Sélection naturelle et formes aptes
En 1848, dans les forêts de Manchester, 98 % des phalènes du bouleau (Biston betularia)
avaient des ailes blanches mouchetées — parfaitement camouflées sur l’écorce claire des bouleaux.
Cinquante ans plus tard, après l’industrialisation et le dépôt de suie sur les arbres,
98 % des phalènes étaient devenus noirs.
Pas par transformation individuelle — par sélection naturelle :
les variantes noires (existantes depuis longtemps mais rares) étaient désormais moins visibles
sur les écorces noircies et donc moins prédatées.
Elles ont survécu et se sont reproduites davantage.
🎯 Objectifs de la leçon
- Expliquer le mécanisme de la sélection naturelle en 3 conditions
- Distinguer sélection directionnelle, stabilisante et disruptive
- Comprendre la sélection sexuelle comme forme particulière de sélection
- Corriger les principales idées fausses sur la sélection naturelle
📋 Plan
- Le mécanisme de la sélection naturelle
- Les trois formes de sélection naturelle
- La sélection sexuelle
- Ce que la sélection naturelle n’est pas
1. Le mécanisme de la sélection naturelle
🔑 Les trois conditions de Darwin
La sélection naturelle opère quand trois conditions sont simultanément réunies :
- Variation : les individus d’une population diffèrent phénotypiquement (taille du bec, couleur, résistance à une maladie…)
- Héritabilité : ces différences ont une composante génétique (h² > 0) et sont transmissibles aux descendants
- Sélection différentielle : certains variants se reproduisent mieux que d’autres dans l’environnement actuel (survie, accès aux ressources, choix du partenaire…)
Résultat : au fil des générations, les allèles des individus les plus aptes
deviennent plus fréquents dans la population.
Les fréquences alléliques changent → c’est l’évolution.
🦋 La sélection agit sur le phénotype, pas sur les gènes
La sélection naturelle « voit » les phénotypes, pas les génotypes directement.
Un allèle délétère récessif peut se maintenir dans une population s’il est caché
par un allèle dominant (hétérozygote) — la sélection ne peut l’éliminer que si
l’individu est homozygote et exprime le phénotype délétère.
De même, un allèle dominant avantageux se répand plus vite car il s’exprime
même chez les hétérozygotes.
La sélection filtre ce qui est « visible » (le phénotype) et modifie indirectement
les fréquences génotypiques.
2. Les trois formes de sélection naturelle
➡️ Sélection directionnelle
Elle favorise l’un des extrêmes du spectre phénotypique, déplaçant la moyenne
dans une direction.
Exemples :
- Mélanisme industriel (Biston betularia) : l’industrialisation a favorisé la forme noire au détriment de la blanche → fréquence de l’allèle noir est passée de ~2 % à ~98 % en 50 ans.
- Résistance aux antibiotiques : les bactéries résistantes sont sélectionnées → fréquence des allèles de résistance augmente.
- Becs des pinsons : lors d’une sécheresse aux Galápagos (1977), seules les grosses graines dures restaient disponibles → les pinsons à gros bec ont survécu → la taille moyenne du bec a augmenté de 10 % en une génération.
⬅️➡️ Sélection stabilisante
Elle favorise les valeurs intermédiaires et élimine les extrêmes.
C’est la forme la plus courante en environnement stable.
Exemples :
- Poids de naissance humain : les bébés très légers (poumons immatures, faible résistance aux infections) et très lourds (complications à l’accouchement) ont des taux de mortalité plus élevés → sélection vers un poids « moyen » optimal (~3,5 kg).
- Taille des poussins à l’éclosion : trop petits (manquent d’énergie) ou trop grands (sortent difficilement de l’œuf) → sélection vers une taille intermédiaire.
↔️ Sélection disruptive
Elle favorise les deux extrêmes et élimine les valeurs intermédiaires.
Rare, mais peut conduire à la spéciation sympatrique.
Exemple : les pinsons de la Jamaïque (Pyrenestes ostrinus) ont soit
un gros bec (pour briser les graines dures), soit un petit bec (pour manger les graines molles).
Les individus à bec intermédiaire exploitent mal les deux types de graines
et ont une fitness inférieure → sélection des extrêmes.
3. La sélection sexuelle
🦚 Une forme particulière de sélection
La sélection sexuelle est un sous-type de sélection naturelle
où la variation de fitness est due aux différences dans le succès de reproduction
— pas à la survie, mais à l’accès aux partenaires.
Elle peut produire des caractères apparemment « inutiles » voire « handicapants »
pour la survie, mais avantageux pour la reproduction :
- Queue du paon : lourde, visible des prédateurs, coûteuse à produire → désavantage pour la survie. Mais les femelles choisissent préférentiellement les mâles à longue queue → avantage pour la reproduction. La sélection sexuelle l’emporte sur la sélection naturelle « classique ».
- Bois du cerf élaphe : sert aux combats mâle-mâle pour l’accès aux femelles (sélection intrasexuelle). Coûteux à produire et à porter (3-5 kg d’os perdus chaque année).
- Chant des oiseaux : attire les femelles et signale la qualité génétique du mâle (sélection intersexuelle par choix du partenaire).
Darwin avait théorisé la sélection sexuelle en 1871 dans « La filiation de l’homme » —
un mécanisme distinct de la sélection naturelle « classique » (survie).
4. Ce que la sélection naturelle n’est pas
🚫 Les idées fausses à corriger
| Idée fausse (souvent entendue) | Ce qui est vrai |
|---|---|
| « La sélection naturelle produit le meilleur organisme possible » | Elle produit l’organisme qui se reproduit le plus dans l’environnement actuel. Il n’y a pas d' »optimal » absolu — juste une adéquation à un contexte donné. |
| « La sélection naturelle = survie du plus fort » | C’est une formule de Spencer, pas de Darwin. « Apte » (fit) signifie « se reproduit davantage », pas « le plus fort physiquement ». Un arbre vivace mais sans descendants est évolutivement « moins apte » qu’un plante annuelle productrices de milliers de graines. |
| « Les espèces s’adaptent pour survivre » | Les espèces ne s' »adaptent » pas activement — certains variants se reproduisent mieux que d’autres, et leurs allèles deviennent plus fréquents. Il n’y a pas de « volonté » d’adaptation. |
| « L’évolution va toujours dans le sens du progrès/de la complexité » | Les parasites intracellulaires (comme les mitochondries ancestrales) ont perdu des gènes au fil de l’évolution → simplification. La « complexité » n’est pas le but. |
| « L’humain n’est plus soumis à la sélection naturelle » | La médecine et les conditions de vie ont modifié les pressions de sélection, mais ne les ont pas éliminées. Des études récentes montrent des signaux de sélection sur des gènes liés aux maladies cardiovasculaires, à la fertilité, à l’âge à la première naissance. |
🧠 À retenir absolument
- Trois conditions : variation + héritabilité + sélection différentielle → les allèles des individus les plus aptes deviennent plus fréquents.
- Sélection directionnelle : un extrême favorisé (mélanisme industriel).
- Sélection stabilisante : valeurs intermédiaires favorisées (poids de naissance humain).
- Sélection disruptive : les deux extrêmes favorisés, les intermédiaires éliminés.
- Sélection sexuelle : variation de fitness liée au succès reproducteur (queue du paon, bois du cerf).
- « Apte » = se reproduit davantage dans l’environnement actuel — pas « le plus fort ».
❓ Questions fréquentes
La sélection naturelle peut-elle réduire la diversité génétique d’une population ?
Oui — c’est la sélection purificatrice (ou sélection négative). Elle élimine en permanence les allèles délétères dès qu’ils s’expriment dans un phénotype défavorable, réduisant leur fréquence et donc la diversité. En parallèle, la sélection directionnelle, en fixant un allèle avantageux à 100 %, élimine tous les autres allèles de ce locus — événement appelé « hitchhiking » génétique : les allèles neutres proches du gène sélectionné sont aussi éliminés par l’effet d’entrainement. C’est pourquoi les génomes de toutes les espèces montrent des régions à très faible diversité génétique — traces de balayages sélectifs récents. La diversité est un équilibre entre apport par les mutations et réduction par la sélection et la dérive.
Comment une sélection aussi simple peut-elle expliquer des structures aussi complexes que l’œil ?
L’argument classique de Darwin : chaque étape intermédiaire doit être avantageuse par rapport à l’état précédent. L’œil a évolué progressivement — on peut reconstituer les étapes : (1) tache de cellules photosensibles permettant de détecter lumière/obscurité ; (2) invagination de la tache formant une coupe → perception directionnelle de la lumière ; (3) rétrécissement de l’ouverture → meilleure résolution (« œil de fosse ») ; (4) cristallin → mise au point. Chacune de ces étapes améliore marginalement la capacité à détecter les prédateurs ou les proies → avantage sélectif à chaque étape. Des yeux à différents stades d’évolution existent aujourd’hui chez des invertébrés (de la tache pigmentaire de certains vers à l’œil perfectionné du calmar). Aucune étape ne requiert un « saut » irréalisable.
Pourquoi la queue du paon a-t-elle évolué si elle réduit la survie ?
La sélection sexuelle peut contrecarrer la sélection naturelle « de survie » quand le gain en succès reproducteur l’emporte sur la perte de survie. La théorie du « handicap » (Zahavi, 1975) propose que la queue longue est justement honnête parce qu’elle est coûteuse : seul un mâle en excellente condition génétique et physiologique peut se permettre de porter une telle queue tout en survivant. Les femelles qui choisissent les mâles à longue queue s’assurent donc que leurs fils hériteront de « bons gènes ». Ce qui compte en fitness darwinienne, c’est le nombre de descendants qui se reproduisent à leur tour — pas la longévité individuelle. Un paon à queue spectaculaire qui vit 3 ans et laisse 50 descendants vaut mieux évolutivement qu’un paon à queue modeste qui vit 10 ans et laisse 5 descendants.
L’évolution peut-elle « défaire » une adaptation si l’environnement change en sens inverse ?
Oui, et c’est bien documenté. Après la réduction des émissions de suie en Grande-Bretagne (lois sur la qualité de l’air, années 1950-1970), les écorces de bouleaux ont retrouvé leur couleur claire. La fréquence de la forme noire de Biston betularia a recommencé à diminuer — la sélection directionnelle s’est inversée. En quelques décennies, les proportions ont partiellement retrouvé leurs valeurs d’avant l’industrialisation. Ce retour en arrière est possible parce que les allèles de la forme blanche n’avaient jamais été totalement éliminés (seulement réduits à une très faible fréquence). Si l’allèle avait été fixé à 100 %, il aurait fallu attendre une nouvelle mutation — beaucoup plus lent.
La sélection naturelle agit-elle sur les groupes ou sur les individus ?
C’est un débat historique important. La théorie de la sélection de groupe (Wynne-Edwards, 1962) postulait que les animaux réduisent leur reproduction « pour le bien de l’espèce ». Cette idée a été réfutée en 1964 par W.D. Hamilton et dans les années 1970 par Richard Dawkins (« Le gène égoïste »). La sélection agit principalement sur les individus (et ultimement sur les gènes) : un individu qui « sacrifie » sa reproduction pour le groupe est rapidement remplacé par ses congénères qui se reproduisent davantage. La sélection de parentèle (Hamilton) peut cependant expliquer l’altruisme envers les proches : aider un frère (qui partage 50 % de vos gènes) à se reproduire contribue indirectement à diffuser vos propres gènes. C’est ce qui explique le comportement altruiste des abeilles ouvrières (stériles mais maintenant des sœurs avec qui elles partagent 75 % de leurs gènes).