Qui s'adapte aux conditions défavorables et comment? Éléments de réponse.
Les survivants de l'ouragan
Pendant l'été 2017, un groupe de chercheurs de Harvard a observé les populations de petits lézards Anolis scriptus qui vivent sur les îles Turques-et-Caïques dans les Indes occidentales. Quatre jours après leur expédition, l'archipel a été frappé par les ouragans Irma et Maria. Six semaines plus tard, les biologistes sont revenus pour recueillir de nouveaux échantillons.
Il s'est avéré que les lézards avaient significativement changé après la catastrophe naturelle: chez les survivants, les doigts des pattes étaient en moyenne plus longs, les membres supérieurs étaient plus grands, le corps était plus court, et le fémur plus réduit. Les chercheurs ont supposé que ces caractéristiques avaient permis aux reptiles de survivre à l'ouragan, et qu'à présent elles persisteraient dans les générations futures d'Anolis scriptus vivant sur l'île.
L'évolution artificielle
Ainsi, grâce à une catastrophe naturelle, les chercheurs ont observé pour la première fois la sélection naturelle à l'œuvre dans la nature. Avant cela, les processus d'adaptation des organismes vivants aux changements d'environnement et la spéciation avaient seulement été simulés artificiellement en laboratoire.
Le plus souvent, les études portaient sur les bactéries, qui se multiplient assez rapidement et dont le génome est de petite taille, ce qui permet d'étudier dans des délais assez brefs les processus qui demandent des milliers d'années chez les organismes plus complexes. L'expérience la plus connue, qui a commencé en 1988 et se poursuit à ce jour, a été organisée par un groupe de chercheurs de l'université du Michigan dirigé par le biologiste de l'évolution Richard Lenski.
En février 1988, les chercheurs ont créé douze populations d'une souche de bacille intestinal Escherichia coli (E. coli) pour les placer dans un milieu artificiel où le glucose était la seule source de nourriture. De plus, du citrate était présent dans la solution, mais E. coli ne pouvait pas s'en nourrir.
En 30 ans (plus de 68.000 générations de bacilles intestinaux se sont succédé), les bactéries de toutes les populations ont grossi et ont appris à assimiler plus efficacement les nutriments, y compris le citrate. Les mutations qui ont permis aux E. coli de s'adapter à leur milieu étaient différentes dans toutes les populations, mais elles se produisaient dans les mêmes gènes — chaque communauté bactérienne cherchait à trouver sa propre voie d'évolution.
Les dents plus solides, les têtes plus grandes
Parfois, les organismes complexes n'attendant pas des millénaires pour s'adapter aux conditions environnementales. Par exemple, les lézards Podarcis sicula, qui vivent sur une île en mer Adriatique, ont changé leur taille, la forme de leur tête et la structure de leur appareil digestif en seulement 36 ans, bien que génétiquement ils soient encore indiscernables de leurs congénères qui vivent à d'autres endroits.
En 1971, les chercheurs ont fait venir cinq couples de Podarcis sicula adultes depuis l'île Pod Kopiste sur l'île voisine Pod Mrcaru. Les conditions dans ce nouveau lieu rappelaient le milieu d'habitat habituel des Podarcis sicula, mais il n'y avait pratiquement pas de prédateurs terrestres. 30 ans plus tard, les reptiles répandus sur toute l'île se distinguaient en apparence de leurs congénères de Pod Kopiste.
Les lézards déplacés ont vu leur taille augmenter, ils ont commencé à courir moins vite (leurs membres inférieurs étaient devenus plus courts), leur tête paraissait plus grande et leurs dents plus solides, parce que sur Pod Mrcaru ils devaient se nourrir essentiellement de plantes fibreuses dures, et non d'insectes comme auparavant. A cause des changements de régime alimentaire, une nouvelle structure est apparue dans le tube gastro-intestinal: la valvule iléo-cæcale qui forme dans l'intestin une sorte de cavité de fermentation où les microbes décomposent les morceaux de nourriture végétale difficiles à digérer.
La vie sur une île rend plus intelligent
En règle générale, les animaux insulaires intéressent davantage les chercheurs que leurs homologues continentaux — l'évolution est plus rapide sur les îles. Dans un contexte d'isolement, les gros animaux rétrécissent, et les petits animaux, au contraire, grossissent — parfois très rapidement.
Parfois, la vie sur les îles apporte des avantages tout à fait inattendus. Un groupe de chercheurs international a ainsi découvert, en analysant les informations sur la taille du cerveau de 11.500 oiseaux de 1.931 espèces, que le cerveau des oiseaux insulaires était plus grand que celui des oiseaux continentaux, et que c'était le résultat de l'évolution.
Les conditions de vie sur les îles sont moins prévisibles, et en cas de détérioration de la situation il est plus difficile de migrer vers un autre endroit que sur le continent. C'est pourquoi le grand cerveau, apte à un comportement adaptatif plus complexe, sert d'avantage évolutif. Ces conclusions sont confirmées par les observations du corbeau calédonien (Corvus moneduloides),
qui sait utiliser des outils de travail et les recréer de mémoire, et du géospize pique-bois (Camarhynchus pallidus), capable d'utiliser des instruments et même de les façonner.
Les souris impossibles à empoisonner
Les conditions de vie défavorables poussent également les animaux continentaux à évoluer rapidement. C'est ce qui est arrivé aux souris qui, depuis les années 1950, étaient traquées par le poison coumaphène (ou warfarine): certains spécimens résistant à ce pesticide existaient déjà en 1964 et, en 2011, des chercheurs ont décrit une population de souris domestiques (Mus musculus domesticus) complètement insensibles au coumaphène.
Cette adaptation aussi rapide (une période de 60-70 ans est un clignement d'œil à l'échelle de l'évolution) a eu lieu grâce à la reproduction incroyablement rapide de ces rongeurs. D'après les scientifiques allemands, la résistance au poison résulte de la mutation dans le gène vkorc1 présent dans le génome de tous les mammifères et responsable du travail de la vitamine K.
Les tentatives constantes de l'homme de détruire tels ou tels parasites tournent mal en général. C'est la volonté de vaincre les infections mortelles qui a conduit à l'apparition de superbactéries résistantes aux antibiotiques, et l'aspiration à protéger les plantes des insectes à la propagation d'animaux résistant aux pesticides. En 50 ans, les chercheurs ont enregistré plus de 2.500 cas d'adaptation d'insectes-parasites aux différents poisons.
