Le Livre d'Argent

Nous sommes de nouveau vendredi, il est de nouveau l'heure de vulgariser, alors repartons pour un nouveau #VendrediVulga. Et pour cette troisième édition biologique du #Vulgadredi, après avoir parlé de l'origine de l'Origine des espèces et montré comment on range les espèces au seins de groupes plus gros (d'ailleurs, je réalise que j'ai oublié de vous donner le terme générique : si vous voulez parler d'un(e) genre/famille/ordre/etc. sans préciser à quel niveau, on utilise pour ça le mot « taxon »), on va maintenant parler du problème que pose la notion-même d'« espèce ».

Parce que oui, de base, la notion d'espèce, c'est surtout quelque chose qu'ont utilisé Aristote, puis Linné, pour essayer de classer le vivant… sauf qu'Aristote et Linné étaient tous les deux convaincus que les formes de vie restaient globalement inchangées au fil du temps. Vu qu'on sait maintenant que ce n'est pas le cas, évidemment, continuer à utiliser une notion fixiste peut nous poser quelques soucis. On va donc détailler ça en seize pouets (tiens, ça pourrait devenir une habitude).

Mais avant, comme ça pourrait aidé d'avoir jeté un œil au thread de la semaine dernière, le voici : https://fadrienn.irlnc.org/notice/Ayq6HnZA7DBl1vwY2S

2/16 Alors, déjà, comment on défini une espèce, au juste ? Ben ç'n'est pas évident, et il y a eu un certain nombre de définitions différentes au fil du temps. Mais l'idée générale qui en ressort est plutôt simple, si on reprend notre représentation de l'histoire du vivant sous forme d'arbre : une espèce, c'est le bout de branche qu'on trouve entre deux séparations.

Une espèce apparaît au moment où sa branche se détache de celle d'une autre espèce, et va se prolonger soit jusqu'à extinction complète de tous les individus (l'espèce Rex du genre Tyrannosaurus, par exemple, est a priori complètement éteinte de nos jours, à part peut-être sur Isla Nublar, et n'a pas laissé de descendants), soit jusqu'à ce qu'un nouvel embranchement se forme et donc que deux espèces différentes se séparent l'une de l'autre.

3/16 Du coup, quelle sorte d'événement provoque la séparation de deux branches, ce phénomène qu'on appelle une « spéciation » ? Le moteur de base est celui de l'évolution elle-même : l'apparition aléatoire de mutations, qui font apparaître des caractéristiques nouvelles chez les individus chez qui elles se produisent.

Mais comme on l'a vu dans les threads précédents, si une mutation est avantageuse, elle va tendre à se répandre, au fil des générations, à l'ensemble de la population. Pour qu'une mutation bénéfique se propage d'un côté mais pas de l'autre, il va donc falloir deux populations séparées.

4/16 Dans un grand nombre des cas, une espèce se sépare donc en deux quand les individus qui la composent se retrouve physiquement séparés, par exemple parce parce qu'un groupe a atteint une île voisine et ne peut plus revenir sur le continent : leur histoire évolutive va donc diverger au fil du temps de celle des autres individus.

Évidemment, je prends ici l'exemple d'une île parce que pas mal de cas bien documentés se sont produit dans ce type de situation. On peut notamment mentionner les souris amenés par les navires humains jusqu'à l'île de Madère, qui y ont assez rapidement formé une espèce spécifique ; mais on verra aussi un autre exemple assez connu un peu plus bas.

5/16 Mais justement : à partir de quel point les différences entre les deux groupes séparées s'accumulent suffisamment pour qu'on considère qu'ils sont devenus deux espèces distinctes ? Le critère qu'on utilise principalement de nos jours, c'est celui de l'interfécondité : si un mâle de la population A peut se reproduire avec une femelle de la population B, ou inversement, les deux populations forment encore une même espèce. Lorsque ce n'est plus possible, on a deux espèces séparées.

Cela peut prendre un temps assez variable, qui va dépendre notamment de la vitesse de reproduction de l'espèce. S'il a suffi de quelques siècles pour les souris de Madère, par exemple, les êtres humains d'Afrique et d'Eurasie ont été assez nettement séparés de ceux installés sur le continent américain pendant plusieurs millénaires, et pourtant nous formons toujours une même espèce, au sein de laquelle la moyenne des différences entre les différents groupes reste moindre que celle des individus au sein de ces groupes.

6/16 Ce critère d'interfécondité a été notamment proposé par Ernst Mayr, un des biologistes les plus influents du vingtième siècle, qui était convaincu que la notion d'espèce correspondait à une réalité de la nature, quelque chose qui existe ailleurs que dans nos têtes (on appelle cette position « réalisme », mais attention avec ce terme car il veut dire plein de choses différentes selon le contexte).

Le point de vue majoritaire de nos jours à ce sujet est plutôt le « nominalisme », donc l'idée que les espèces ne sont que des noms qu'on donne pour s'y retrouver, sans existence réelle. Point de vue que je partage donc, vous l'aurez compris, mais sur ce genre de questions et vu qu'on est aussi #VendrediLecture, je vais vous renvoyer vers « Descendons-nous de Darwin ? », un petit livre de Guillaume Lecointre qui présente assez bien pas mal des changements de points de vue qui se sont opérés dans la biologie actuelle.

7/16 On va par contre parler plus en détails de quelques soucis que pose la notion d'espèce parce que, comme on l'a vu la semaine dernière, dès qu'on essaye de faire des cases un peu trop strictes, la réalité a vite fait de nous présenter des choses qui ne rentrent pas bien dedans. Par exemple, nous percevons le tigre et le lion comme deux espèces assez clairement distinctes (même si elles font partie du même genre : on les nomme Panthera tigris et Panthera leo).

Leurs aires de répartition sont d'ailleurs globalement séparées : s'il existe une petite région d'Asie où on trouve encore des lions, ceux-ci sont aujourd'hui très largement africains (ça n'a pas toujours été le cas : il y avait encore des lions en Europe pendant l'antiquité !), tandis que les tigres, eux, sont exclusivement asiatiques. Et pourtant, certaines hybridations entre les deux peuvent donner des descendants, ce qui montre que les deux espèces ne sont pas encore complètement séparées.

On pourrait aussi mentionner le cas du cheval et de l'âne (où là les hybrides ne sont pas fertiles, donc la séparation est plus nette), mais ça, c'est @gee qui en parle le mieux : https://grisebouille.net/etats-dane/

8/16 Mais il y a aussi des cas pas mal plus complexes. On va par exemple évidemment mentionner les pinsons de Darwin, un groupe d'espèces d'oiseaux de l'archipel des Galápagos que notre cher Charles avait étudié lors de son voyage autour du monde à bord du HMS Beagle, voyage au cours duquel il récoltera les données qui lui serviront par la suite à élaborer les premiers jets de ses travaux sur la sélection naturelle.

Darwin avait remarqué à l'époque que les différentes populations d'oiseaux que compte cet archipel étaient très semblables entre elles, mais avec quelques différences anatomiques notables, telles que la taille et la forme du bec, laissant soupçonner des différences dans leur modes d'alimentation. Or, ces populations vivent sur des îles différentes de l'archipel, et ont peu de contacts les unes avec les autres : c'est donc encore une fois l'isolement géographique qui conduit ces différences à se former entre les groupes.

9/16 Mais des travaux menés bien après Darwin ont montré un détail assez intéressant : comme le tigre et lion, ces espèces ne sont pas encore complètement différenciées. Un oiseau d'une de ces îles peut encore assez souvent se reproduire avec un oiseau d'une île voisine, qui lui-même peut se reproduire avec un oiseau des îles situées encore un peu plus loin, etc.

Mais le point intéressant est surtout que cette interfécondité a une portée limitée : les oiseaux situés à un bout de l'archipel ne peuvent plus se reproduire avec ceux situés tout à l'autre bout, quand bien même les étapes intermédiaires restent possibles. On a donc ici un gradient de reproductibilité, où il n'est pas évident de décider comment placer les limites.

10/16 On voit donc que, même chez les animaux, cette notion d'espèce définie par l'interfécondité ne marche pas toujours si bien que ça. Et c'est encore pire quand on va voir dans d'autres parties de l'arbre du vivant. On peut parler par exemple des végétaux, même si je vais éviter de trop rentrer dans les détails parce que je m'y connais beaucoup moins (d'où le fait que j'ai parlé davantage d'Aristote que de Théopraste dans le thread de la semaine dernière, sans doute).

Il semble en tout cas que l'hybridation entre plusieurs espèces soit beaucoup plus courante chez les végétaux, et qu'elle puisse même concerner des espèces de genres différents, ce qui, on va le dire, fiche un peu le bazar dans la classification classique où deux genres différents sont censés être quand même pas mal différenciés. Il arrive même que ces hybridations donnent naissance à une nouvelle espèce, distincte des deux espèces parentes.

11/16 Ce phénomène de « spéciation par hybridation » a longtemps semblé assez improbable, mais l'essor des analyses génétiques depuis les années 1990 semble avoir montré qu'il était en fait relativement courant chez les végétaux, et pouvait même survenir, même si beaucoup moins souvent, chez les animaux. Bon, la plupart des cas recensés chez les animaux sont des papillons, mais ça a pu arriver aussi, de façon exceptionnelle, chez des vertébrés.

Ce n'est toujours pas ce qui va nous faire arriver des griffons, chimères et autres mélanges improbables de la mythologie dans notre vrai monde, comme j'en parlais la semaine dernière, mais ça nous rappelle au moins que la biologie peut parfois être beaucoup plus créative que notre imagination.

Même si notre imagination se défend bien aussi, surtout sous les crayons de @davidrevoy : https://framapiaf.org/@davidrevoy/115339677157607542

12/16 Mais les animaux et les végétaux ont en commun d'avoir une reproduction sexuée, où pour fabriquer un nouvel individu, il faut croiser le matériel génétique de deux autres individus. Enfin, plus ou moins, parce que ça aussi ça peut être plus compliqué que ça : dans certaines espèces, les femelles peuvent aussi se reproduire par parthénogenèse, sans l'intervention d'un mâle.

Et on peut d'ailleurs aussi noter que cette distinction entre mâles et femelles à la fois chez les plantes et les animaux est un exemple de convergence évolutive : les champignons, qui sont évolutivement plus proche des animaux qu'eux ou les animaux de le sont des plantes, pratiquent une reproduction sexuée aussi, mais avec un nombre de « types sexuels » sacrément plus grand que juste deux.

Et même chez les animaux, y a des cas assez particuliers, par exemple celui que nous présentait @adelinedurandm il y a quelques semaines : https://oc.todon.fr/@adelinedurandm/115220424053383030

13/16 Mais les animaux et les végétaux, disais-je avant d'être interrompu par moi-même, ont en commun d'avoir principalement une reproduction sexuée, où pour fabriquer un nouvel individu, il faut croiser le matériel génétique de deux autres individus. Évidemment, ça facilite le fait de définir une espèce par l'interfécondité. Ce n'est pourtant pas le cas de tous les êtres vivants !

Les bactéries, ces êtres unicellulaires qui forment l'un des trois grands domaines du monde vivant, se reproduisent par division cellulaire, comme le font les cellules de notre organisme (l'image d'illustration ne présente d'ailleurs pas des bactéries, lisez l'alt-text). C'est-à-dire qu'une bactérie, seule, va copier tout son matériel interne, notamment le matériel génétique, puis se séparer en deux. Elle se multiplie en se divisant, faisant par là un pied de nez aux mathématiques.

14/16 Mécaniquement, donc, chaque reproduction bactérienne est une séparation irrémédiable entre deux branches de l'arbre du vivant. Bon, on pourrait considérer que cette division se fait principalement à l'identique, et que deux individus rigoureusement identiques peuvent être comptés au sein d'une même espèce, malgré tout. Mais là encore, les mutations apparaissent graduellement au fil des générations, nous faisant nous poser la question d'à quel endroit placer la limite.

Et ça devient encore plus complexe quand on se rend compte que certaines bactéries sont capables de modifier leur code génétique au cours de leur vie, sans avoir besoin de se reproduire pour ça, à partir de molécules d'ADN trouvées dans leur environnement ou échangé, via leurs pilus, avec d'autres bactéries, possiblement de souches très différentes. Difficile, donc, de définir une notion d'« espèce » qui tienne vraiment la route dans ces conditions.

15/16 Comme pas mal d'autres choses, donc, la notion d'« espèce » est une notion pratique qu'on utilise pour satisfaire notre besoin de ranger les objets dans des tiroirs séparés, mais en vrai, dès qu'on essaye d'aller voir dans le détail, c'est difficile de trouver une définition qui marche vraiment dans tous les cas.

Comme j'en parlais dans ma vidéo sur les mécanismes de l'évolution, la biologie a ceci de particulier par rapport aux autres domaines où la théorie de l'évolution peut s'appliquer que le mécanisme de reproduction lui-même peut y évoluer avec le temps, ce qui, forcément, rend le bazar encore plus bazardesque.

Je vous ai déjà donné le lien plusieurs fois, mais bon, si jamais, la vidéo est là : https://skeptikon.fr/videos/watch/20f8140e-2197-41ae-b033-86fc69b059f9

16/16 Donc, voilà, ce n'est pas pour autant qu'il faut abandonner complètement cette notion d'espèces, ça reste pratique et pas trop trop faux dans pas mal de cas, mais il faut garder en tête qu'il y a un certain décalage entre notre façon d'appréhender le monde et la réalité du monde en question. Et que c'est généralement assez fascinant, d'ailleurs.

Ceci étant dit, pour les gens parmi vous qui seront sur #Lannion ce week-end, n'hésitez pas à passer aux Ursulines, j'y serai tout l'après-midi demain et dimanche (et lundi toute la journée, mais c'est seulement pour les scolaires) sur le stand du Planétarium pour la #FêteDeLaScience, pour parler de ce à quoi on peut s'attendre question vie extraterrestre. #FDS2025