Chapitre 4 — La biodiversité change au cours du temps · Topic 2 :
L’évolution rapide observable aujourd’hui · Leçon 2.2
En 1835, un jeune naturaliste de 26 ans débarque sur un archipel volcanique du Pacifique,
à 1 000 km des côtes de l’Équateur. Il s’appelle Charles Darwin ; le
navire s’appelle HMS Beagle ; les îles s’appellent les Galápagos. Ce
qu’il y observe — surtout chez les petits oiseaux qu’il collecte au hasard — va bouleverser toute
la biologie. Cent quarante ans plus tard, un couple de chercheurs va, sur une seule de ces îles,
filmer l’évolution en direct.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Situer historiquement le voyage de Darwin (Beagle, 1831-1836) et le rôle des Galápagos
dans sa théorie. - Définir la spéciation et distinguer isolement géographique et isolement
écologique. - Décrire la radiation adaptative des pinsons de Darwin (~15 espèces
issues d’un ancêtre commun). - Relier la forme du bec aux ressources alimentaires disponibles.
- Analyser les travaux des Grant sur l’île Daphne Major (1973-2010+) comme preuve
expérimentale d’une sélection observable en une génération.
🧭 Plan de la leçon
- Darwin, le Beagle et les Galápagos (1835).
- Une famille, quinze espèces : la radiation adaptative des pinsons.
- Bec adapté = nourriture disponible.
- Comment naît une nouvelle espèce ? Isolement et spéciation.
- Argument scientifique : 40 ans de mesures des Grant sur Daphne Major.
1. Darwin, le Beagle et les Galápagos (1835)
Charles Darwin embarque comme naturaliste sur le HMS Beagle de 1831 à
1836 pour un tour du monde scientifique. En septembre 1835, le navire arrive
aux Galápagos, un archipel volcanique de 13 îles principales situé sur l’équateur,
à environ 1 000 km de la côte de l’Équateur.
Darwin y collecte, sans y attacher d’abord grande importance, des dizaines de petits
oiseaux. De retour à Londres, l’ornithologue John Gould identifie ces spécimens comme
13 à 15 espèces distinctes, toutes apparentées, mais différant surtout par la
forme et la taille de leur bec. Darwin comprend alors qu’elles descendent
vraisemblablement d’une espèce ancestrale commune, arrivée par hasard sur ces îles
volcaniques, et qui s’est diversifiée en fonction des ressources locales. Cette réflexion nourrira
son ouvrage majeur, L’Origine des espèces (1859).
2. Une famille, quinze espèces : la radiation adaptative
Les pinsons de Darwin (famille des Thraupidés, sous-famille des Geospizinés)
regroupent environ 15 espèces présentes uniquement aux Galápagos et sur l’île
Cocos. Toutes descendent d’une seule espèce ancestrale arrivée d’Amérique du Sud
il y a environ 2 à 3 millions d’années. Cette diversification rapide, à partir d’un
ancêtre commun colonisant un milieu nouveau, s’appelle une radiation adaptative.
| Espèce | Bec | Régime alimentaire |
|---|---|---|
| Geospiza magnirostris | Épais et puissant | Grosses graines dures |
| Geospiza fortis | Moyen et robuste | Graines de taille moyenne |
| Geospiza fuliginosa | Petit et fin | Petites graines molles |
| Camarhynchus pallidus | Fin et allongé | Insectes (utilise une épine comme outil) |
| Geospiza scandens | Long et pointu | Nectar et pulpe de cactus |
| Geospiza septentrionalis | Pointu et acéré | Sang (pique d’autres oiseaux !) |
3. Bec adapté = nourriture disponible
Le principe est simple : chaque forme de bec est optimisée pour un
type de nourriture donné. Les pinsons à gros becs cassent facilement les graines dures ; les
pinsons à petit bec fin attrapent efficacement les petites graines ou les insectes. Un pinson au
« mauvais » bec pour la ressource dominante meurt plus vite… ou se reproduit moins.
Cette correspondance forme–fonction est un cas d’école d’adaptation
produite par la sélection naturelle : à chaque génération, les individus dont le bec
correspond le mieux à la nourriture disponible survivent mieux et transmettent leurs gènes. Une
seule ressource dominante (par exemple, des graines très dures pendant une sécheresse) suffit à
déplacer la moyenne de la population en quelques générations.
4. Comment naît une nouvelle espèce ? Isolement et spéciation
La spéciation est le processus par lequel une population donne naissance à
une nouvelle espèce, incapable de se reproduire avec la population d’origine. Aux Galápagos, deux
mécanismes principaux jouent :
- Isolement géographique : des populations d’une même espèce colonisent
des îles différentes. Séparées par la mer, elles ne se reproduisent plus entre elles et évoluent
indépendamment sous des pressions locales différentes. - Isolement écologique : sur une même île, des populations exploitent
des ressources différentes (graines dures vs. insectes) et finissent par ne plus s’accoupler
(chants différents, tailles différentes, saisons de reproduction différentes).
Deux populations appartiennent à des espèces différentes si, dans la nature,
elles ne s’accouplent plus, ou si leur descendance est stérile. Aux Galápagos, deux espèces de
pinsons qui vivent sur la même île peuvent parfois s’hybrider en laboratoire… mais elles ne le
font quasi jamais dans la nature, à cause du chant et de la taille
du bec, qui servent de signaux de reconnaissance entre partenaires.
Le pinson vampire (Geospiza septentrionalis) vit sur l’île Wolf, tout au nord des
Galápagos. Il picore la base des plumes des grands fous à pieds rouges pour boire leur
sang ! Ce régime bizarre viendrait à l’origine d’un comportement de toilettage des
parasites, qui a évolué vers la consommation de sang. C’est un des rares oiseaux hématophages
connus au monde.
5. Argument scientifique : 40 ans de mesures des Grant sur Daphne Major
Les Galápagos ont fourni à Darwin l’intuition ; il fallait démontrer expérimentalement que
la sélection naturelle peut vraiment modifier une population en peu de temps. C’est le pari
qu’ont tenu Peter et Rosemary Grant, biologistes britanniques de l’Université
de Princeton, en s’installant sur l’îlot volcanique de Daphne Major à partir de
1973.
Question de départ : La sélection naturelle peut-elle
modifier de façon mesurable une population de pinsons en une seule génération, en réponse à un
changement brutal de ressource ?
Protocole : De 1973 à aujourd’hui (plus de 40 ans de terrain), les
Grant capturent chaque année tous les pinsons Geospiza fortis de l’île
(population complète), les baguent et mesurent précisément leur taille, leur poids et surtout la
longueur et l’épaisseur du bec. Ils suivent aussi la disponibilité en graines.
En 1977, une sécheresse exceptionnelle détruit les petites
graines molles : il ne reste dans l’île que des graines grosses et très dures
(surtout celles du Tribulus).
Résultats observés : Les pinsons à petit bec meurent en masse (ils ne
peuvent pas casser les graines de Tribulus). Les survivants sont ceux qui possèdent un bec
plus épais et plus puissant. Chez les jeunes de la génération suivante (1978), la
profondeur moyenne du bec augmente d’environ 4 %. La sélection naturelle est
mesurée noir sur blanc, en une seule saison.
Conclusion : La sélection naturelle est un phénomène
observable, mesurable et rapide. Une pression de sélection ponctuelle (la
sécheresse) suffit à déplacer les caractères d’une population entière en une génération. Cette
étude, publiée dans Science et racontée dans The Beak of the Finch (Weiner,
1994, prix Pulitzer), reste l’exemple le mieux documenté au monde d’évolution en direct dans une
espèce sauvage.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Aux Galápagos, ~15 espèces de pinsons descendent d’un ancêtre commun arrivé il y a
2-3 Ma. Chaque espèce possède un bec adapté à une nourriture (graines dures, insectes,
cactus) : c’est une radiation adaptative. La spéciation résulte d’isolements géographique
(îles) et écologique (ressources). Peter et Rosemary Grant ont mesuré chaque année les becs de
Geospiza fortis sur Daphne Major. Après la sécheresse de 1977, seuls les gros becs ont
survécu : en une génération, la taille moyenne du bec a augmenté de ~4 %. La sélection
naturelle est donc observable en direct. »
🧠 À retenir absolument
- Darwin visite les Galápagos en 1835 à bord du Beagle ; ses
observations nourrissent L’Origine des espèces (1859). - ~15 espèces de pinsons issues d’un ancêtre commun : c’est une
radiation adaptative. - La forme du bec est adaptée à la nourriture disponible.
- La spéciation résulte d’un isolement géographique (îles) ou écologique
(ressources, chant, taille). - Peter & Rosemary Grant, sur Daphne Major (1973+), ont mesuré la sélection naturelle
en direct après la sécheresse de 1977.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi tant d’espèces sur un si petit archipel ?
Parce que chaque île constitue un milieu isolé avec ses propres ressources.
Une même espèce ancestrale, dispersée sur plusieurs îles, y a évolué indépendamment sous des
pressions locales différentes. C’est un cas typique de radiation adaptative dans un milieu
insulaire.
Darwin a-t-il tout compris pendant son voyage ?
Non ! Sur place, il ne réalise pas l’importance de ses pinsons ; il ne les étiquette
même pas systématiquement par île. C’est à Londres, deux ans plus tard, en discutant avec
l’ornithologue John Gould, qu’il comprend que ce sont des espèces distinctes issues d’un ancêtre
commun. Il lui faudra ensuite plus de 20 ans pour publier L’Origine des
espèces.
Quelle différence entre adaptation et spéciation ?
L’adaptation est une modification d’une population qui la rend mieux ajustée
à son milieu (ex : bec plus épais). La spéciation est un processus plus
long qui aboutit à une nouvelle espèce incapable de se reproduire avec l’espèce
d’origine. L’adaptation peut se produire sans spéciation ; la spéciation implique en général
des adaptations divergentes.
La sélection observée par les Grant se poursuit-elle ?
Oui. En 1983, un El Niño exceptionnellement humide favorise au contraire les petites graines
molles : la moyenne du bec diminue. L’évolution n’est donc pas à sens unique :
elle suit les fluctuations du milieu. Les Grant ont aussi documenté en 2009 la naissance d’une
lignée nouvelle (surnommée « Big Bird ») issue d’une hybridation.
Pourquoi le chant est-il important dans la spéciation ?
Le chant est appris des parents. Deux populations de pinsons qui chantent différemment
cessent de se reconnaître comme partenaires potentiels, même si elles vivent au même endroit.
Le chant devient alors une barrière comportementale à la reproduction, ce qui
accélère fortement la spéciation.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux voir d’autres exemples d’évolution rapide, ou remonter aux crises passées et à la
crise actuelle ?
- Leçon 2.1 — Résistance des moustiques aux insecticides
- Leçon 2.3 — La 6e crise biologique et l’activité humaine
- Leçon 1.2 — Les crises biologiques et les extinctions massives
Sources scientifiques : Grant P.R. & Grant B.R.,
How and Why Species Multiply : The Radiation of Darwin’s Finches, Princeton
University Press (2008) ; Weiner J., The Beak of the Finch (1994) ; Darwin C.,
L’Origine des espèces (1859) ; MNHN, dossier « Évolution ».
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.