Sélection naturelle

Une forme sombre de la phalène du bouleau fut découverte en Grande-Bretagne en 1811. Au cours des 150 années suivantes, elle se répandit dans les bois couverts de suie.

La phalène du bouleau

La phalène du bouleau, Biston betularia, se repose sur les troncs pendant la journée. Jusqu'aux années 1800, la plupart des phalènes britanniques étaient claires, mouchetées de gris et de blanc : cette forme est appelée typica. En 1811, une forme sombre, carbonaria, fut découverte pour la première fois en Grande-Bretagne. Au cours des 150 années suivantes, elle se répandit rapidement dans les régions où les fumées d'usines avaient noirci les arbres, tandis que la forme claire restait plus fréquente dans les campagnes non polluées. Des croisements avaient montré que la couleur dépend d'un seul gène, avec un allèle clair et un allèle sombre.

Dans les années 1950, Bernard Kettlewell testa l'idée que les oiseaux exerçaient cette sélection. Il marqua des centaines de phalènes claires et sombres, les relâcha dans des bois et tenta de les recapturer deux jours plus tard avec des pièges lumineux. Dans les bois pollués, une plus grande proportion de phalènes sombres revint ; dans les bois non pollués, les claires furent proportionnellement plus nombreuses. Les phalènes qui se confondaient avec leur support étaient moins souvent mangées. Ce même phénomène d'assombrissement des animaux en milieu pollué, appelé mélanisme industriel, a été observé chez d'autres espèces.

Comment fonctionne l'expérience

L'expérience utilise des coléoptères fictifs de cinq teintes, numérotées de 0 (pâle) à 4 (noir), sur une écorce ayant l'une de ces cinq teintes. À chaque génération, chaque coléoptère a une probabilité de survie de 1 − pression × (écart ÷ 4), où l'écart est le nombre de teintes qui le sépare de l'écorce. Avec une pression de 50 pour cent sur une écorce noire de suie (teinte 4), un coléoptère noir a un écart de 0 et survit toujours. Un coléoptère intermédiaire (teinte 2) survit dans 1 − 0.5 × 2 ÷ 4 = 75 pour cent des cas, et un coléoptère pâle dans 50 pour cent des cas. Les survivants se reproduisent ensuite jusqu'à retrouver 100 individus. Chaque petit reçoit la teinte de son parent, sauf si une mutation le rend d'une teinte plus claire ou plus foncée, avec la probabilité indiquée par le taux de mutation. Ces chiffres sont inventés pour l'apprentissage, mais le raisonnement est le même que pour les phalènes.

Fais plusieurs essais. Avec une pression de 0, la couleur n'a aucune importance et rien ne pousse la population dans une direction. Avec une pression de 100 pour cent et un taux de mutation de 0, une population sans coléoptères de la bonne teinte ne peut atteindre que la teinte la plus proche qu'elle possède déjà : la sélection ne peut agir que sur la variation existante. Augmente un peu le taux de mutation : de nouvelles teintes apparaissent régulièrement, et la population peut se rapprocher pas à pas de l'écorce. Remplace ensuite l'écorce noire de suie par une écorce pâle et observe la vitesse du retour.

Pinsons et bactéries

Sur l'île de Daphne Major, aux Galápagos, Peter et Rosemary Grant et leurs collègues mesurent des pinsons année après année. La hauteur du bec du géospize à bec moyen varie et se transmet aux descendants. Après les fortes pluies d'un épisode El Niño, les petites graines tendres abondaient, tandis que les grosses graines dures consommées par les oiseaux à gros bec étaient rares. Les oiseaux à petit bec survécurent et se reproduisirent mieux ; les années suivantes, la taille moyenne du bec dans la population diminua. Lorsque les grosses graines revinrent à partir de 1987, la tendance s'arrêta. Aucun oiseau n'avait changé de bec au cours de sa vie : la moyenne avait changé selon les oiseaux qui avaient laissé des petits.

Les bactéries montrent la même chose bien plus vite. Lorsqu'on utilise un antibiotique, les bactéries dépourvues de gène de résistance meurent, tandis que les quelques bactéries qui le possèdent survivent et se divisent : la population devient résistante. Des expériences ont montré que l'antibiotique ne provoque pas les mutations de résistance ; la variation existait déjà, souvent à faible fréquence. L'évolution n'a pas non plus de but. Un caractère avantageux aujourd'hui peut devenir gênant demain si le milieu change. La sélection naturelle ne favorise que ce qui fonctionne dans le lieu et à l'époque où vit l'organisme. Le hasard compte aussi : une phalène parfaitement camouflée peut être frappée par une branche qui tombe. La sélection se mesure en moyenne sur de nombreux individus.