Biologie évolutive du développement

La synthèse de l'évolution moderne

Un intérêt renouvelé pour l'évolution du développement est venu après la synthèse évolutionniste moderne (environ 1936 à 1947). L'opinion conventionnelle était que l'evo-devo avait peu d'influence sur la synthèse évolutionniste, mais ce qui suit suggère le contraire.

Gavin de Beer

Dans Embryons et évolution (1930), Gavin de Beer souligne l'importance de l'hétérochronie, et surtout de la pédomorphose dans l'évolution.

Selon ses théories, la pédomorphose (la conservation des caractéristiques juvéniles dans la forme adulte) est importante dans l'évolution parce que les tissus juvéniles sont relativement indifférenciés et capables d'une évolution ultérieure, alors que les tissus hautement spécialisés sont moins capables de changer.

Il a également conçu l'idée de l'évolution clandestine, qui a contribué à expliquer les changements soudains dans les enregistrements fossiles qui étaient apparemment en contradiction avec la théorie gradualiste de l'évolution de Darwin.

Si une nouveauté devait évoluer progressivement dans la forme juvénile d'un animal, son développement pourrait ne pas apparaître du tout dans les archives fossiles, mais si l'espèce devait alors subir une néoténie, dans laquelle la maturité sexuelle est atteinte alors qu'elle se trouve dans une forme juvénile, alors la caractéristique apparaîtrait soudainement dans les archives fossiles, bien qu'ayant évolué progressivement.

"Dans une série de livres remarquables qui ont établi la théorie synthétique de l'évolution, l'ouvrage de Gavin de Beer, Embryologie et évolution, a été le premier et le plus court (1930 ; élargi et rebaptisé Embryons et ancêtres, 1940 ; 3e éd. 1958). En 116 pages, de Beer a fait entrer l'embryologie dans l'orthodoxie en développement... pendant plus de quarante ans, ce livre a dominé la pensée anglaise sur la relation entre ontogénie et phylogénie". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould a appelé cette approche d'explication de l'évolution comme un ajout terminal ; comme si chaque avancée évolutive était ajoutée comme une nouvelle étape en réduisant la durée des étapes plus anciennes. L'idée était basée sur l'observation de la néoténie. Elle a été étendue par l'idée plus générale de l'hétérochronie (changements dans le temps de développement) en tant que mécanisme de changement évolutif.

Neoteny et Man

Il a souvent été suggéré que l'espèce humaine est, au moins dans une certaine mesure, un exemple de néoténie. Ces caractéristiques des humains adultes sont différentes de celles des grands singes adultes, mais plus semblables à celles des jeunes singes :

Voici quelques-uns des traits néoténus chez l'homme : visage aplati, visage élargi, grand cerveau, corps glabre, visage glabre, petit nez, réduction de la crête des sourcils, petites dents, petite mâchoire supérieure (maxillaire), petite mâchoire inférieure (mandibule), minceur des os du crâne, membres proportionnellement courts par rapport à la longueur du torse, jambes plus longues que la longueur des bras, yeux plus grands et position droite.

Plus significatif encore est la façon dont les humains continuent à apprendre et à jouer dans la vie adulte, alors que chez les singes (et d'autres mammifères) ce type de comportement ne se manifeste généralement que chez les juvéniles. Cela suggère fortement que les activités de notre cerveau sont, au moins à cet égard, plus semblables à celles des singes juvéniles qu'à celles des singes adultes.

La génétique et l'evo-dévo

E.B. Lewis

L'intérêt moderne pour l'evo-devo vient de la preuve évidente que le développement est étroitement contrôlé par des systèmes génétiques spéciaux impliquant des gènes hox.

Dans une série d'expériences avec la drosophile, Edward B. Lewis a réussi à identifier un complexe de gènes dont les protéines se lient aux régions régulatrices des gènes cibles. Ces derniers activent ou répriment alors des systèmes de processus cellulaires qui accomplissent le développement final de l'organisme.

De plus, la séquence de ces gènes de contrôle montre une colinéarité : l'ordre des loci dans le chromosome est parallèle à l'ordre dans lequel les loci sont exprimés en segments le long du corps. De plus, ce groupe de gènes de contrôle maîtres programme le développement de tous les organismes supérieurs.

Chacun des gènes contient une homéobox, une séquence d'ADN remarquablement conservée, qui est similaire chez de nombreux animaux très différents. Cela suggère que le complexe lui-même est né de la duplication des gènes. Dans sa conférence sur le prix Nobel, Lewis a déclaré : "En fin de compte, les comparaisons des [complexes de contrôle] dans tout le règne animal devraient fournir une image de la façon dont les organismes, ainsi que les [gènes de contrôle] ont évolué".

En 2000, une section spéciale des Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) a été consacrée à l'evo-devo, et un numéro entier de 2005 du Journal of Experimental Zoology Part B : Molecular and Developmental Evolution a été consacré aux sujets clés de l'evo-devo que sont l'innovation évolutive et la nouveauté morphologique.