la zone de courbure de la tige .

Texte : S. GUYOMARC'H / ENS

De nos jours : - Identification des protéines transporteurs de l’auxine - Mise en évidence du rôle de l’auxine dans la croissance et le développement du coléoptile, de la tige, des feuilles, des fleurs, des fruits...

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En vrilles De vrilles

Pour en savoir plus !

Les plantes qui s’enroulent

Certaines plantes développent des vrilles. Leurs tiges volubiles décrivent un mouvement hélicoïdal qui leur permet de trouver un support et s'enrouler autour de lui.

C'est le cas du chèvrefeuille, des ipomées.

Les plantes grimpantes sont nombreuses à utiliser ce procédé pour s'élever. Les vrilles résultent de la transformation de diverses parties de la plante (racine, tige, feuille).

Celles qui se cramponnent

Celles qui se ventousent La vigne vierge du Japon a ses vrilles terminées par des minuscules ventouses qui lui permettent de s'accrocher à toutes les surfaces verticales, même les plus lisses.

Et celles qui étranglent Les forêts tropicales recèlent des plantes grimpantes dites "étrangleuses". Celles-ci se lancent à l'assaut des arbres et les étreignent si fort qu'ils finissent souvent par périr.

Si vous êtes intéressés par les plantes grimpantes, faites un petit détour par le pavillon de la serre hollandaise ...

Darwin était tellement fasciné par les vrilles des plantes grimpantes qu'il en installa même dans sa chambre !

«articAle l’asurutomneLes dePla1864, j e t e rmi n ai un l o ng nt e s gri m pant e s et l ’ e nv o yai t à lm’aintLiéresser nnean Soci e t y . [. . ] .

Je fus condui t à au suj e t par l a l e ct u re d’ u n court artvriliecsle chezd’AsauneGraycucurbi[.. ]tacée.sur le»s mouvements des C. Darwin - Autobiographie Texte : JB - Photos : J. MICHON

Sur ses tiges, le lierre émet de minuscules racines aériennes qui servent de crampons. Ces racines s'incrustent dans les anfractuosités des surfaces rugueuses et permettent à la plante de se développer en hauteur.

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Mystère L'abominable

Un continent disparu !

Pour Darwin l'évolution procède lentement, par petites modifications successives.

"L'explosion" de diversité des plantes à fleurs lui apparait donc comme un paradoxe.

Pour l'expliquer, il suggère que les données fossiles sont très incomplètes.

Il va jusqu'à proposer que les plantes à fleurs auraient évoluées sur un continent proche du pôle Sud, aujourd'hui disparu.

Mystère ou boule de gomme?

A l'époque, Darwin ne disposait effectivement pas de toutes les données fossiles concernant les plantes à fleurs.

Cependant, on sait aujourd'hui que cette diversification a bel et bien été explosive.

Cet exemple démontre que l'évolution peut parfois se produire rapidement, par exemple en réponse à des changements brutaux de l'environnement.

Avec plus de 300 000 espèces, les plantes à fleurs sont aujourd’hui le groupe de plantes le plus représenté sur Terre mais ça n’a pas toujours été le cas !

L'étude des fossiles montre qu'au cours du Crétacé, la diversité des plantes à fleurs a augmentée très rapidement. C'est cette rapidité qui constituait pour Darwin, un "abominable mystère"...

Begonia pearcei

Une hypothèse, déjà suggérée par Saporta, un contemporain de Darwin, propose que la co-évolution des plantes à fleurs et de leurs insectes pollinisateurs aurait accéléréé leur diversification.

Trichocentrum brandtiae

Passiflora coriacea

Tithonia tagetiflora

Sinningia incarnata

Fritillaria affinis

Texte : A. GUIRAUD / ENS - Photos : F. MULLER

Pour en savoir plus !

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Darwin

Les animaux favoris de

Lettre à Henslow, avril 1848.

« Je crains que l’étude des cirripèdes ne demeure à jamais “totalement dénuée d’applications” - pourtant, j’estime qu’une telle étude vaut davantage que de construire des châteaux. ».

Ce travail de recherche fondamentale offrit à Darwin de nombreux exemples de variations naturelles pour sa théorie de l’évolution.

Ce que disent les embryons...

Les caractères spécifiques d’un groupe d’animaux apparaissent tôt au cours du développement et sont conservés chez les embryons alors qu’ils peuvent varier énormément chez les adultes.

L’embryologie permet donc d’identifier les organes homologues entre espèces et aide à classer et à définir les liens de parenté. Récemment, l’équipe de Jean Deutsch (Université Paris 6), a montré que la perte de l’abdomen chez les cirripèdes s’explique en partie par la perte d’un gène essentiel au développement de cette partie du corps, le gène homéotique Abdominal A. Lecture conseillée: " Le ver qui prenait l’escargot comme taxi, Jean Deutsch", Seuil 2007 (Prix Jean Rostand 2008)

Ainsi, en étudiant leur développement, Darwin démontre que les cirripèdes font partie du groupe des crustacés.

En haut, une crevette ; en bas, un anatife.

Et oui, les cirripèdes ont perdu leur abdomen au cours de l'évolution !

Texte : F. BONNETON / ENS n)

Pour en savoir plus !

De 1846 à 1854, Darwin se passionne pour les cirripèdes: balanes et anatifes.

Ces animaux sont difficiles à classer: une coquille de mollusque et des membres de crustacés !

Darwin observe que la larve des cirripèdes est très similaire à celle des autres crustacés mais qu’une partie du corps disparaît durant la métamorphose.

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Chapitre I

Fin