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Titre de la review :

Contingence et déterminisme en évolution : rejouer de la cassette de la vie


Figure :

Fig. 1. : Designs d'expériences d'évolution expérimentale pour explorer la contingence historique dans des expériences de rejeu parallèle.

Résumé de la review :

Apres avoir énoncé son expérience de pensé, Gould regrettait qu’elle ne puisse expérimentée. Mais la biologie évolutive moderne propose désormais des plans expérimentaux afin d’y répondre. Trois approches sont majoritairement utilisées pour étudier le rôle de la contingence et du déterminisme : (i) expériences en laboratoire avec des organismes à évolution rapide ; (ii) expériences dans la nature ; et (iii) études comparatives de lignées qui ont connu des environnements similaires

Expériences d'évolution en laboratoire
Consiste à placer plusieurs populations ( identique ou non) dans des conditions contrôlées (similaires ou légèrement différentes) et regarder l’évolution des résultats qui s’en suivent. Certains modèles biologiques peuvent même être congelés et réutilisés ultérieurement permettant d’accéder a tout l’historique de l’évolution.
Trois type d’expérience découlant de ce modèle ont été utilisés pour tester la contingence et la répétabilité Fig. 1. (i) "expérience de rejeu parallèle" : populations clonales placées dans des conditions identiques (ii) " expériences de rejeu analytique » où à partir de l’expérience (i) des individus congelés sont ramenés a la vie pour déterminer la probabilité de contingence d’un évènement en particulier, afin de mettre en évidence certains changement critique dans l’évolution (iii) « expériences de différence historique », des populations clonales sont placées dans des conditions initiales similaires ou non au cours d’une première période ‘d‘accumulation de différences historiques’ puis placées dans un nouvel environnement afin d’appréhender l’effet de l’histoire sur l’évolution ultérieure.
Les différentes études analysées montrent collectivement une part variable de la contingence et de la répétabilité des résultats évolutifs. Un exemple majeur est l’évolution de la capacité à se développer sur du citrate, apparue qu’une seule fois sur les 12 populations répliquées malgré 65 000 générations, et dont les ancêtres congelés de cette lignée ont permis d’identifier la mutation à partir de la quelle l’évolution de ce résultat devenait non négligeable. Ces expériences montrent également que de petites différences historiques peuvent conduire à une divergence considérable. Ainsi, les expériences de différences historique montrent que la probabilité de convergence diminue à mesure que le temps où les populations ont été séparées est grand.
Le paysage adaptatif est directement lié avec la probabilité de répétabilité, puisqu’un paysage avec de multiples pics (plusieurs solution) permettra la fixation de plusieurs résultats contrairement à un paysage avec un pic unique.

Évolution expérimentale dans la nature
Les populations naturelles sont plus petites, avec des générations plus longues et des populations fondatrices génétiquement hétérogènes. Ainsi, il est plus probable que les réponses évolutives reposent sur une variation génétique déjà présente, plutôt que sur une variation de novo générée pendant l'expérience.

Études comparatives : Des reprises évolutives dans l'espace et dans le temps
Les espèces que nous observons aujourd’hui sont issus de milliers d’années d’évolutions et une adaptation a de large gammes d’environnements, ils constituent ainsi une expérience grandeur nature. Les convergences qui se produisent dans des lignées distinctes ont été considérées comme des preuves de la répétabilité des résultats du a la sélection naturelle et au nombre limité de voies évolutives possibles. Quelles soient sous des pressions écologiques similaires est une condition nécessaire mais non suffisante car il peut y avoir différentes solutions (ex. solutions variées contre l’herbivorie), différents phénotypes pour une même fonction ( aye-aye et pic-vert), ou les populations peuvent être coincées sur un pic ( optimum local vs optimum global). Dans ces situations, la contingence est déterminante pour le résultats évolutif.

Ce que cette review apporte au débat :

Cette review reprends les idées développées dans le livre de Losos 2017 : Improbable Destinies: How Predictable is Evolution?. Et montre la contribution de la contingence et du déterminisme dans les résultats évolutifs et met en avant les contributions au débat de 3 champs disciplinaires (l'évolution expérimentale, les résultats évolutifs in natura, et les études à l'échelle génétique.
De plus, elle reprends les améliorations récentes apportées à la définitions de la contingence. Celui-ci peut correspondre à l'imprévisibilité des résultats à partir de conditions de départ identiques ou bien à la dépendance causale de l'histoire pour un résultat. Il cite également Beatty (2017, Narrative possibility and narrative explanation) qui indique que la contingence correspond a un résultat dépend d’un évènement historique qui ne devait pas nécessairement se produire. Ainsi les changements génétiques passés (mutations stochastiques) peuvent devenir les contingences qui impactent l’évolution à venir.

Remarques sur la review :

La review indique que les études d’évo-dévo ont montré que le développement pouvait entrainer des contraintes qui peuvent empêcher ou favoriser certains résultats évolutifs témoignant de son rôle dans la contingence. Toutefois, la review indique se focaliser sur les changements génétiques bien que consciente que le développement joue un rôle dans l'évolution.

Publiée il y a plus de 6 ans par M. Barthe.
Dernière modification il y a plus de 6 ans.