Histoire évolutive de l'œil
L'évolution de l'œil est un exemple d'organe homologue présent dans une grande variété de taxons.
Certains composants de l'œil, tels que les pigments visuels, semblent avoir une origine commune, c'est-à-dire qu'ils ont évolué une fois, avant que les animaux ne rayonnent.
Cependant, les yeux complexes et créateurs d'images ont évolué de 50 à 100 fois - en utilisant de nombreuses protéines et outils génétiques identiques pour leur construction.
Les yeux complexes semblent avoir évolué pour la première fois en quelques millions d'années, lors de l'explosion rapide de l'évolution connue sous le nom d'explosion cambrienne. Il n'y a aucune preuve de l'existence d'yeux avant le Cambrien, mais une grande diversité est évidente dans le Shale de Burgess du Cambrien moyen.
Les yeux montrent une large gamme d'adaptations pour répondre aux exigences des organismes qui les portent. Les yeux peuvent varier dans leur acuité, la gamme de longueurs d'onde qu'ils peuvent détecter, leur sensibilité à de faibles niveaux de lumière, leur capacité à détecter des mouvements ou à résoudre des objets, et s'ils peuvent discriminer des couleurs.
Les grandes étapes de l'évolution de l'œil.
L'œil d'un mollusque : le strombe géant.
Une araignée qui saute. Les araignées ont plusieurs yeux.
Cette mante religieuse a des yeux camouflés
Les escargots terrestres ont généralement deux séries de tentacules sur la tête : la paire supérieure a un œil à l'extrémité ; la paire inférieure sert à l'olfaction.
Taux d'évolution
Les premiers fossiles d'yeux sont apparus au cours de la période du Cambrien inférieur, il y a environ 540 millions d'années. Cette période a vu une explosion d'évolution apparemment rapide, surnommée "l'explosion cambrienne". Un biologiste soutient que l'évolution des yeux a déclenché une course aux armements qui a conduit à une rapide vague d'évolution.
Auparavant, les organismes pouvaient être utilisés pour la sensibilité à la lumière, mais pas pour les mouvements rapides et la navigation par la vision.
Il est difficile d'estimer la vitesse d'évolution de l'œil. Une simple modélisation, en supposant de petites mutations exposées à la sélection naturelle, montre qu'un organe sensoriel optique primitif basé sur des photopigments efficaces pourrait évoluer en un œil complexe semblable à celui d'un être humain dans environ 400 000 ans.
Les premiers stades de l'évolution de l'œil
Les premiers capteurs de lumière étaient des protéines photoréceptrices. Ce sont des points de vue, que l'on trouve chez les protistes. Les points de vue ne peuvent distinguer que la lumière de l'obscurité. C'est suffisant pour le photopériodisme et la synchronisation quotidienne des rythmes circadiens. Ils ne peuvent pas distinguer les formes ni déterminer la direction d'où vient la lumière.
On trouve des points de vue dans presque tous les grands groupes d'animaux. Le point oculaire d'Euglena, appelé stigmate, se trouve à l'avant. Son pigment rouge colore une collection de cristaux sensibles à la lumière. Avec le flagelle principal, le piétin permet à l'organisme de se déplacer en réponse à la lumière pour aider à la photosynthèse, et de prédire le jour et la nuit, la fonction principale des rythmes circadiens.
Les pigments visuels se trouvent dans le cerveau d'organismes plus complexes et on pense qu'ils jouent un rôle dans la synchronisation du frai avec les cycles lunaires. En détectant les changements subtils de l'éclairage nocturne, les organismes pourraient synchroniser la libération des spermatozoïdes et des ovules pour maximiser la probabilité de fécondation.
La vision elle-même repose sur une biochimie de base qui est commune à tous les yeux. La façon dont cette boîte à outils biochimique est utilisée pour interpréter l'environnement d'un organisme est très variable. Les yeux ont une large gamme de structures et de formes, qui ont toutes évolué assez tardivement par rapport aux protéines et aux molécules sous-jacentes.
Au niveau cellulaire, il semble y avoir deux principaux "dessins" d'yeux, l'un possédé par les protostomes (mollusques, annélides et arthropodes), l'autre par les deutérotomes (cordés et échinodermes).
Les stigmates (2) de l'euglena cachent une tache sensible à la lumière.
Pages connexes
- Les organes vestibulaires
Questions et réponses
Q : Quel est un exemple d'organe homologue ?
R : L'évolution de l'œil est un exemple d'organe homologue que possèdent de nombreux animaux.
Q : Que fait l'opsine ?
R : Les opsines contrôlent la conversion des photons en signaux électriques.
Q : Quand les yeux complexes ont-ils évolué ?
R : Les yeux complexes semblent avoir évolué pour la première fois il y a quelques millions d'années, lors de l'explosion rapide de l'évolution connue sous le nom d'explosion cambrienne.
Q : Existe-t-il des preuves de l'existence d'yeux avant la période cambrienne ?
R : Il n'existe aucune preuve de l'existence d'yeux avant le Cambrien, mais de nombreux yeux sont visibles dans les fossiles du Cambrien moyen du schiste de Burgess.
Q : Comment les yeux varient-ils d'un organisme à l'autre ?
R : Les yeux varient en termes d'acuité (précision de la vue), de sensibilité aux faibles niveaux de lumière et de capacité à détecter les mouvements ou à identifier les objets. Leur sensibilité aux longueurs d'onde détermine s'ils peuvent voir en couleurs, et quelles couleurs ils peuvent voir.
Q : Quel rôle joue la mélanopsine ?
R : La mélanopsine, une opsine présente dans la rétine des mammifères, est impliquée dans les rythmes circadiens et le réflexe pupillaire, mais pas dans la vision.
Q : Quel événement marque le début de l'évolution des yeux complexes ?
R : Les yeux complexes ont commencé à évoluer pendant la poussée rapide de l'évolution connue sous le nom d'explosion cambrienne.
