En lui retirant un gène, on peut rendre une souris lesbienne

Une équipe de scientifiques sud-coréens a déterminé qu’en procédant à l’ablation d’un gène sur une souris femelle dès le stade embryonnaire, la souris devenue adulte repoussait les avances des mâles et recherchait la compagnie des femelles.

Ce qui est tout à fait fascinant est qu’il y a des tas d’études sur le sujet qui montrent bien la complexité bien plus grande des choses. J’avais parlé il y a quelques années des travaux de Catherine Dulac, à Harvard, qui elle aussi pouvait rendre des souris adultes lesbiennes par ablation de l’organe voméronasal . Les conclusions me semblaient beaucoup plus subtiles et intéressantes :

Plutôt que de construire un cerveau mâle ou un cerveau femelle, la nature construit un cerveau de souris, puis il y a un interrupteur dont le rôle est d’assurer que l’animal se comporte de façon conforme à son sexe.

On pourrait penser que le gène modifié par l’équipe des scientifiques sud-coréens n’est donc qu’un interrupteur parmi d’autres. Pourtant, si j’en crois le Telegraph, l’équipe en question a un tout autre point de vue, en reprenant l’idée d’un cerveau sexué pendant le développement :

The mutant female mouse underwent a slightly altered developmental programme in the brain to resemble the male brain in terms of sexual preference.

Les souris mutantes femelles suivent un pogramme de développement du cerveau légèrement altéré aboutissant à un cerveau ressemblant au cerveau mâle en termes de préférence sexuelle.

Les auteurs coréens exposent dans leur article leur paradigme comme quoi les cerveaux sont femelles par défaut et citent comme référence ce qui ressemble à un manuel pour étudiants de 2007 (pas forcément à jour sur les travaux de Dulac, donc). L’une des deux équipes se trompe forcément, mais à moins qu’ils aient été contestés -je ne suis pas ce domaine-, les résultats de Dulac paraissent bien plus forts et spectaculaires.

On a ici un exemple potentiel intéressant de rétroaction positive entre sciences et media. Le paradigme collectif actuel est que beaucoup de comportements sont en grande partie génétiquement déterminés. En conséquence, beaucoup de recherches se focalisent sur la recherche de “gènes du comportement”. Lorsque l’on découvre comme ici un gène changeant drastiquement un comportement, il est alors très tentant de penser que le paradigme implicite s’en trouve renforcé.

Or, dans ce cas précis, on a avec les études de Dulac un contre-exemple flagrant de ce paradigme, et un mécanisme alternatif très clair : le cerveau n’a pas de sexe, ce sont les stimulus internes (hormones ou phéromones) qui changent les comportements. Peu importe : les recherches sur les déterminants génétiques continuent manifestement, et les media les répercutent, sans mettre en perspective avec le contre-exemple de Dulac (c’est d’ailleurs l’une des lacunes du journalisme scientifique à l’heure d’internet que de rarement faire le suivi dans un domaine donné). La recherche comme la presse, en privilégiant certaines pistes ou certains discours tout en oubliant de spectaculaires contre-exemple scientifiques de ce qu’elles affirment, ne seraient-elles pas victimes – et le grand public avec- de leurs propres a priori idéologiques ?

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En gros, certains écolos pensent que la Terre est un peu étriquée et que la repeupler n’est pas forcément malin, compte tenu des ressources. C’est le sujet du débat de ce soir.

On peut choisir de ne pas avoir d’enfants juste parce qu’on n’aime pas ça, mais aussi pour plein de raisons politiques, comme l’envie de lutter contre la pollution des couches et tout le CO2 produit par les marmots (qui deviendront des gens et pollueront avec leur 4X4), ou parce que c’est absurde de procréer dans un monde tout niqué.
(…)

Après, il y a le moment un peu gênant où Xavier Renou, le Désobéissant, accuse tout ce beau monde de malthusianisme et dit que le problème, ce n’est pas les enfants, mais le capitalisme.

Compétition pour les ressources, Malthus, ça ne vous rappelle rien ?

In October 1838, that is, fifteen months after I had begun my systematic inquiry, I happened to read for amusement Malthus on Population, and being well prepared to appreciate the struggle for existence which everywhere goes on from long-continued observation of the habits of animals and plants, it at once struck me that under these circumstances favourable variations would tend to be preserved, and unfavourable ones to be destroyed. The results of this would be the formation of a new species. Here, then I had at last got a theory by which to work.
Charles Darwin, from his autobiography. (1876) (via)

On dit parfois (probablement à tort) que l’homme est l’animal qui a réussi à “échapper” à la sélection naturelle. Ce mouvement des non-parents offre un exemple spectaculaire de “contre” sélection naturelle : en se retirant de la compétition pour les ressources au nom de leur préservation, ces parents font en sorte justement que leur gènes ne passent pas à la génération suivante. Ou, dit autrement, rendent plus facile la transmission des gènes des autres en leur abandonnant les ressources – la dictature génétique du prolétariat ?

Un exemple tout à fait opposé est cité par John Hawks, celui de Yitta Schwartz, décédée à l’âge de 93 ans, ayant eu 200 petits-enfants et revendiquant près de 2000 descendants vivants. Hawks souligne très bien que le plus fascinant n’est pas qu’elle ait eu beaucoup d’enfants, mais que cette “tradition” se soit transmise d’une génération sur l’autre :

No, what’s surprising about huge numbers of living descendants is the correlation between generations. In these cases, the correlation is driven by religion and various social proscriptions related to religious observance.

La clé dans ces deux exemples est qu’un comportement culturel a (potentiellement) une conséquence directe sur l’évolution de la population. Si les bobos intellos (et statistiquement athées) n’ont pas d’enfants, et que les personnes très religieuses en ont pléthore tout en transmettant leurs valeurs à leurs enfants, à terme, cela signifie que toute l’humanité descendra des personnes très religieuses et sera elle-même très religieuse [1] .

(a)Moralité : libre-penseurs athées, c’est bien de faire de la propagande sur des bus, mais dans l’intérêt de votre mouvement, ce serait aussi intelligent de forniquer pour faire des enfants.

Exercice de maths niveau lycée pour finir : si vous avez un enfant, exactement 50% de vos gènes sont transmis à la génération suivante. Combien d’enfants devez-vous avoir pour que, statistiquement, disons, 80% de vos gènes passent à la génération suivante ? Si vous avez N enfants, quelle proportion de votre génome est transmise à la génération suivante ? – on ne tiendra pas compte du cas particulier des chromosomes sexuels

Ajout 21h

Jean-No signale sur la même ligne le film “Idiocracy” (qu’il avait excellement chroniqué dans ce billet)

[1] Un aspect amusant est que la corrélation a l’air de marcher dans les deux sens : les enfants de personnes de cultures différentes tendraient à être moins religieux (via @Boraz ).

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L’article d’io9 sur le sujet

La meilleure synthèse “scientifique” que j’ai lue sur le web est l’oeuvre de ces satanés geeks (mais est en anglais).

En français, on pourra lire le journal Club de Béné et nos collègues du Québec, Pascal Lapointe et Valérie Borde.


L’edito du Monde sur la question

Insiste bien sur la “personnalité” de Venter. Ajoutons cependant que si Venter est sûrement très fort, il agace surtout par sa façon de se mettre en avant, panneau dans lequel tombent les journalistes (et vraisemblablement les investisseurs). L’illustration en est offerte dans cet edito même : cette façon de réduire la biologie synthétique au bonhomme est quand même très surprenante. Pour un Venter qui “copie” un génome synthétiquement, combien de Collins ou d’Arkin qui essaient de créer de toutes pièces de nouvelles fonctions génétiques dans des bactéries ou des eucaryotes (autre paire de manche probablement) ? Rien ne dit que l’avenir soit plus dans les génomes synthétiques que dans l’approche plus classique qui consiste à “ajouter” ou “détourner” des machineries d’organismes existants.

Quelques réactions de scientifiques (I) et (II) glanées par Nature.

Deux réactions à retenir à mon avis :

This paper is an important advance. I don’t think it’s really a major breakthrough like some have claimed. What it is not is the creation of synthetic life. … What it is is for the first time a bacterial cell has been made which is controlled entirely by DNA that has been made in a test tube.
Biologist Sir Paul Nurse talks to BBC Radio 4 about the work.

Autre réaction intéressante, celle de James Collins

This is an important advance in our ability to re-engineer organisms, not make new life from scratch. Frankly, scientists don’t know enough about biology to create life. Although the Human Genome Project has expanded the parts list for cells, there is no instruction manual for putting them together to produce a living cell. It is like trying to assemble an operational jumbo jet from its parts list — impossible. Although some of us in synthetic biology have delusions of grandeur, our goals are much more modest.

Je suis toujours frappé par la façon dont est effectivement vendue la science par certains biologistes. On est passé du stade des promesses de grandeur à un stade où on fait carrément de la désinformation. Venter n’a pas créé la vie, pas plus que Gutenberg n’est un écrivain, ou l’inventeur de la photocopie couleur n’est un peintre. La performance est purement technologique : il s’agit ici de recopier le génome d’une bactérie, de le synthétiser artificiellement (mais sans véritable création de nouvelle information biologique pertinente), et de le réinjecter dans un cytoplasme contenant toute la machinerie permettant la reproduction cellulaire. Mais c’est encore la machinerie biologique de base toujours présente qui a fait le boulot.

D’une certaine manière, cette manip de Venter fait penser aux premières expériences de transfert nucléaire faites par Gurdon dans les années 60. Il s’agissait alors de prendre le noyau d’une cellule somatique, de le mettre à la place du noyau d’un oeuf fécondé. (PNAS en donne le détail sur son site ). On parlait alors de clonage, aujourd’hui on parle pour la même chose de “reprogrammation cellulaire”, voire du terme un peu pédant de “reboot” cellulaire. La différence, c’est que l’ADN introduit par Venter est “synthétique” dans la mesure où il a été synthétisé hors d’une cellule (utilisant à grande échelle des techniques aujourd’hui standards). Le point commun, c’est qu’on voit bien que l’ADN nu ici a besoin d’être injecté dans un certain environnement cellulaire pour se répliquer. Dire qu’on a créé de la vie sans vraiment comprendre tout ce qui était nécessaire et suffisant dans cet environnement cytoplasmique, sans le synthétiser artificiellement lui aussi, est un tantinet malhonnête.

On pourrait gloser longtemps sur ce que signifierait “création” dans ce contexte. Si l’on prend comme référence les premières manips de biologie 2.0, je dirais qu’il y a création lorsque l’on obtient de nouvelles fonctions, non existantes dans la nature, à partir de pièces biologiques dépareillées existantes (ou non). Collins a “créé” un interrupteur cellulaire, Elowitz et Leibler ont “créé” un oscillateur génétique. Bref, “créer” implique pour moi la conception d’un comportement émergent nouveau, où le tout est plus que la somme des parties.

Une bonne conclusion critique
encore trouvée sur io9, écrite par Athena Andreadis, professeur à l’université du Massachusets Medical School résume assez bien toutes les critiques qu’on peut faire sur le sujet :

In short, the Venter endeavor was expensive, glitzy – and banal. My advice to bioethicists is to save their energy for truly fearsome items, such as recombinant bacteria or viruses that may arise from species pushed together by abrupt dislocations of habitats. I’ve done far more “dangerous” work in my near-constant cloning than this sheep attempting to pass as a wolf… nay, a lion.

A nous autres blogueurs d’en faire de même, et en particulier de réserver notre énergie à parler de science intéressante. Juste un exemple : Oldcola s’étonne en fin de billet que personne de non initié ne sache qu’on puisse commander de l’ADN synthétique. Je ne vois pas qui d’autre que les “science” blogueurs peut faire ce travail de diffusion sur le moyen/long terme aujourd’hui (ce qui implique en particulier de faire aussi moins de “politique”, genre anti-créationniste).

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Afin de pouvoir faire un inventaire des plantes et une classification (divisio) correcte, nous devons tenter de découvrir un critère pour distinguer ce que nous appellerons “espèces”. Après de nombreuses réflexions, le critère le plus sûr me semble être qu’une espèce est capable de se perpétuer elle-même par l’intermédiaire d’une graine. Ainsi, quelle que soit la variation naturelle entre les individus d’une espèce, si elles sont issues de la graine d’une seule et même plante, elles sont des variations accidentelles et ne peuvent être distinguées comme espèces différentes. Les animaux de même peuvent différer les uns des autres mais préservent leur espèce de façon permanente; une espèce n’émerge jamais du germe d’une autre et vice versa [Historia plantarum generalis, dans le volume publié en 1686, Tome I, Libr. I, Chap. XX, page 40 (Quoted in Mayr 1982: 256)]

On le voit de façon évidente sur cette définition :

• le concept d’espèce vise fondamentalement à catégoriser
• biologiquement, il repose sur l’idée de descente commune
• la définition est auto-consistante dans une vision scientifique du monde (je n’ose dire de la création) fondamentalement fixiste où les espèces ne changent pas et où aucune nouvelle espèce ne peut apparaître

Aujourd’hui, nous conservons la notion d’espèce essentiellement pour nommer et catégoriser. Mais évidemment, Lamarck, puis Darwin nous ont dit que descente commune ne signifie pas “même catégorie”, ce qui rend cette première définition bancale et non scientifique.

Evidemment, d’une certaine façon, on ne comprend que ce que l’on peut nommer, donc on a essayé de “conserver” la notion d’espèce pour catégoriser. La définition moderne d’espèces (rappelée ici par Sirtin) repose sur le concept “d’interfécondité” : deux individus sont de la même espèce si, en gros, ils peuvent avoir une descendance fertile. Paradoxalement, cette définition me paraît presque plus bancale que la définition antique.  Pour au moins deux raisons :

• la notion d’ “avoir une descendance commune” n’est pas une relation transitive, n’est pas une “relation d’équivalence” au sens mathématique du terme. Par exemple, les cas de spéciation en anneaux montrent qu’une sous-espèce A peut se reproduire avec une sous-espèce B, B avec une sous-espèce C, sans que A ne puisse se reproduire avec C. La notion d’ancêtre commun est en fait un peu meilleure car tous les organismes vivants ont un ancêtre commun si l’on remonte assez loin
• pire, la notion actuelle d’espèce contient en fait implicitement la définition classique donnée plus haut. L’interfécondité est en fait un très mauvais critère, puisque par exemple je ne peux pas me reproduire avec la moitié de l’humanité du même sexe que moi. Or, j’ai bien envie de me catégoriser dans la même espèce que le reste de l’humanité. La seule façon scientifique de dire que nous sommes collectivement de la même espèce est d’en passer par nos ascendants (notre dernier ancêtre commun) ou nos descendants (nos enfants, eux, pourront avoir des enfants ensemble si leurs sexes sont compatibles). Bref, on retrouve  in fine la contradiction de l’ancienne définition reposant sur le fixisme dans la reproduction

Comment faire donc pour définir des catégories, des espèces?

A ce stade, je pense qu’il faut d’abord rendre grâce et hommage aux anciens : après tout, à notre échelle de temps humaine, on voit rarement une espèce se transformer en une autre. Donc une approximation “fixiste” n’est pas mauvaise en soi, voire peut se défendre comme une très bonne approximation scientifique, presque une “limite” au sens mathématique, ou une approximation “quasi-statique” au sens physique du terme. Simplement une catégorisation en espèces n’est du coup possible que sur un intervalle de temps court, à un temps donné, durant lequel un événement de spéciation n’a pas vraiment le temps de se produire. La classification en espèces, fondamentalement, ne peut s’appliquer qu’à une “tranche” de l’arbre de vivant, coupée à la même époque (approximativement). C’est une vision que je qualifierais d’”horizontale”.

Si l’on admet qu’une catégorisation en espèce n’existe que pour un temps très court, où l’on peut supposer en général sans trop d’erreur que parents et enfants relèvent de la même catégorie, certaines questions comme celle de l’appartenance de Neandertal à notre espèce n’ont pas de vraie réponse : Neandertal vivait il y a trop longtemps, à une distance dans le temps de l’ordre de grandeur d’un temps de spéciation. Les paléoanthropologues l’ont d’ailleurs implicitement compris : ne qualifient-ils pas ainsi les fossiles d’homo sapiens vieux de 200 000 ans d’hommes à “anatomie moderne”, façon de dire que s’ils nous ressemblent et s’ils sont nos ancêtres, ils ne sont pas nécessairement de notre espèce ? Pour vraiment traiter ces questions, il faut rajouter une dimension “verticale”, celle du temps de l’évolution. Et là encore, la définition classique est en fait la plus maline : elle introduit la notion d’ancêtre commun, qui est la “bonne” notion à chercher sur les temps longs pour construire les arbres phylogénétiques. Cette notion d’ancêtre commun a également l’immense avantage de ne pas se limiter aux individus (elle peut s’étendre aux gènes eux-mêmes par exemple, ce qui satisferait les tenants de la théorie du gène égoiste), et est à la base des études génétiques actuelles sur l’ADN des hominidés disparus comme Neandertal et X-Woman. Elle est aussi une notion fondamentalement “verticale”, orthogonale à la notion classique d’espèce.

Pour conclure, il s’agit donc en quelque sorte “diagonaliser” la notion d’espèce de 1636 en la séparant en deux dimensions orthogonales :

• la catégorisation classique en espèces est une direction horizontale, construites sur des échelles de temps courts sur un critère de descendance commune à quelques générations (passées et futures)
• il faut rajouter une direction “verticale” pour tenir compte des échelles de temps longues de l’évolution et construire la phylogénie

A titre d’exemple, on peut essayer de répondre à la question de notre parenté avec Neandertal :

• Neandertal ne peut  pas être de notre espèce car il ne vit pas “évolutivement” à notre époque (dimension horizontale)
• il n’était pas non plus de la même espèce que les sapiens africains avec lesquels il s’est hybridé puisqu’ils étaient trop distants en terme de dernier ancêtre commun (dimension horizontale toujours). Notons donc qu’on conserve une catégorisation plus propre qu’avec l’interfécondité pure et simple.
• les enfants des couples Neandertal-paleosapiens sont des exceptions à la règle “enfants et parents sont de la même espèce”, assumons l’exception et qualifions-les d’hybrides, i.e. littéralement moitié moitié de chaque espèce, puisque si on compare leur génome à celui de chacun de leurs parents, 50% a un ancêtre commun immédiat, 50% a un ancêtre commun très lointain. Notons alors que du coup la notion d’espèce est une notion “continue”, conforme à ce que l’on voit biologiquement dans certains cas particulier (incluant la spéciation en anneau). On est toujours dans une dimension horizontale où l’on compare les enfants à leurs parents sur la base de leurs ancêtres communs récents.
• en revanche, Neandertal appartient à la branche “verticale” définissant notre espèce puisque nous possédons tous quelques uns de ces gènes (dimension verticale). C’est cette notion verticale qu’il faut peut-être davantage creuser pour compléter efficacement et de façon scientifiquement rigoureuse la notion d’espèce.

Je ne sais pas exactement comment faire mieux que ça, mais tout commentaire est le bienvenu !

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On a tous quelque chose en nous de Neandertal (musique).

C’est la conclusion (provisoire) d’une longue histoire dont nous avons tenu la chronique regulière, ici et ailleurs. Petite FAQ maison (en essayant d’être original).


En bref, qu’est-ce qu’il se passe ?

60% du genome de l’homme de Neandertal a été séquencé par l’équipe de Svante Paabo, ainsi qu’il l’avait annoncé en Février 2009. Science publie ce génome “brouillon” dans son édition du 7 Mai 2010 . Le papier de Green et al. est remarquable en tous points (je vous en recommande la lecture très instructive d’autant qu’il est en accès libre) , mais le résultat le plus spectaculaire est que l’ADN révèle que les hommes actuels “non-africains” (statistiquement) ont tous une part relativement importante d’ascendance neandertalienne.

En quoi est-ce une longue histoire ?

D’un point de vue scientifique, c’est une conclusion formidable d’un chapitre ouvert il y a plus de 150 ans. La découverte et l’identification de ce premier fossile d’un homme non sapiens dans la vallée de Neandertal en 1856 inaugure une nouvelle discipline, la paléoanthropologie. Quasiment au même moment, Darwin publie l’Origine des Espèces et l’on comprend dorénavant que l’homme lui-même a évolué, et que Neandertal est peut-être l’un de nos ancêtres.

Puis les découvertes s’accumulent jusqu’aux années 2000, où les développements technologiques permettent de se pencher plus sérieusement sur l’ADN lui-même. Là encore, Neandertal représente un tournant : homme disparu assez récemment, dont les ossements ont pu être conservés dans des conditions de température et d’humidité idéale, Neandertal est l’un des rares hominidés dont il est possible d’extraire et d’analyser l’ADN (ou plutôt ce qu’il en reste), dans un exercice impressionnant de “paléogénomique”. C’est en 2006 que les premiers résultats d’analyses partielles d’ADN sont tombés (et nous en avions parlé ici même). Deux papiers relativement contradictoires sont alors publiés, l’un (Noonan, J. P. et al. Science 314, 1113–1118 (2006))  ne voyant aucune trace d’hybridation entre sapiens et Neandertal, l’autre (Green et al., Nature 444, 330-336 (16 November 2006)) montrant que 30% des sites analysés seraient communs entre sapiens et Neandertal, suggérant une hybridation forte entre les deux espèces.

Oui, mais ce dernier papier était erroné, n’est-ce pas ? Pourquoi devrais-je croire aujourd’hui ce qui était faux hier ?

Effectivement, le résultat spectaculaire du papier de Green et al. de 2006 s’est révélé être un artefact de contamination par de l’ADN humain moderne -difficulté que même la police scientifique a parfois du mal à contourner . Chats échaudés craignent l’eau froide : ce nouveau papier de Richard Green et collègues (notez bien que ce sont les mêmes auteurs qu’en 2006 ) prend une double voire triple précaution pour s’assurer que les nouveaux échantillons analysés sont bel et bien Neandertal “purs”. Parmi les astuces utilisées : les ossements Neandertal analysés étant femelles, ils ont cherché s’il y avait une trace de chromosome Y dans les échantillons (qui ne pourraient alors venir que d’une contamination moderne). L’un dans l’autre, ils parviennent à estimer un taux très faible de contamination moderne, de l’ordre de 0.7 %. Autrement dit, 99.3% du génome étudié dans ces nouveaux échantillons est bien “pur” néandertal, suffisamment pour faire une étude statistique sérieuse.

OK, donc si je comprends bien, on connaît maintenant grâce à cette étude une bonne partie du génome de Neandertal. Mais comment fait-on pour s’avoir s’il s’est hybridé avec nous? Comme Neandertal est un homme de toutes façons, ne doit-on pas s’attendre à ce que son génome soit très proche du nôtre ?

Bien sûr, le génome de Neandertal est très proche du génome de sapiens. La technique classique pour faire ces analyses est alors de le comparer à un génome éloigné, en l’occurence celui du chimpanzé. On utilise alors un modèle classique “d’horloge moléculaire” : on suppose que le nombre de mutations typiques par unité de temps est grosso modo constant, et en calibrant sur une date connue “paléontologiquement”, on en déduit à quel moment les espèces se sont séparées. Donc, ici, on connaît à peu près la date de séparation entre l’homme et le chimpanzé (de l’ordre de 6.5 millions d’années), on voit que le génome de Neandertal compte à peu près 8 fois moins de différences avec le génome humain qu’entre le génome humain et chimpanzé, donc on estime que Neandertal s’est séparé de l’homme à la louche il y a 825 000 ans.

Et pour l’hybridation ?

Là, l’équipe de Paabo a utilisé une astuce très sioux : quantifier la variabilité génétique humaine actuelle (par rapport au chimpanzé par exemple), et essayer de situer Neandertal par rapport à cette variabilité. Deux cas sont alors possibles :

• soit Neandertal ne s’est pas hybridé avec nous autres. Alors, Neandertal devrait être génétiquement éloigné de tous les hommes de façon approximativement égale
• soit Neandertal s’est hybridé avec une sous-population de sapiens, et certains de ses gènes sont encore présents aujourd’hui. Alors, dans ce cas, Neandertal devrait être plus proche génétiquement de certains hommes que d’autres (les descendants des hybrides). Cela marche particulièrement si cette sous-population hybride hypothétique est relativement isolée et ne s’est pas “remélangée” avec la population sapiens originale.

Green et al. montrent alors sans ambiguité que Neandertal est plus proche, statistiquement, des hommes “non africains” (en gros eurasiens) d’aujourd’hui que des Africains. On est donc dans le deuxième cas. Ergo, Neandertal s’es hybridé avec les ancêtres des non africains.

Une autre stratégie est de regarder les allèles conservés spécifiques aux populations non africaines (i.e. n’existant pas dans les populations africaines). Ces allèles sont des bons candidats pour avoir appartenu à la population ancestrale juste sortie d’Afrique. Si Neandertal s’est hybridé avec cette population ancestrale, on devrait avoir une sur-représentation d’allèles proches de Neandertal dans ce sous-groupe d’allèles. Et c’est effectivement le cas.

Quelles implications cela a-t-il sur l’histoire de l’évolution humaine et sur le modèle “Out of Africa” ?

Rappelons d’abord le modèle classique d’évolution des populations humaines, dit “Out of Africa”: sapiens serait apparu il y a environ 200 000 ans en Afrique, puis de là aurait d’abord conquis toute l’Afrique, avant de sortir d’Afrique via le Moyen-Orient et de conquérir l’Europe, l’Asie et finalement l’Amérique. Ce modèle reste globalement vrai - l’une des preuves  étant le degré de variabilité génétique en Afrique – mais le scenario doit être maintenant modulé.

Les données de Paabo montrent que les sapiens sortis d’Afrique ont pu rencontrer d’autres populations humaines plus anciennes (telles que Neandertal justement, descendant d’ erectus sorti d’Afrique bien plus tôt ) et s’hybrider avec elles. Petit raffinement : le génome de Neandertal suggère par ailleurs que le flot de gènes était unidirectionnel, des populations autochtones (en l’occurence Neandertal) aux populations colonisatrices (les sapiens émigrés).

D’un point de vue quantitatif, l’effet reste cependant faible : une personne non africaine “typique” aurait de 1 à 4 % d’ancêtres néandertaliens, le reste de ses ancêtres étant des sapiens africains. John Hawks se livre à un calcul amusant (mais sans réelle signification) : si 1% du génome des 5 milliards de non africains viennent de l’homme de Néandertal, cela fait littéralement l’équivalent de 50 millions d’hommes de Néandertal parmi nous .

Du coup, on peut se demander aussi si la même chose n’est pas arrivée plusieurs fois dans l’histoire humaine, notamment suite à la découverte récente de ce fameux nouvel hominidé non néandertalien, surnommé X-Woman. On lira par ailleurs avec intérêt à la lumière des événements récents cette vieille interview de Paabo qui se disait persuadé que les Néandertaliens avaient eu des relations sexuelles avec l’homme moderne – il connaissait probablement le résultat de sa propre étude à ce moment-, et on peut s’attendre à ce que des conclusions intéressantes sortent de l’analyse future plus complète d’X-Woman.

Mais au fait, cela signifie-t-il que Neandertal est de notre espèce ?

Au sens strict du terme, on peut maintenant dire que oui, par définition, puisqu’il y a eu hybridation interféconde. N’est-ce pas émouvant que Neandertal, considéré souvent comme l’idiot de la famille, soit desormais à la fois notre frère et ancêtre ?

Cela dit, comme je le disais dans le billet d’X-Woman, on passe petit à petit à une définition plus “génétique” et plus floue de la notion d’espèce. Il semble d’ailleurs que Paabo ne souhaite pas s’engager dans ce genre de discussions un peu strériles …

A quand un Neandertal Park ?

La séquence est trop dégradée pour faire quoi que ce soit en terme de “clonage” (en plus, depuis quand a-t-on le droit de cloner des humains ?). Et puis, quel besoin, puisqu’en définitive, on est tous un peu Neandertal !

Y a-t-il des implications plus “éthiques” ?

Avec ces histoires de génome humain et d’hybridations spécifiques à certaines populations, se posent parfois des questions un peu sensibles éthiquement. Rappelons par exemple que Bruce Lahn avait publié une étude suggérant qu’un allèle de Microcephalin, un gène spécifique au développement du cerveau, était plus spécifique aux Européens et aurait pu venir de Neandertal, ce qui lui a causé pas mal de problèmes et a finalement débouché sur un papier dans Nature assez amusant intitulé “Célébrons la diversité génétique humaine” !

De fait un blogueur scientifique traitant de ces sujets se trouvera régulièrement linké par des sites d’extrême droite, y cherchant les preuves génétiques de certaines idées. Ecrivons donc que :

• même les Eurasiens restent africains à plus de 90%, au moins
• que l’étude de Paabo montre que les gènes néandertaliens dans le génome sapiens n’ont pas été spécifiquement sélectionnés. Par exemple, microcephalin n’en fait pas partie. Bref, ils ont été fixés aléatoirement par simple dérive génétique, ils sont là simplement “par hasard”.

Terminons par une boutade : j’ai récemment eu la chance d’assister à une conférence de Tim White, l’un des découvreurs du désormais fameux Ardipithecus.  Un membre de l’audience lui a alors demandé si l’on pouvait dire quoi que ce soit sur la pigmentation et la pilosité d’Ardi. White a alors répondu la chose suivante :

Etant moi-même blanc et chauve, et ayant passé beaucoup de temps à travailler en plein soleil en Ehtiopie, je peux vous affirmer qu’Ardi était très probablement poilu et pigmenté !

Bref, même les gènes spécifiquement sélectionnés dans une sous-population humaine l’ont souvent été sur des critères environnementaux évidents …

Ajout 11 Mai

Je retombe par hasard sur cette news de Nature datant du 20 Avril relatant (déjà) des preuves d’hybridation entre sapiens et une autre espèce humaine plus ancienne, sur la base d’études de génomes actuels. Le plus intéressant est qu’il y aurait en fait eu deux épisodes d’hybridation, l’un il y a 60 000 ans au Moyen Orient (j’imagine que c’est celui trouvé par Paabo), l’autre en Extrême Orient il y a 45 000 ans, laissant des traces spécifiques dans le génome des habitants natifs de l’Océanie. Pas de papier pour l’instant, juste une communication en conférence, mais je suis sûr du coup que Nature est sur les rangs (d’autant plus qu’ils se sont faits scooper par Science sur le génome de Neandertal !).

Références
Sources images : Science magazine

Green RE and many others. 2010. A draft sequence of the Neandertal genome. Science (in press) doi:10.1126/science.1188021
Burbano HA and many others. 2010. Targeted investigation of the Neandertal genome by array-based sequence capture. Science (in press) doi:10.1126/science.1188046

En anglais :
Billet vulgarisé de Zimmer

Billet plus technique de John Hawks

En français :
Article du Monde
Article Agence Sciences presse

Billet d’Yvic

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Though social eugenics was discredited long ago, we still often think of the genome in quasi-eugenic terms. When we read about the latest discovery of a link between a gene and a disease, we imagine that we’ve learned the cause of the disease, and we may even think we’ll get a cure by fixing the gene. In other words, we conceive of the genome as a standard code: At times it may harbor dangerous mutations, but it is perfectible.

This is wrong. Our experience in fooling around with the genes of mice has taught us that many of the traits that interest us are not definite products of specific mutations but emergent phenomena arising from extremely complex interactions between genes, environment, and life experience. Most of the cures for the medical problems that torment us will probably come not from fixing particular genes but from using the genome as a window into our biology. The tools of molecular genetics allow us to discover the role of enzymes, cells, neural circuits, even entire organs; it is these higher-level systems that may offer more reliable ways to jar our system from one emergent state into another we like better.

Cela rejoint totalement la discussion d’il y a quelques mois sur l’analogie (fausse selon moi) entre informatique et génétique (épisode I, épisode II) et résume assez bien mon opinion.

Yvic dans son dernier billet rappelle que nous célébrons (presque) les 10 ans de la publication du premier génome humain. L’idée (encore pregnante dans le grand public) comme quoi la connaissance du génome allait constituer un raccourci immédiat pour comprendre toute la biologie et tout soigner est du même ordre que ce que wired qualifie de vision “quasi-eugénique” du génome. La vision biohacker l’est tout autant, je pense également qu’une tendance de fond actuelle de la “systems biology” à tout décrire purement en terme de réseaux d’interactions génétiques (à l’image de ce que fait avec talent Eric Davidson) en fait aussi partie.

Tout cela n’aurait aucune espèce d’importance si cela n’avait pas de conséquences sur les stratégies de recherche. Cette vision critiquée par wired est bien sûr héritée directement de la tradition de la recherche en génétique, qui continue aujourd’hui dans sa volonté de répertorier de façon exhaustive tous les gènes impliqués et leurs interactions dans tous les processus biologiques connus. L’espoir étant que de cette masse de données émergera un sens; c’est la biologie petabyte, la flèche de l’explication pointant vers le bas, “la fin de la théorie” défendue justement par l’editor in chief de Wired, Chris Anderson. L’exemple du décryptage du génome humain, dont on voit bien qu’il n’a pas tellement eu l’impact attendu, montre cependant les limites de cet hyper réductionnisme.

L’autre vision, c’est qu’effectivement on apprendra beaucoup plus en faisant des perturbations ciblées et en essayant de comprendre et d’analyser les comportements émergents; “More is different” et on ne pourra jamais comprendre le haut niveau en se concentrant sur le bas niveau. Une vision de la recherche, defendue aussi par des gens comme Carl Woese, qui n’a pas encore vraiment triomphé mais qui permet de voir de façon amusante un contributing editor de wired contredire implicitement son editor-in-chief .

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Du coup, on n’a aucune idée de la tête de la personne à qui pouvait appartenir cet ADN mitochondrial. Les chercheurs l’ont surnommé “X-woman”, woman car l’ADN mitochondrial est cet ADN transmis en ligne directe par votre seule maman -souvenez-vous, c’est cet ADN qui a causé des soucis à la police scientifique- et X pour l’inconnu de cette séquence d’hominidé à l’origine mystérieuse (serait-ce encore un coup des cylons ?).

Le débat en cours sur la blogosphère (et dans les papiers à venir) est le suivant : nouvelle espèce humaine or not ? Le papier lui-même ne prend pas position, parlant de lignée et pas d’espèce; Carl Zimmer et John Hawks ont écrit chacun de très bons billets là-dessus discutant la question (ici et là; John Hawks utilise le terme “Yéti” pour désigner l’hypothèse nouvelle espèce ) tandis que la revue Nature dans laquelle est publiée l’étude franchit la ligne jaune en klaxonnant et titre sur le fait qu’une nouvelle espèce humaine a été découverte par la seule analyse d’ADN.

Cette affaire est effectivement intéressante dans le sens où elle permet de réaliser à quel point la notion d’espèce est floue, surtout en paléontologie : a moins d’avoir une machine à remonter le temps, il n’y a quasiment aucune chance de pouvoir tester un critère d’interfécondité . Donc comment définir une espèce dans cas-là, comment en particulier distinguer un homo sapiens d’un autre hominidé ? Comment même être sûr qu’un homo sapiens contemporain est bien de la même espèce qu’un ancêtre Cro-Magnon ?

Classiquement, en paléontologie, les critères de classification d’espèces sont purement morphologiques. Avec les recherches de Paabo, les analyses d’ADN rentrent dans la danse et on a désormais un deuxième critère intéressant qui peut compliquer l’analyse. Pour l’instant, on n’a pas eu de grosses surprises : par exemple, Néandertal a un ADN manifestement assez différent de sapiens, tout comme sa morphologie. Mais la découverte de ce bout d’os va peut-être compliquer considérablement le tableau. Le séquençage de l’ADN nucléaire est en route, et qui sait, on va peut-être découvrir un squelette plus complet un jour ou l’autre qui va permettre de faire une analyse morphologique.
Imaginons alors quelques scénarii :

• l’ADN nucléaire a les mêmes divergences que le mitochondrial, la morphologie est différente à la fois de Néandertal et sapiens -> c’est une nouvelle espèce, un Yéti. Les critères classiques pour la classification des espèces sont saufs.
• Mais on peut avoir d’autres cas plus embêtants : si l’ADN nucléaire est proche de sapien ou Néandertal, avec cet ADN mitochondrial différent, nous voilà avec un joli changement de paradigme sur l’évolution humaine (et c’est un peu ce que John Hawks souligne dans son billet).
• Le “pire” cas serait que l’ADN nucléaire soit éloigné de sapiens et Néandertal, mais que la morphologie soit proche de l’un ou de l’autre. Là, on peut commencer à se poser des questions dans tous les sens, à la fois sur la pertinence des classifications en espèces sur la base de la morphologie, ou sur les interfécondités possibles entre hominidés, les convergences évolutives, etc…

Bref, c’est peut-être connu comme le loup blanc dans le milieu, mais le fait d’étudier ADN et morphologie en paléontologie amènera peut-être à devoir penser la notion d’espèce en considérant à la fois le génotype et le phénotype; une nouvelle définition sur cette base (voire un abandon pur et simple pour privilégier la notion de lignée) peut devenir nécessaire s’il n’y a pas d’interprétation parcimonieuse évidente des données.

Cela dit, on peut penser comme John Hawks que certaines réponses à ces questions sont déjà connues de l’équipe de Paabo, simplement que les résultats ne sont pas encore publiés :

I wonder if this is only the first shoe, and there is another left to drop? These guys know as well as I do the gene trees are not species trees, and that such an obvious point that — even though this is Nature we’re talking about — the reviewers should have caught it.
So maybe there are already hints that the autosomal comparison will fall in the same direction as the mitochondrial comparison with Neandertals: different from them, different from us.
Maybe it’s a Yeti after all.

[Un peu d'autosatisfaction pour terminer : mes prédictions 1 et 3 pour l'année 2010 dans le domaine de l'évolution se trouvent simultanément réalisées avec cette histoire ]

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La taphonomie (du grec “taphos”, enfouissement, et “nomos”, loi) est la discipline de la paléontologie qui étudie tous les processus qui interviennent après la mort d’un organisme jusqu’à sa fossilisation ainsi que la formation des gisements fossiles. (selon wikipedia)

Bref, la taphonomie, c’est la science de la décomposition du vivant, du retour à la poussière. Et un papier tout à fait amusant paru récemment dans Nature m’a permis de découvrir cette discipline et les controverses (semble-t-il houleuses) associées. Délectons nous donc d’une bonne polémique scientifique à petit goût de pourri.

Notre histoire commence semble-t-il en 2009. Mark Purnell et Philip Donoghue signent une revue dans Bioessays dans laquelle ils tapent (un peu) sur les doigts de leurs collègues paléontologues. Le motif ? La trop grande liberté d’interprétation des fossiles.

Par définition, un fossile est en effet une créature décomposée (ci-contre, pourrissement d’Amphioxus). On peut donc s’attendre à ce que certains tissus (notamment les tissus les plus mous) ne soient jamais très bien conservés, voire carrément absents d’un cadavre fossilisé. Or absence de preuve d’un organe n’est pas preuve de l’absence de cet organe : ce n’est pas parce qu’on ne voit pas un cerveau ou un coeur que l’animal en question en était dépourvu. Durnell et Donoghue reprochent en fait à certains de leurs collègues paléontologues d’extrapoler certains résultats, faisant mine d’oublier qu’on peut donc être gravement induit en erreur par certains fossiles qui auraient “perdu” certaines parties cruciales récemment évoluées.

Durnell himself, dans un article de Nature paru en ligne il y a deux semaines, persiste et signe donc en mettant en évidence le problème de façon spectaculaire et cruciale.
La figure ci-dessous (Figure 1 du papier) illustre le protocole de ce papier : il s’agit d’une étude expérimentale et quantitative de la vitesse du pourrissement de deux animaux, cousins de nous autres vertébrés supérieurs. L’arbre en haut (panneau a) est un arbre phylogénétique indiquant d’une étoile la position dans l’arbre des animaux pourris dans l’étude.

Positionné sur la branche violette gauche de l’arbre, dessiné sur en haut du panneau b, le fameux amphioxus, du groupe de céphalocordés (Taupo en avait fait l’un des héros de son quizz des créatures dégueus et bizarres), qui ressemble de loin à un poisson mais manque en réalité de tout ce qui fait le charme des vertébrés : ni coeur, ni cerveau, ni nageoires médianes (entre autres).
Plus à droite de l’arbre, un vrai vertébré, branche bleu ciel, ammocoete, dessiné en bas du panneau b avec une batterie d’organes plus familiers évolués dans notre branche du vivant, du foie au crâne…

Amphioxus comme ammocoete (tous comme nous autres humains) sont des chordés : leur embryon est doté d’une notochorde, cette structure dorsale rigide et flexible, définissant le plan global d’organisation de leur corps (qui devient chez nous autres la colonne vertébrale au cours du développement). Les traits typiques des chordés sont indiqués par un C sur les deux schémas du panneau b. Vous noterez qu’ ammocoete a d’autres traits typiques : ceux des vertébrés, indiqués par un V. La lignée d’Amphioxus s’est séparée de la nôtre bien avant l’évolution des vertébrés : c’est pour ça qu’il n’est pas doté de leurs traits caractéristiques, et qu’on pense que la structure de son corps est plus proche de celle de l’ancêtre commun des chordés.

Maintenant que se passe-t-il lorsque l’on fait pourrir ces deux animaux ? Les différents organes ne disparaissent pas aléatoirement, au contraire (et c’est fâcheux) les traits les plus “modernes”, ceux ayant évolué le plus récemment, ceux indiqués par un “V”, disparaissent en premier. A la fin des fins, lorsque tout est décomposé, ne restent que des traits très primitifs. D’un point de vue pratique, un animal qui se décompose a donc l’air de “remonter” le temps pour ressembler à son ancêtre : pour plagier une maxime célèbre de biologie, la taphonomie récapitule la phylogénie.

Imaginez donc maintenant que vous trouviez un fossile d’un animal ne présentant que des traits primitifs. A la lumière de ces résultats, comment être sûr qu’il était vraiment primitif, et pas un animal plus évolué ayant perdu des traits modernes par décomposition ? Ou, comme le dit Donhogue à Nature News:

Voilà un résultat qui va certainement ennuyer pas mal de paléontologistes qui ont interprété certains fossiles de façon plutôt légère. Un certain nombre de fossiles que nous pensions être des vertébrés primitifs sont juste bons à mettre à la poubelle et ne nous disent rien sur l’évolution des traits des vertébrés.

Ouéé, du sang, de la sueur, des larmes, du pourri, voilà une VRAIE controverse scientifique comme on les aime, ça nous change un peu des créationnistes et des climato-sceptiques …

Références

1. L’article de Nature News dont est tiré la première photo
2. Sansom, R. S., Gabbott, S. E. & Purnell, M. A. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08745 (2010).
3. Donoghue, P. C. & Purnell, M. A. BioEssays 31, 178-189 (2009). | Article | PubMed

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On peut constater la présence de deux “vortex” (ou tourbillons) de cheveux, se rencontrant au sommet de son crâne pour former une petite crête de cheveux très mimi.

Ma fille est une exception : comme je le disais dans ce billet déjà ancien , la plupart des gens n’ont qu’une seule spirale de cheveux au sommet du crâne, et environ 90% des gens ont une implantation dans le sens des aiguilles d’une montre. Cependant, il se trouve aussi qu’il y a corrélation entre l’orientation de la spirale et la latéralité : chez les gauchers, la proportion de spirales dans le sens des aiguilles d’une montre tombe à 56%. Cela signifie-t-il que ma fille sera ambidextre ? En tous cas, elle se sert beaucoup de sa main gauche.

Tout cela pose la question de la symétrie et de l’asymétrie entre les parties gauches et droites du corps. Problème biologique fascinant : membres et aspects extérieurs sont à peu près symétriques, alors que les organes internes sont asymétriques. Comment tout cela se met-il en place au cours du développement ?

Si la question la plus mystérieuse à mon sens reste celle de la symétrie du corps (notamment comment elle est maintenue au cours du développement), beaucoup de travaux se sont penchés sur les mécanismes derrière l’asymétrie interne. La brisure de symétrie gauche-droite est très précoce au cours du développement. L’une des premières manifesations claires est l’expression de gènes spécifiques au côté gauche, tels que le bien nommé gène Lefty, ou encore Nodal dont on voit l’expression ci-dessous sur plusieurs embryons de différents animaux (image tirée de pharyngula)

Si les choses ne sont pas encore très claires, il semble néanmoins que les mécanismes de mise en place de cette asymétrie gauche-droite soient essentiellement physiques. Une première hypothèse pour la stabilisation du système Lefty Nodal, serait un mécanisme de réaction-diffusion, type mécanisme de Turing [Solnica-Krezel, 2003]. Mécanisme simple en théorie probablement utilisé par l’évolution plusieurs fois dans des formations de motifs biologiques tout à fait différents [1].

Cependant, si un tel mécanisme explique l’émergence et le maintien durable de cette asymétrie (au niveau des expressions génétiques), il n’explique pas comment l’orientation interne est toujours plus ou moins la même d’un individu à l’autre – ainsi avons-nous quasiment tous notre coeur à gauche.
Cette brisure de symétrie primordiale est elle aussi définie lors du développement, et deux mécanismes physiques possibles ont été décrits :
- la mise en place précoce d’une circulation asymétrique de fluide dans l’embryon. Par exemple, chez le poisson-zèbre, on a pu observer et étudier un tourbillon de fluide dans une petite vésicule appelée vésicule de Kupffer. C’est le sens de ce tourbillon (vers la gauche ou vers la droite) qui déterminerait la future symétrie interne, en concentrant certaines protéines d’un côté de l’embryon. Ce tourbillon de fluide est contrôlé par des rotations de petits cils à l’intérieur de cette vésicule (on peut voir une vidéo des cellules ciliées chez la souris )
- de façon encore plus précoce, une série d’expériences fascinantes a montré comment l’asymétrie gauche droite était influencée par un flux d’ions hydrogènes et potassium à l’intérieur de l’embryon, créant ainsi une différence de potentiel entre la gauche et la droite [Levin et al.,2002]. Ce flux d’ions (et donc le champ électrique associé) se mettrait en place dès les premières divisions cellulaires dans l’embryon !

Plus tard au cours du développement, des mécanismes se mettent en place pour renforcer ou au contraire annihiler cette asymétrie gauche-droite définie précocement. Par exemple, on pense que l’asymétrie droite-gauche est compensée par certains mécanismes moléculaires pour assurer un développement bien symétrique : on a pu montrer qu’ en supprimant dans l’embryon l’action d’une molécule appelée acide rétinoique, les vertèbres poussent plus vite d’un côté que de l’autre, aboutissant à des embryons tordus [Vermot et Pourquié, 2005]! J’avais également parlé il y a deux ans de ces asymétries étranges dans les organes vestigiels des mammifères marins : les “jambes” vestigielles de gauche sont bien plus grandes que celles de droite.

La symétrie gauche-droite est donc un problème tout à fait fascinant, et plein de jolies questions à l’interface physique biologie. Je trouve tout à fait amusant par exemple de penser que c’est un tourbillon de fluide à l’interieur de l’embryon qui détermine l’asymétrie gauche-droite, qui se traduit in fine par une implantation en tourbillon des cheveux au sommet du crâne ! Il faut dire que par “essence”, une chiralité, c’est physiquement une orientation de tourbillon. Mais par quel mécanisme peut bien se former ce tourbillon de pilosité crânienne ? Pourquoi ma fille en a-t-elle deux ? Mystère total …

Références :

Solnica-Krezel L. (2003) Vertebrate development: taming the nodal waves. Curr Biol. 13(1):R7-9.

Nonaka S, Yoshiba S, Watanabe D, Ikeuchi S, Goto T, et al. (2005) De novo formation of left–right asymmetry by posterior tilt of nodal cilia. PLoS Biol 3(8): e268.

Levin M, Thorlin T, Robinson KR, Nogi T, Mercola M. (2002) Asymmetries in H+/K+-ATPase and cell membrane potentials comprise a very early step in left-right patterning. Cell. 111(1):77-89.

Vermot J, Pourquié O. (2005) Retinoic acid coordinates somitogenesis and left-right patterning in vertebrate embryos.Nature.435(7039):215-20.

[1] c’est probablement ce qui se passe dans les formations des plumes décrites par Taupo dans ce billet, avec le système Shh/Bmp en lieu et place de Lefty/Nodal . Il est intéressant de noter d’ailleurs que c’est un exemple potentiel de convergence évolutive pour des mécanismes de stabilisation de “patterns”. Les contraintes physiques sur l’évolution, ce n’est pas que la gravité et l’utilisation des atomes, c’est aussi que des programmes de développement peuvent avoir des similarités parce qu’il n’y a pas 36 000 manières physiques de faire des structures auto-organisées.

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On rejoint alors la vision d’un Stephen Jay Gould et de son expérience de pensée proposée dans “Wonderful Life” : si l’on remontait le temps, rembobinait l’évolution et redéroulait le processus de sélection naturelle, la vie, selon Gould, serait totalement différente de celle qu’on observe actuellement. Les biologistes appellent cela la contingence, les économistes la dépendance au sentier, le darwinisme est assimilé au gouldisme par Heams.

Heams poursuit : si on observait de la reproductibilité dans l’évolution, il faudrait trouver d’autres explications rationnelles que la seule théorie telle qu’elle existe. Or, selon Heams, une boîte de Pandore serait ouverte : repenser l’évolution serait un retour en arrière, qui favoriserait nécessairement les mouvements spiritualistes et religieux, voire créationnistes. Donc interdisons-nous cette perspective !

A ma droite, la tribune de Jean Staune en réponse qui prend Heams à contrepied. Staune commence par effectivement rappeler les théories de Simon Conway-Morris, autre paléontologue respecté (dont j’avais chroniqué le livre sur les convergences évolutives) . En résumé, Conway-Morris est en desaccord profond avec la vision de l’évolution explicitée Gould (et implicitement citée par Heams) pour une raison simple : en réalité, l’évolution a trouvé plusieurs fois les mêmes solutions, de façon reproductible. C’est ce qu’on appelle les convergences évolutives. Staune cite les exemples qui l’arrangent (pas forcément les plus clairs, et il extrapole beaucoup ), recrute lui aussi en passant Stephen Jay Gould (?) et affirme en somme que la vision qui en découle est en contradiction avec la théorie de l’évolution de Darwin, d’où le titre provocant de sa tribune. On peut regretter qu’un énoncé aussi fort ait été publié tel quel; encore une illustration que les pages des journaux ne sont peut-être pas le meilleur lieu pour parler de science.

Deux tribunes, un préjugé commun

A mon sens, malgré leurs affirmations radicalement opposées, ces deux tribunes révèlent un problème récurrent dans la vision courante de l’évolution : il y a une confusion permanente entre le fait que le hasard soit le moteur de l’évolution et le fait que les solutions trouvées par l’évolution soient elles aussi aléatoires. C’est une confusion entre le moteur et le résultat du processus.

Plus exactement, pour parler en informaticien, on peut voir le processus de sélection naturelle comme un algorithme d’optimisation (locale ou globale). Son moteur est le hasard, comme les fameux algorithmes Monte Carlo utilisés en physique. Mais cela ne veut absolument pas dire que les solutions trouvées par cet algorithme sont elles-mêmes aléatoires. Les solutions trouvées par un algorithme aléatoire (quel qu’il soit) dépendent certainement de l’algorithme, mais dépendent probablement au moins autant de l’espace des solutions possibles et de ses contraintes (physiques ou autre).

Et en réalité, les problèmes informatiques où des méthodes basées sur le hasard donnent des résultats parfaitement déterministes sont courants. L’exemple le plus classique, pour citer un biologiste fameux, est le procédé de l’aiguille de Buffon : méthode parfaitement aléatoire permettant de calculer la valeur d’un nombre parfaitement déterminé, pi. Il ne viendrait à l’idée de personne de dire que comme Buffon utilise une méthode dont le moteur est l’aléatoire, son résultat est lui-même aléatoire [1]. Pourquoi est-ce exactement ce qu’on fait à chaque fois qu’il s’agit de parler d’évolution, au point donc que dire le contraire serait être anti-darwinien ?

Evidemment, Heams a d’une certaine façon raison sur un point : si le résultat d’un processus aléatoire n’est pas lui-même aléatoire, c’est qu’on n’a pas complètement compris la nature du problème. Et alors ? En quoi cela remet-il en question la théorie de l’évolution ? L’idée de Conway-Morris est simplement que les contraintes évolutives sont parfois tellement fortes que le nombre de solutions trouvées est effectivement limité. L’aléatoire, moteur de l’évolution, est simplement canalisé par la grande force des pressions évolutives qui orientent vers un résultat. C’est certes une nouvelle affirmation scientifique, testable et falsifiable, un ajout au corpus existant, mais en quoi est-ce contradictoire avec Darwin ? Même Richard Dawkins, tête de pont publique de l’évolutionnisme athée, ne semble pas avoir de problème avec cette idée, lorsqu’il a cité récemment Conway-Morris pour précisément affirmer qu’il ne fallait pas sous-estimer les probabilités des convergences évolutives, dans une discussion sur la (possible) bipédie des aliens dont j’avais parlé ici !

Tester sereinement

Trois derniers commentaires pour finir ce billet déjà trop long :

- l’un des points importants si l’évolution est contrainte est que l’on puisse faire des prédictions sur l’évolution. Conway-Morris s’y livre dans son bouquin (de façon constestable à mon avis). Mais l’une des prédictions spectaculairement vérifiée a déjà été réalisée en 1945 par Schrodinger : dans son livre “qu’est-ce que la vie“, sur la base de considérations purement thermodynamiques (i.e. des contraintes physiques), il a prédit que l’hérédité devait se transmettre par l’intermédiaire d’un “cristal apériodique”. Prédiction largement vérifiée depuis par la découverte du code génétique encodé via l’ADN. On peut donc penser qu’une vie extraterrestre se baserait elle aussi sur un cristal apériodique (qui pourrait être tout aussi bien l’ARN ou un autre polymère apériodique), on peut aussi penser qu’un processus autocatalytique conservant l’information (i.e. la vie) nécessite l’existence de cellules pour des raisons de séparation d’information purement physiques, etc… Il n’y a donc rien de choquant, d’anti-darwinien ou d’anti-scientifique à mon avis à penser cellules, bactéries, animaux multicellulaires pour la faune extraterrestre. Entre parenthèses, l’un des critères acceptés de recherche de vie extraterrestre est une atmosphère enrichie en oxygène, du fait d’une hypothétique photosynthèse extra-terrestre, preuve qu’en réalité tout le monde fait cette hypothèse.

- quelques jours avant la publication de la tribune de Thomas Heams, on pouvait lire un peut partout que la NASA s’attendait à avoir des conclusions définitives cette année dans le sens de l’existence (passée) de la vie sur Mars (voir par exemple ce billet). Donc ces problèmes de convergence évolutive dans l’apparition de la vie et sa structure pourraient trouver une réponse rapide.

-enfin, il serait bon que tous oublient un peu leurs opinions religieuses dans ces discussions, qu’il s’agisse de Conway Morris ou des évolutionnistes athées militants.

Post Scriptum
Si vous voulez en savoir plus sur les convergences évolutives, je recommande vivement la lecture du blog SSAFT et plus particulièrement de la série “Le Mercredi on converge“.

[1] encore que ce serait intéressant de faire un sondage a priori auprès de non spécialistes.

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