Laboratoire de l’évolution
Laboratoire de l’évolution
L’évolution n’est pas seulement quelque chose qui s’est produit il y a longtemps. Elle se produit maintenant : dans les hôpitaux, dans les forêts et dans chaque enfant qui naît. Fais toi-même six expériences, puis découvre ce qui s’est passé quand des scientifiques ont mené les vraies.
1 · Bactéries contre antibiotiques
Bactéries contre antibiotiques
Des bactéries s’étendent vers l’intérieur depuis les deux bords d’une boîte. Chaque bande vers le centre contient dix fois plus d’antibiotique que la précédente. Une bactérie ne peut pas pousser dans une bande à laquelle elle ne résiste pas. Mais à chaque division, il y a une petite chance de mutation, et certaines mutations rendent sa descendance un peu plus résistante.
- Générations
- 0
- Bande la plus haute atteinte
- sans antibiotique
- Niveaux de résistance
Appuie sur lecture. Chaque couleur est un niveau de résistance. Observe où le front cale, et où un seul mutant perce.
La vraie expérience
En 2016, une équipe de Harvard a coulé une boîte géante de 120 sur 60 centimètres, avec des bandes de l’antibiotique triméthoprime dont la concentration décuplait vers le centre, jusqu’à 1 000 fois la dose qui arrête normalement E. coli. Les bactéries lâchées sur les bords ont évolué jusqu’à la bande centrale en moins de deux semaines, et une caméra a filmé chaque étape. Une surprise : les mutants les plus résistants ne gagnaient pas toujours. Ils restaient parfois coincés derrière des voisins moins résistants à la croissance plus lente.
Pourquoi c’est important : l’abus d’antibiotiques mène cette expérience à l’échelle mondiale. Chaque usage favorise les bactéries capables d’y survivre.
La plus longue expérience d’évolution
Le 24 février 1988, Richard Lenski a lancé 12 flacons identiques d’E. coli. Chaque jour, un peu de chaque culture passe dans un milieu frais, soit environ 6,6 générations par jour. En août 2024, les populations ont dépassé 80 000 générations, plus de six fois le nombre de générations qu’a connues notre espèce. Vers la génération 31 000, une population a acquis quelque chose de nouveau : la capacité de se nourrir de citrate, qu’E. coli ne peut normalement pas utiliser en présence d’oxygène.
Pourquoi si vite ? Dans de bonnes conditions, E. coli peut se diviser environ toutes les 20 minutes.
Études:Baym et al. 2016, Science ↗Blount et al. 2008, PNAS ↗Good et al. 2017, Nature ↗E. coli long-term evolution experiment ↗Résistance aux antibiotiques ↗
2 · Sois l’oiseau
Sois l’oiseau
Les phalènes du bouleau se posent le jour sur l’écorce des arbres. La plupart sont claires et mouchetées ; quelques-unes portent une mutation qui les rend noires. Tu es un oiseau affamé : clique sur les phalènes que tu repères. Les survivantes pondent, et leurs petits ressemblent à leurs parents.
La vraie expérience
C’est vraiment arrivé. Les premières phalènes du bouleau noires ont été notées à Manchester en 1848. Quand la suie du charbon a noirci les arbres, elles se sont vite répandues, et vers 1895 environ 98 % des phalènes autour de Manchester étaient noires. Après les lois sur l’air pur des années 1950, l’écorce a pâli et les noires sont devenues rares. En 2016, des généticiens ont trouvé la mutation elle-même : un fragment d’« ADN sauteur » inséré dans un gène appelé cortex, très probablement vers 1819.
Mais était-ce vraiment les oiseaux ?
Pour trancher, le biologiste Michael Majerus a relâché 4 864 phalènes pendant six ans et observé lesquelles les oiseaux mangeaient. Sur l’écorce propre d’aujourd’hui, les oiseaux ont pris davantage de phalènes sombres, assez pour expliquer pourquoi les noires disparaissent.
Études:van't Hof et al. 2016, Nature ↗Cook et al. 2012, Biology Letters ↗Peppered moth evolution ↗Sélection naturelle ↗
3 · Mélangeur de gènes
Mélangeur de gènes
Chaque enfant reçoit la moitié de ses gènes de chaque parent, mais quelle moitié, c’est le hasard qui décide. Voici deux créatures imaginaires, chacune portant deux copies de cinq gènes. Une majuscule est dominante : une seule copie suffit pour que le trait apparaisse. Clique sur une lettre pour changer les gènes d’un parent.
Parent A
Parent B
Petit
Tu es une combinaison parmi environ 70 000 milliards
Chacun de tes parents avait 23 paires de chromosomes et t’a transmis un chromosome de chaque paire, choisi au hasard. Cela donne 2²³ = 8 388 608 combinaisons possibles par parent, et environ 70 000 milliards pour un couple, avant même que les chromosomes n’échangent des morceaux (enjambement), ce qui multiplie encore ce nombre de nombreuses fois. En plus, chaque enfant naît avec environ 70 mutations toutes neuves qu’aucun de ses parents n’avait.
Gregor Mendel a découvert ces règles dans les années 1860 en cultivant et croisant quelque 28 000 plants de pois dans le jardin d’un monastère. Personne n’a compris l’importance de son travail avant 1900, seize ans après sa mort.
Études:Jónsson et al. 2017, Nature ↗Lois de Mendel ↗Enjambement (génétique) ↗Gregor Mendel ↗
4 · Pinsons de Darwin
Les pinsons de Darwin : c’est toi qui fais la météo
Sur Daphne Major, une minuscule île des Galápagos, Peter et Rosemary Grant ont capturé, mesuré et suivi presque chaque pinson pendant des décennies. Ici, c’est toi qui décides du temps de chaque année. Le temps décide quelles graines restent, et les graines décident quels becs survivent.
Modèle simplifié : la survie dépend de l’adéquation du bec aux graines restantes cette année-là, et la hauteur du bec se transmet avec une héritabilité de 0,75, proche de celle mesurée par les Grant. La reprise suit la vraie séquence des années clés, mais les chiffres sont simulés.
La vraie expérience
En 1977, il n’est tombé qu’environ 24 millimètres de pluie sur Daphne Major. Les petites graines tendres ont manqué, et la plupart des géospizes à bec moyen de l’île sont morts. Les survivants étaient surtout de gros oiseaux au bec haut, capables de casser les grosses graines dures de la croix-de-Malte. Leurs petits avaient un bec environ 4 % plus haut que la population d’avant la sécheresse : l’évolution mesurée au pied à coulisse, en une seule génération.
Puis l’évolution a changé de direction
Les pluies d’El Niño de 1982–83 ont inondé l’île de petites graines, et les années suivantes, les becs plus petits s’en sont mieux sortis. En 1982, quelques grands géospizes s’étaient installés sur l’île. Lors de la sécheresse de 2004, ils ont accaparé les grosses graines, et les becs des géospizes moyens sont devenus plus petits : le changement évolutif le plus fort enregistré par les Grant en 33 ans. En 2016, des généticiens ont relié ce changement à une région génétique appelée HMGA2. La leçon des Grant après 30 ans : à court terme, l’évolution est prévisible ; à long terme, non, car la météo ne l’est pas.
Études:Boag & Grant 1981, Science ↗Grant & Grant 2002, Science ↗Grant & Grant 2006, Science ↗Lamichhaney et al. 2016, Science ↗Pinsons de Darwin ↗
5 · Apprivoise un renard
Élève un renard apprivoisé
En 1959, le généticien soviétique Dmitri Beliaïev a lancé une expérience en Sibérie. Parmi les renards argentés des élevages à fourrure, seuls les plus calmes et les plus amicaux pouvaient avoir des petits. C’est toi l’éleveur maintenant : choisis les parents de chaque nouvelle génération, et vois ce qui change d’autre en chemin.
Modèle simplifié : la docilité dépend de nombreux gènes et du hasard. Taches blanches, oreilles tombantes et queues en tire-bouchon apparaissent rarement, un peu plus souvent chez les renards dociles, comme dans l’expérience ; la cause en est encore débattue.
La vraie expérience
Dans la vraie expérience, moins de 10 % de chaque génération devenaient parents. À la quatrième génération, les premiers petits ont remué la queue devant les gens. L’« élite », des renards qui recherchent les humains, gémissent et lèchent comme des chiens, représentait 1,8 % des petits à la génération 6, 18 % à la 10e, 35 % à la 20e et 49 % à la 30e. En 2005–2006, presque toute la population faisait partie de l’élite, et ses taux d’hormones de stress étaient tombés au tiers de ceux des renards d’élevage ordinaires, voire moins.
Des oreilles tombantes que personne n’a choisies
Seul le comportement était sélectionné, et pourtant après 8 à 10 générations sont apparues des taches blanches en « étoile », et certains renards ont développé des oreilles tombantes et des queues en tire-bouchon, des traits présents chez beaucoup d’animaux domestiques. Beliaïev pensait que sélectionner seulement la docilité change la façon dont les gènes s’activent pendant le développement. Cette idée est aujourd’hui débattue : en 2020, des chercheurs ont retracé l’origine de ses renards jusqu’à des élevages à fourrure de l’est du Canada, où ils étaient déjà élevés depuis des décennies, et ont soutenu que les conclusions de l’expérience ont été exagérées. En 2018, le génome du renard a révélé des régions liées aux comportements docile et agressif.
Études:Trut et al. 2009, BioEssays ↗Kukekova et al. 2018, Nature Ecology & Evolution ↗Lord et al. 2020, Trends in Ecology & Evolution ↗Renard argenté domestiqué ↗
6 · Ton propre monde
Construis ton propre monde
De petites créatures imaginaires vivent ici. Elles mangent, fuient, vieillissent et ont des petits. Chacune porte quatre gènes, pour la taille, la vitesse, la couleur et la fourrure, et les transmet avec de minuscules changements aléatoires. Personne ne les conçoit. Change leur monde, et regarde la sélection naturelle les remodeler.
Essaie ceci
- Mets le sol en sable clair et ajoute beaucoup de prédateurs. Attends un peu, puis passe à la lave sombre. Que devient la couleur des créatures ?
- Lance un âge glaciaire. Qui survit, les créatures à fourrure épaisse ou à fourrure fine ? Puis passe à la chaleur du désert.
- Fais passer la nourriture d’abondante à rare et regarde la courbe de population. Combien de créatures ce monde peut-il nourrir ?
- Appuie sur « Recommencer » et observe simplement. Les premières créatures sont de taille et de vitesse moyennes. Où se stabilisent-elles d’elles-mêmes, et pourquoi ?
C’est une simulation, pas un écosystème réel, mais elle suit les trois mêmes règles que la vie : variation, hérédité, et survie et reproduction inégales.
Chaque gène a un prix
Un corps plus grand est plus difficile à maîtriser pour un prédateur, mais demande plus de nourriture. La vitesse aide à fuir et à trouver à manger, mais brûle de l’énergie. La fourrure protège du froid, mais fait surchauffer dans le désert. Le camouflage ne marche que sur le bon sol. La sélection ne trouve jamais une créature parfaite ; elle trouve un compromis adapté au monde tel qu’il est maintenant. Change le monde, et le compromis change.
Rien ici n’est programmé pour évoluer
Le code ne contient aucune instruction comme « deviens plus sombre » ou « fais pousser ta fourrure ». Il dit seulement comment les créatures se déplacent, mangent, paient pour leur corps, se font attraper et se reproduisent, avec de petites erreurs de copie. Chaque tendance des courbes en découle, et c’est exactement ce que disait Darwin.
En savoir plus :Sélection naturelle ↗Camouflage ↗