L’évolution des espèces
Cours complet : théorie de l’évolution, sélection naturelle, mutations, fossiles, crises biologiques, classification, arbre phylogénétique et place de l’Homme.
La Terre existe depuis environ 4,5 milliards d’années. Les premières formes de vie sont apparues il y a environ 3,8 milliards d’années, sous la forme d’organismes unicellulaires. Depuis, la vie n’a cessé de se diversifier : de nouvelles espèces sont apparues, d’autres se sont éteintes. C’est le processus d’évolution.
Ce chapitre explique comment les espèces se transforment au cours du temps, quels mécanismes sont à l’œuvre et comment on reconstitue les liens de parenté entre les êtres vivants.
I. La théorie de l’évolution : de Lamarck à Darwin
Pendant longtemps, on pensait que les espèces étaient fixes et immuables (théorie du fixisme, défendue par Cuvier). Puis plusieurs savants ont proposé des théories pour expliquer les transformations des espèces.
| Scientifique | Théorie | Idée centrale | Exemple classique |
|---|---|---|---|
| Georges Cuvier (1769–1832) | Fixisme | Les espèces ne changent pas. Chaque espèce a été créée telle qu’elle est. | — |
| Jean-Baptiste Lamarck (1744–1829) | Transformisme | Les espèces se transforment par l’usage ou le non-usage d’un organe, et ces modifications sont transmises à la descendance. | La girafe aurait allongé son cou en s’étirant pour atteindre les feuilles hautes. |
| Charles Darwin (1809–1882) | Sélection naturelle | Les individus les mieux adaptés à leur milieu survivent et se reproduisent davantage. Leurs caractères avantageux sont transmis à la descendance. | Parmi les girafes, celles qui avaient naturellement un cou plus long atteignaient plus de nourriture, survivaient mieux et transmettaient ce caractère. |
C’est la théorie de Darwin qui est retenue par la communauté scientifique. Les espèces ne sont pas fixes : elles se transforment au cours du temps par le mécanisme de la sélection naturelle. Ce n’est pas l’individu qui change pour s’adapter, mais la population qui évolue au fil des générations.
Il ne faut jamais dire qu’un individu « s’adapte » en modifiant son corps (c’est l’erreur de Lamarck). Ce sont les populations qui évoluent, sur de nombreuses générations, par tri des individus les plus adaptés.
L’exemple des pinsons de Darwin
Lors de son voyage aux îles Galápagos (1831–1836), Darwin observe des pinsons différents sur chaque île : certains ont un bec fin (insectes), d’autres un bec épais (graines dures), d’autres encore un bec long (cactus). Il conclut qu’ils descendent tous d’une même espèce ancestrale, mais que la forme de leur bec a évolué selon les ressources alimentaires disponibles sur chaque île.
II. Les mécanismes de l’évolution
L’évolution des espèces repose sur deux mécanismes principaux : les mutations (source de nouveaux caractères) et la sélection naturelle (tri de ces caractères par l’environnement).
A. Les mutations : source de diversité
Une mutation est une modification aléatoire et spontanée de l’ADN. Elle peut faire apparaître un nouveau caractère (un nouvel allèle) chez un individu. Si cette mutation touche les cellules reproductrices (gamètes), elle est héréditaire : elle peut être transmise à la descendance.
Mutation : modification aléatoire de l’ADN qui peut créer un nouveau caractère héréditaire. Les mutations sont le « moteur » de la diversité génétique au sein des populations.
B. La sélection naturelle : tri par l’environnement
Un nouveau caractère apparu par mutation peut être :
| Type de caractère | Effet sur l’individu | Conséquence sur la population |
|---|---|---|
| Avantageux | L’individu survit mieux et se reproduit davantage | Le caractère se répand dans la population au fil des générations |
| Désavantageux | L’individu survit moins bien et se reproduit moins | Le caractère tend à disparaître de la population |
| Neutre | Pas d’effet notable sur la survie | Le caractère se transmet au hasard (dérive génétique) |
C. L’exemple de la phalène du bouleau
La phalène du bouleau est un papillon qui existe sous deux formes : claire et sombre. Avant la révolution industrielle, la forme claire était majoritaire car elle se camouflait bien sur les troncs clairs des bouleaux. Avec la pollution (suie sur les troncs), la forme sombre est devenue mieux camouflée et a été moins mangée par les prédateurs. En quelques générations, la forme sombre est devenue majoritaire à Manchester. Quand la pollution a diminué, la forme claire est redevenue majoritaire.
L’évolution = mutations (hasard) + sélection naturelle (tri par l’environnement). Les mutations créent de la diversité. La sélection naturelle conserve les caractères avantageux et élimine les désavantageux. Ce processus agit sur les populations, sur de nombreuses générations.
D. La dérive génétique
Dans les petites populations, le hasard peut aussi jouer un rôle : un caractère neutre peut devenir fréquent ou disparaître simplement par hasard, sans qu’il soit avantageux ou désavantageux. C’est la dérive génétique.
III. Les fossiles : témoins de l’histoire de la vie
Les fossiles sont des restes ou des empreintes d’êtres vivants conservés dans les roches sédimentaires. Ils constituent des preuves directes de l’existence d’espèces aujourd’hui disparues et permettent de reconstituer l’histoire de la vie sur Terre.
A. Comment se forme un fossile ?
Quand un organisme meurt dans un milieu favorable (fond marin, lac, zone boueuse), ses restes sont rapidement recouverts de sédiments. Au fil du temps, ces sédiments se compactent et se transforment en roche. Les parties dures de l’organisme (os, coquilles, dents) sont progressivement remplacées par des minéraux : c’est la fossilisation.
B. Ce que les fossiles nous apprennent
| Information fournie | Exemple |
|---|---|
| Quelles espèces existaient à une époque donnée | Les trilobites vivaient au Paléozoïque (–540 à –250 Ma) |
| Comment les espèces se sont transformées | La lignée du cheval montre une réduction progressive du nombre de doigts |
| Les liens de parenté entre espèces anciennes et actuelles | L’Archaeopteryx possède des caractères de dinosaure (dents, griffes) et d’oiseau (plumes) |
| Les conditions de vie passées (paléoenvironnement) | Des fossiles de coraux dans une zone aujourd’hui froide indiquent un ancien climat tropical |
Découvert en 1861, l’Archaeopteryx (–150 Ma) possède à la fois des caractères de dinosaure (dents, longue queue osseuse, griffes aux ailes) et des caractères d’oiseau (plumes, ailes). Il montre que les oiseaux actuels descendent de dinosaures théropodes et illustre parfaitement la transition entre deux groupes.
IV. Les crises biologiques et le renouvellement de la biodiversité
L’histoire de la vie n’est pas un long fleuve tranquille. Elle est ponctuée de crises biologiques (ou extinctions de masse) au cours desquelles un grand nombre d’espèces disparaissent en un temps relativement court.
| Crise | Date | Espèces disparues (estimation) | Cause probable |
|---|---|---|---|
| Ordovicien-Silurien | ~ –445 Ma | ~85 % des espèces marines | Glaciation massive |
| Dévonien supérieur | ~ –375 Ma | ~75 % des espèces | Anoxie des océans, volcanisme |
| Permien-Trias (la plus grave) | ~ –252 Ma | ~95 % des espèces marines, ~70 % des espèces terrestres | Volcanisme intense (trapps de Sibérie) |
| Trias-Jurassique | ~ –201 Ma | ~80 % des espèces | Volcanisme (province magmatique de l’Atlantique central) |
| Crétacé-Paléogène | ~ –66 Ma | ~75 % des espèces (dont les dinosaures non-aviens) | Impact d’astéroïde (Chicxulub) + volcanisme (trapps du Deccan) |
Après chaque crise, les espèces survivantes se diversifient pour occuper les niches écologiques laissées vacantes. Par exemple, après la disparition des dinosaures (–66 Ma), les mammifères et les oiseaux se sont considérablement diversifiés.
Les scientifiques considèrent que nous vivons actuellement une 6ᵉ crise biologique, provoquée cette fois non par un astéroïde ou le volcanisme, mais par les activités humaines : destruction des habitats, pollution, surexploitation des ressources, réchauffement climatique et introduction d’espèces invasives.
L’histoire de la vie alterne entre des périodes de diversification (apparition de nombreuses espèces) et des crises biologiques (disparition massive). Après chaque crise, de nouveaux groupes se diversifient et remplacent les groupes disparus.
V. Parenté entre les espèces et classification
A. Les preuves de la parenté
Plusieurs arguments montrent que toutes les espèces vivantes sont apparentées (elles descendent toutes d’un ancêtre commun) :
| Type de preuve | Explication | Exemple |
|---|---|---|
| Cellulaire | Tous les êtres vivants sont constitués de cellules ayant la même structure de base | Membrane, cytoplasme, ADN chez tous les êtres vivants |
| Moléculaire (ADN) | Tous les êtres vivants utilisent le même code génétique (ADN universel) | 98,7 % d’ADN commun entre l’Homme et le chimpanzé |
| Anatomique | Des espèces différentes partagent un même plan d’organisation | Le bras humain, la nageoire de baleine et l’aile de chauve-souris ont le même squelette de base |
| Embryologique | Les embryons d’espèces différentes se ressemblent dans les premiers stades | Les embryons de poisson, poulet et humain se ressemblent beaucoup au début |
| Paléontologique | Les fossiles montrent des formes de transition entre groupes | Archaeopteryx (transition dinosaures → oiseaux) |
LUCA (Last Universal Common Ancestor) : dernier ancêtre commun à tous les êtres vivants sur Terre. C’était probablement un organisme unicellulaire ayant vécu il y a environ 3,5 à 3,8 milliards d’années.
B. La classification phylogénétique
Pour représenter les liens de parenté, on classe les espèces en groupes emboîtés selon les caractères communs (ou attributs) qu’elles partagent. Plus deux espèces partagent de caractères, plus elles sont proches.
On peut aussi représenter ces liens sous forme d’un arbre phylogénétique. Chaque embranchement (nœud) de l’arbre correspond à un ancêtre commun qui possédait une innovation évolutive partagée par toutes les espèces situées au-dessus de ce nœud.
| Concept | Définition | Exemple |
|---|---|---|
| Attribut (caractère commun) | Un caractère partagé par un groupe d’espèces, hérité d’un ancêtre commun | Squelette interne → vertébrés |
| Groupes emboîtés | Représentation en « boîtes » imbriquées regroupant les espèces par attributs communs | Vertébrés ⊃ Tétrapodes ⊃ Mammifères ⊃ Primates |
| Arbre phylogénétique | Schéma en arbre montrant les liens de parenté et les ancêtres communs | Nœud « poils + mamelles » = ancêtre commun des mammifères |
| Innovation évolutive | Nouveau caractère apparu chez un ancêtre et transmis à tous ses descendants | Apparition des plumes chez un ancêtre commun aux oiseaux |
| Ancêtre commun | Espèce hypothétique dont descendent deux ou plusieurs espèces actuelles | L’ancêtre commun à l’Homme et au chimpanzé vivait il y a ~7 Ma |
Un arbre se lit de la base vers les extrémités des branches. Chaque nœud représente un ancêtre commun. Plus le nœud est récent (haut dans l’arbre), plus la parenté est proche. Les espèces actuelles sont toujours aux extrémités des branches, jamais sur le tronc.
VI. La place de l’Homme dans l’évolution
A. L’Homme est un primate
L’espèce humaine (Homo sapiens) n’échappe pas à l’évolution. Dans la classification, l’Homme est un primate classé dans le groupe des grands singes (Hominidés). Il partage avec les autres grands singes de nombreux caractères : pouce opposable, vision binoculaire, ongles plats, gros cerveau par rapport au corps.
| Groupe | Caractères partagés | Espèces incluses |
|---|---|---|
| Vertébrés | Squelette interne, colonne vertébrale | Poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères |
| Mammifères | Poils, mamelles, sang chaud | Chat, baleine, chauve-souris, Homme… |
| Primates | Pouce opposable, ongles plats, vision binoculaire | Lémuriens, singes, grands singes, Homme |
| Grands singes (Hominidés) | Absence de queue, gros cerveau, posture semi-redressée | Orang-outan, gorille, chimpanzé, Homme |
B. Parenté avec le chimpanzé
C’est avec le chimpanzé que l’Homme partage la parenté la plus étroite : environ 98,7 % d’ADN commun. Cela ne signifie pas que l’Homme descend du chimpanzé, mais que l’Homme et le chimpanzé descendent d’un ancêtre commun qui vivait il y a environ 7 millions d’années. Depuis, les deux lignées ont évolué séparément.
C. Les caractères propres à la lignée humaine
| Caractère | Détail |
|---|---|
| Bipédie permanente | L’Homme marche en permanence sur ses deux jambes (trou occipital centré sous le crâne, bassin large, pieds non préhensiles) |
| Développement cérébral | Volume crânien très élevé (~1 400 cm³ chez Homo sapiens contre ~400 cm³ chez le chimpanzé) |
| Fabrication d’outils élaborés | Du galet aménagé (Oldowayen) aux technologies modernes |
| Langage articulé | Communication complexe grâce à un appareil vocal adapté |
| Pensée symbolique | Art, sépultures, mythes — indices de conscience réflexive |
« L’Homme descend du singe » est une formulation fausse. L’Homme et les singes actuels partagent un ancêtre commun qui n’existe plus. L’Homme est un primate, classé dans le groupe des grands singes, mais il n’est pas issu d’une espèce de singe actuel.
Homo sapiens s’inscrit dans le processus de l’évolution comme toutes les autres espèces. C’est un primate du groupe des grands singes. Sa plus proche parenté est avec le chimpanzé (ancêtre commun ~7 Ma). L’Homme se distingue par la bipédie permanente, un cerveau très développé, le langage articulé et la pensée symbolique.
VII. Glossaire des définitions
Transformation des espèces au cours du temps. Les espèces actuelles dérivent d’espèces anciennes par modifications successives.
Mécanisme par lequel les individus possédant un caractère avantageux survivent mieux, se reproduisent davantage et transmettent ce caractère à leur descendance.
Modification aléatoire et spontanée de l’ADN pouvant faire apparaître un nouveau caractère héréditaire.
Modification aléatoire de la fréquence d’un caractère dans une population, sans lien avec un avantage ou un désavantage.
Ensemble d’individus qui se ressemblent, peuvent se reproduire entre eux et dont la descendance est fertile.
Ensemble d’individus de la même espèce vivant au même endroit à un moment donné.
Reste ou empreinte d’un être vivant conservé dans une roche sédimentaire.
Période de l’histoire de la Terre marquée par la disparition massive et rapide de nombreuses espèces.
Schéma en forme d’arbre représentant les liens de parenté entre les espèces. Chaque nœud correspond à un ancêtre commun.
Espèce hypothétique dont descendent deux ou plusieurs espèces. Il se situe à un nœud de l’arbre phylogénétique.
Nouveau caractère apparu chez un ancêtre et transmis à tous ses descendants. Sert de critère pour la classification.
Méthode de classement des espèces en groupes définis par des caractères hérités de l’évolution (innovations évolutives).
Last Universal Common Ancestor : dernier ancêtre commun à tous les êtres vivants, ayant vécu il y a ~3,5–3,8 milliards d’années.
Diversité du vivant à toutes ses échelles : diversité des espèces, des gènes au sein d’une espèce, et des écosystèmes.
VIII. Questions fréquentes (FAQ)
📚 Continue tes révisions de SVT 3ème
Retrouve les autres cours du programme de SVT collège :
