Sélection naturelle et dérive génétique : cours de 2de

Observe un groupe d'animaux ou de plantes d'une même espèce vivant au même endroit : on dit qu'il forme une population. Les individus de ce groupe ne sont pas identiques. Certains ont une fourrure plus claire, d'autres plus foncée ; certains résistent mieux à une maladie. Ces différences sont en grande partie héréditaires : elles dépendent de versions différentes des gènes, que l'on appelle des allèles, portés par l'ADN que tu as étudié dans le chapitre précédent.

D'une génération à l'autre, la fréquence de chaque allèle (sa proportion parmi tous les allèles du gène dans la population) peut changer. Ce changement est ce que l'on observe quand une population évolue. Le programme de seconde s'intéresse à deux grandes causes de ces changements : la sélection naturelle et la dérive génétique.¹ Il demande aussi de les illustrer sur des temps courts, par exemple avec des simulations.¹

Ces deux mécanismes n'ont pas du tout la même logique. L'un est un tri : il favorise ce qui convient au milieu. L'autre est un tirage au sort : il change les fréquences sans tenir compte de ce qui est avantageux. Toute la difficulté du chapitre est de ne pas les confondre, et de comprendre pourquoi ils agissent tous les deux.

Prenons le raisonnement pas à pas. Dans un milieu donné, un caractère héréditaire peut donner un avantage ou un désavantage pour se reproduire. L'avantage ne vient pas d'une volonté de l'animal : il vient du rapport entre le caractère et l'environnement. Les porteurs du caractère avantageux laissent en moyenne plus de descendants, qui héritent eux aussi de l'allèle correspondant. À la génération suivante, cet allèle est donc plus fréquent. Un avantage ou un désavantage de reproduction, lié à la présence ou à l'absence de variations génétiques favorables, face à un environnement qui peut changer : voilà ce que résume la sélection naturelle.⁵

Le programme présente la sélection naturelle comme le résultat de la pression du milieu et des interactions entre les êtres vivants.³ Il y rattache la sélection sexuelle, c'est-à-dire l'avantage reproductif lié au choix des partenaires.³

Pour que la sélection ait de la matière, il faut que des variations apparaissent. Elles proviennent des mutations, c'est-à-dire des modifications de l'ADN que tu as déjà rencontrées. Ces modifications sont aléatoires : ce n'est pas l'environnement qui décide quel gène doit changer, c'est le hasard.⁵ Voilà pourquoi une population contient aussi beaucoup de variations mal adaptées au milieu, comme certaines maladies génétiques rares.⁵

Une fois les variations apparues, la sélection naturelle a un rôle précis : elle peut cumuler les modifications adaptées, génération après génération. C'est ce cumul qui conduit à des adaptations complexes.⁵ Les êtres vivants sont si bien ajustés à leur milieu que les humains s'en inspirent pour des innovations techniques, par exemple la fermeture à bandes accrochantes de type velcro.⁵

Cherchons d'où vient ce hasard. Chaque parent fabrique des gamètes (spermatozoïdes et ovules), mais une petite partie seulement aboutit à une fécondation. Quels gamètes se rencontrent ? Cela dépend du hasard des rencontres.⁴ Même si deux allèles ne procurent aucun avantage ni inconvénient, leurs proportions varient un peu d'une génération à l'autre. Pense à une pièce lancée dix fois : elle ne donne pas à tous les coups exactement cinq « pile ».

À la fin des années 1960, le généticien japonais Motoo Kimura a montré que ce hasard joue un très grand rôle dans l'évolution des gènes.⁴

L'effet de la dérive dépend fortement du nombre d'individus. Plus la population est petite, plus les écarts par rapport aux fréquences d'origine sont visibles.⁴ Pour comprendre, pense à lancer une pièce : sur dix lancers, il est banal d'obtenir sept « pile » ; sur mille lancers, obtenir sept cents « pile » serait extraordinaire. Dans une grande population, les hasards se compensent ; dans une petite, un tirage inhabituel suffit à modifier fortement une fréquence.

Le programme invite à utiliser des logiciels de modélisation pour illustrer ces deux mécanismes sur des temps courts.³ Une simulation permet de répéter de nombreuses fois la même situation de départ et de voir ce que change le hasard.

Pourquoi cette perte de diversité est-elle un problème ? Parce que la sélection naturelle a besoin de variations pour trier.⁵ Une espèce qui a perdu une grande partie de ses allèles s'adapte plus difficilement à un changement du milieu.⁴

Dans la réalité, les deux mécanismes agissent en même temps. Les spécialistes de l'évolution humaine rappellent d'ailleurs qu'il est difficile d'évaluer la part de la sélection naturelle, de la sélection sexuelle, de la dérive ou de la culture dans une histoire donnée.⁵ En seconde, on te demande surtout de savoir reconnaître lequel des deux explique le mieux une situation décrite.