Une découverte fascinante sur les règles de l'évolution
Des biologistes ont mis en évidence que la grande majorité des caractéristiques évolutives sont apparues très tôt dans l'histoire du vivant.
Le paléobiologiste Geerat Vermeij peut les contempler pendant des heures : des coquilles de mollusques. Dans son bureau situé au deuxième étage de l'Earth and Planetary Sciences Building de l'UC Davis, elles sont disposées partout. Mais pour Vermeij, ces objets vont bien au-delà du simple attrait esthétique. Il y perçoit quelque chose de bien plus profond : des règles fondamentales qui gouvernent le déroulement de l'évolution à travers les âges.
Des principes biologiques bien définis
Dans une nouvelle étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Vermeij et sa collègue Tracy Thomson ont examiné la fréquence à laquelle les mollusques ont réellement développé de nouvelles caractéristiques corporelles. Leur conclusion est saisissante : ce phénomène était remarquablement fréquent au début, puis est devenu de plus en plus rare. En conséquence, l'évolution des mollusques est devenue au fil du temps beaucoup plus prévisible.
Vermeij ne conçoit pas l'évolution comme une succession de hasards isolés. Selon lui, des principes clairs orientent ce processus. « Il existe de véritables principes en biologie qui donnent une direction à l'histoire », explique-t-il. « Et cette direction est prévisible. D'un côté, elle est déterminée par la sélection naturelle. »
Le chercheur précise que la sélection naturelle tourne fondamentalement autour de la façon dont l'environnement façonne une espèce. Mais pour Vermeij, l'histoire ne s'arrête pas là. « D'un autre côté, nous ne devons pas sous-estimer l'importance de l'agentivité : le fait que les organismes agissent aussi activement. Et par leurs actions, ils transforment également leur environnement. »
Un rythme d'innovation qui ralentit fortement
Pour mesurer le degré de « nouveauté » des caractéristiques évolutives, les chercheurs se sont concentrés sur des traits identifiables dans les archives fossiles. Parmi ces traits figurent, par exemple, la présence d'une coquille spiralée ou d'une radula — une sorte de langue râpeuse dotée de petites dents, utilisée par de nombreux mollusques pour se nourrir.
Au total, 96 caractéristiques de ce type ont été répertoriées. Parmi elles, 24 n'ont évolué qu'une seule fois. Les 72 autres sont apparues à plusieurs reprises, dans des groupes distincts. Les chercheurs ont enregistré la première occurrence de chaque caractéristique en la rattachant aux périodes géologiques correspondantes, ce qui leur a permis de calculer la vitesse à laquelle l'évolution produisait de nouvelles solutions et d'identifier les époques les plus prolifiques.
L'émergence de nouvelles caractéristiques s'avère particulièrement intense au début de l'histoire évolutive. Durant les 96 premiers millions d'années de l'histoire des mollusques, près de la moitié de toutes les caractéristiques sont apparues : 46 traits, soit 48 % du total. Cela représente en moyenne une nouvelle caractéristique toutes les 2,1 millions d'années. Sur les 444 millions d'années suivantes, les 50 caractéristiques restantes (52 %) ont émergé, mais à un rythme bien plus lent : en moyenne une toutes les 8,9 millions d'années.
À quel point l'évolution peut-elle être prévisible ?
Ce ralentissement ne signifie pas que les mollusques ont cessé d'évoluer pour autant. Bien au contraire : le nombre d'espèces a continué d'augmenter. Les résultats montrent surtout que l'évolution tardive semble principalement tourner autour de variations sur des thèmes déjà connus. De nombreuses caractéristiques réapparaissent ultérieurement sous une forme différente, parfois plus élaborée. Mais l'émergence de traits véritablement inédits devient progressivement de plus en plus rare.
Vermeij ajoute une nuance importante : « Nous devons toujours garder à l'esprit que les caractéristiques identifiées étaient adaptées au succès au moment où elles sont apparues. Si ce n'avait pas été le cas, nous ne les aurions très probablement jamais retrouvées. »
Cette recherche dit donc quelque chose de fondamental sur la prévisibilité de l'évolution. Dans la toute première phase d'une ramification évolutive, il existe manifestement davantage d'espace pour l'émergence de caractéristiques uniques. Les espèces qui suivent s'appuient essentiellement sur ce qui existe déjà. Selon Vermeij : « Au tout début, il n'y a encore aucune tendance établie, ce qui fait que chaque événement est unique. Les choses qui surviennent ensuite ne seront pour l'essentiel qu'une répétition de ce qui a déjà eu lieu. »
