29+ Preuves de la macroévolution : Partie 3

Précédent

Table des matières

Suivant

Le principe de l'opportunisme évolutif est étroitement lié à l'histoire évolutive et aux effets du hasard (certains auteurs se réfèrent au concept d'opportunisme sous le nom de « principe de continuité ») (Crick 1968). La descendance avec modification progressive signifie que les nouveaux organismes ne peuvent utiliser et modifier que ce qui leur est initialement donné ; ils sont esclaves de leur histoire. Les nouvelles structures et fonctions doivent être recrutées à partir de structures précédentes et plus anciennes (Futuyma 1998, pp. 110, 671-674). C'est parce que les structures, contrairement aux fonctions, sont strictement héritées. La véritable nouveauté structurelle sans précédent devrait être très rare. Cela impose des contraintes extrêmes sur les chemins possibles de l'évolution, comme Huxley l'a bien noté dans la citation ci-dessus.

Prédiction 3.1 : Parahomologie anatomique

"Que les eaux", dit-on, "engendrent abondamment des créatures vivantes qui se meuvent et des oiseaux qui peuvent voler au-dessus de la terre dans le firmament ouvert des cieux." Pourquoi les eaux donnent-elles naissance aussi aux oiseaux ? Parce qu'il existe, pour ainsi dire, un lien de parenté entre les créatures qui volent et celles qui nagent. De la même manière que les poissons coupent les eaux, en utilisant leurs nageoires pour les porter en avant et leurs queues pour diriger leurs mouvements en rond et en ligne droite, nous voyons les oiseaux flotter dans l'air grâce à l'aide de leurs ailes. Tous deux dotés de la propriété de nager, leur dérivation commune des eaux les a rendus d'une même famille.

– Saint Basile, Évêque de Césarée, 329-379 apr. J.-C. tiré de Le Hexaéméron : Homélie VIII. - La Création des Oiseaux et des Animaux Aquatiques. constituant l'une des premières inférences connues sur la descendance commune à partir de la similarité biostructurale.

Une conséquence majeure de la contrainte du gradualisme est l'existence prédite de la parahomologie. La parahomologie, tel que le terme est utilisé ici, désigne une similitude de structure malgré une différence de fonction. Lorsqu'une espèce se divise en deux espèces, l'une ou les deux peuvent acquérir de nouvelles fonctions. Puisque les nouvelles espèces doivent recruter et modifier des structures préexistantes pour accomplir ces nouvelles fonctions, la même structure partagée par ces deux espèces exercera désormais une fonction différente dans chacune des deux espèces. C'est la parahomologie. Il en découle que les structures parahomologues ont une histoire qui devrait être explicable à partir d'autres lignes de preuves évolutives, puisque les caractères dérivés (ce que sont désormais ces nouvelles fonctions et structures) se sont développés à partir de structures plus primitives (c'est-à-dire plus anciennes). Par conséquent, des prédictions détaillées et explicites peuvent être faites concernant les morphologies possibles des fossiles intermédiaires.

Figure 3.1.1. Comparaison des membres antérieurs de divers parents des oiseaux modernes. Membres antérieurs de (A) Ornitholestes, un dinosaure théropode, (B) Archaeopteryx, (C) Sinornis, un oiseau archaïque du Crétacé inférieur, et (D) l'aile d'un poulet moderne (modifié à partir de Carroll 1988, p. 340 ; Carroll 1997, p. 309).

Confirmation :

Il existe des exemples innombrables de parahomologie chez les espèces vivantes et éteintes : les mêmes os, dans les mêmes positions relatives, sont utilisés dans les mains des primates, les ailes des chauves-souris, les ailes des oiseaux, les ailes des ptérosaures, les nageoires des baleines et des pingouins, les pattes des chevaux, les membres antérieurs fouisseurs des taupes et les pattes palmées des amphibiens. Tous ces caractères possèdent des structures similaires qui remplissent des fonctions variées. L'arbre phylogénétique standard explique pourquoi ces espèces possèdent ces mêmes structures, c'est-à-dire qu'elles ont des ancêtres communs qui avaient ces structures. C'est la conclusion soutenue par l'arbre phylogénétique, même si ces caractères parahomologues n'ont pas été utilisés pour regrouper ces espèces. Vus objectivement, ces résultats sont vraiment remarquables, car seuls les caractères dérivés partagés, qui ont la même structure et la même fonction, déterminent quelles espèces sont regroupées dans une phylogénie (voir l'explication de la méthodologie cladistique pour plus de détails).

De plus, des preuves indépendantes issues du registre fossile ont confirmé que de nombreuses structures découlent d'autres structures. Le registre fossile montre une progression chronologique générale de formes intermédiaires entre les dinosaures théropodes et les oiseaux modernes, dans laquelle les structures des théropodes ont été modifiées en structures d'oiseaux modernes (Carroll 1988; Carroll 1997; Sereno 1999). Cette série est illustrée par Eoraptor (~230 Ma), les Herrerasauridae (~230-210 Ma), les Ceratosauria (~220-65 Ma), les Allosauroidea (180-90 Ma), les Deinonychosauria (150-65 Ma), Archaeopteryx (~150 Ma), les Confuciusornithidae (145 Ma), les Enantiornithes (145 Ma-65 Ma) et les Euornithes (65 Ma-récents) (Sereno 1999). La figure 3.1.1 montre les membres antérieurs de quatre intermédiaires représentatifs de la lignée aviaire (Carroll 1988, p. 340; Carroll 1997, p. 309).

Falsification potentielle :

Le registre fossile pourrait montrer une progression chronologique dans laquelle les ailes des oiseaux seraient progressivement transformées en bras reptiliens ; cependant, c'est l'inverse qui est le cas. De plus, une forte réfutation consisterait à démontrer positivement que les structures primitives des ancêtres prédits d'un organisme ne pourraient pas raisonnablement être modifiées en structures dérivées de l'organisme moderne. Un exemple clairement fantaisiste, bien que tout à fait sérieux, est l'impossibilité macroévolutrice de trouver jamais un animal tel qu'un Pégase. Étant donné qu'un Pégase serait un mammifère étroitement lié au cheval, ses ailes seraient considérées comme des caractères dérivés. Cependant, les ailes du Pégase ne peuvent pas être des modifications des structures de ses ancêtres, car les ancêtres prédits immédiats des Pégases et des chevaux n'avaient aucune structure possible à modifier (Futuyma 1998, p. 110).

Par analogie, nous prédisons que nous ne devrions jamais trouver d'oiseaux possédant à la fois des ailes et des bras, ou des mollusques abritant des chloroplastes, même si ces structures pourraient être très utiles pour ces organismes. De manière équivalente, ce serait une forte réfutation si l'arbre phylogénétique ne présentait aucune continuité structurelle, mais plutôt une continuité fonctionnelle ou aucune continuité reconnaissable de quelque sorte que ce soit. Voir également la réfutation pour la prédiction 3.4.

Prédiction 3.2 : Parahomologie moléculaire

Le concept de parahomologie s'applique également aussi bien aux structures macroscopiques des organismes qu'aux structures au niveau moléculaire.

Confirmation :

Au niveau moléculaire, l'existence de la parahomologie est tout à fait impressionnante. De nombreuses protéines de fonctions très différentes présentent des séquences d'acides aminés et des structures tridimensionnelles remarquablement similaires. Un exemple fréquemment cité est la lysozyme et l'α-lactalbumine. Presque tous les animaux possèdent une lysozyme. Il s'agit d'une protéine sécrétée utilisée pour dégrader les parois cellulaires bactériennes dans le but de la défense (Voet et Voet 1995, p. 381). L'α-lactalbumine est très similaire structurellement à la lysozyme, même si sa fonction est très différente (elle intervient dans la synthèse du lactose chez les mammifères dans la glande mammaire) (Acharya et al. 1989; Voet et Voet 1995, p. 608). Il est souvent possible de déduire des phylogénies moléculaires, comme ici, que la protéine ayant la fonction la plus fondamentale (par exemple la lysozyme) est également la protéine la plus ancienne (Prager et Wilson 1988; Qasba et Kumar 1997).

À une échelle plus large, une confirmation stupéfiante de ces prédictions évolutives est venue d'une analyse de Saccharomyces cerevisiae (levure de boulanger) et de Caenorhabditis elegans (un ver). Les génomes de ces deux organismes ont été séquencés très récemment (Barrell 1996; Caenorhabditis elegans Sequencing Consortium 1998). Les gènes utilisés par la levure, un organisme unicellulaire, sont principalement des gènes traitant directement des fonctions biochimiques fondamentales que tous les organismes doivent accomplir. D'un point de vue évolutif, nous nous attendrions à ce que ces gènes soient anciens. Ainsi, il était attendu et démontré que le ver contient la grande majorité de ces gènes. En revanche, les gènes supplémentaires utilisés par le ver, qui traitent de la multicellularité, devraient être plus récemment apparus. L'analyse phylogénétique a montré que c'est exactement le cas. La grande majorité des gènes supplémentaires chez le ver semblent directement dérivés de gènes fournissant des fonctions cellulaires fondamentales, conformément à la prédiction évolutive (Chervitz et al. 1998).

Une étude encore plus vaste des génomes eucaryotes connus a démontré davantage que la parahomologie est omniprésente dans la nature, et que l'innovation structurelle véritable est relativement rare (Rubin et al. 2000). Dans un numéro spécial de la revue scientifique de premier plan Science, plus de cinquante chercheurs ont examiné le contenu des génomes entièrement séquencés de Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Saccharomyces cerevisiae et des humains (un insecte, un ver, un champignon unicellulaire et un mammifère respectivement — une gamme très large de taxons disparates). Il y a environ 18 000 gènes identifiables dans Caenorhabditis elegans (un organisme modèle de laboratoire important), dont la moitié sont des duplications d'autres gènes du même génome. De même, quarante pour cent du génome de l'insecte sont des gènes redondants. À partir de comparaisons de séquences, en moyenne 70 % des gènes de tout organisme sont partagés avec les autres organismes — indiquant que la plupart des gènes ont été réutilisés tout au long de l'évolution pour différentes fonctions dans ces différents organismes. Ce chiffre est certainement une sous-estimation, car de très nombreuses protéines sont connues pour avoir la même structure tridimensionnelle, bien que cette similarité soit indétectable à partir de comparaisons de séquences seules (une conséquence attendue de la redondance structurelle et fonctionnelle massive des protéines et des acides nucléiques, discutée plus en détail dans prédictions 4.1 et 4.2). De manière frappante, certaines mouches à fruits qui sont presque morphologiquement indistinguables (telles que Drosophila melanogaster et Drosophila virilis) ont également une similarité génomique apparente de seulement 70 % (Schmid et Tautz 1997). Dans l'analyse finale, il y a eu très peu d'innovation structurelle ou génomique véritable pendant l'évolution des eucaryotes, car la plupart des gènes ont simplement été dupliqués et/ou réutilisés, avec des modifications mineures, soit dans le même organisme, soit dans des organismes différents. De plus, le niveau de dissimilarité entre les organismes (~30 %, reflétant probablement la quantité d'évolution génétique qui les sépare) semble pouvoir être expliqué par des processus microévolutionnaires progressifs tels que ceux qui ont conduit à la divergence de diverses espèces de mouches à fruits.

Falsification potentielle :

Les protéines assurant des fonctions plus récemment évoluées devraient présenter des similarités statistiquement significatives avec les protéines assurant des fonctions centrales. Il serait problématique sur le plan évolutif qu'il en soit autrement. De plus, cela serait incohérent avec la théorie de l'évolution si nous avions constaté que les gènes impliqués dans les fonctions multicellulaires étaient plus profondément enracinés dans leurs phylogénies (c'est-à-dire si ces gènes étaient plus anciens que les gènes de fonctions centrales) (Li 1997; Chervitz et al. 1998).

Prédiction 3.3 : Analogie anatomique

Un corollaire du principe d'opportunisme évolutif est l'analogie. L'analogie est le cas où des structures différentes remplissent les mêmes ou des fonctions similaires chez des espèces différentes. Deux espèces distinctes ont des histoires et des structures différentes ; si les deux espèces évoluent vers la même nouvelle fonction, elles peuvent recruter des structures différentes pour accomplir cette nouvelle fonction. L'analogie doit également respecter le principe de continuité structurelle ; l'analogie doit être expliquée en termes des structures des ancêtres prédits.

Confirmation :

Il existe de nombreux exemples anatomiques d'analogie fonctionnelle. Un cas est celui de l'œil des vertébrés et de l'œil des céphalopodes. Un autre, mentionné précédemment, est celui des plantes des déserts américains et sahariens, qui utilisent des structures différentes pour les mêmes fonctions nécessaires à la vie dans des régions sèches et arides. Certains mammifères (baleines, lamantins, dauphins), des oiseaux (pingouins) et des poissons ont tous la capacité de vivre et de nager dans des environnements aquatiques, et ils utilisent évidemment des structures globalement différentes pour ces fonctions aquatiques. Bien que maintenant modifiées, toutes les structures qui effectuent ces fonctions étaient également présentes chez leurs ancêtres prédits.

Falsification potentielle :

Nous ne nous attendrions pas à ce que de nouvelles espèces de dauphins, de baleines, de pingouins ou de tout proche parent mammalien possède des branchies (une analogie possible avec les poissons), car leurs ancêtres immédiats n'avaient pas de branchies ou de structures branchiales à partir desquelles elles pourraient être dérivées. C'est la prédiction macroévolutif, malgré le fait que les branchies seraient extrêmement avantageuses pour les mammifères et les oiseaux aquatiques. Voir également ci-dessous la réfutation pour l'analogie moléculaire, point 14.

Prédiction 3.4 : Analogie moléculaire

Comme la parahomologie, l'analogie doit être représentée aux niveaux macroscopique et moléculaire.

Confirmation :

Un exemple moléculaire bien connu est celui des trois protéases subtilisine, carboxypeptidase II et chymotrypsine. Ces trois protéases sont toutes des sérine protéases (c'est-à-dire qu'elles dégradent d'autres protéines lors de la digestion). Elles ont la même fonction, les mêmes résidus catalytiques dans leurs sites actifs et le même mécanisme catalytique. Pourtant, elles ne présentent aucune similarité de séquence ou de structure (Voet et Voet 1995, p. 394).

Un autre exemple moléculaire concerne les ADN polymérases. Les ADN polymérases sont les protéines qui catalysent la duplication d'un brin d'ADN ; c'est-à-dire qu'elles catalysent l'ajout multiple de nucléotides à un brin d'ADN. Toutes les structures déterminées pour les ADN polymérases présentent une similitude structurale claire, sauf une, la polymérase β du rat (Davies et al. 1994 ; Voet et Voet 1995, p. 1040). À l'exception de la polymérase β du rat, toutes les ADN polymérases sont probablement liées par une évolution divergente. La polymérase β du rat présente une similitude structurale avec les nucléotidyl transférases, qui catalysent l'ajout d'un seul nucléotide à un brin d'ADN. La polymérase β du rat a manifestement évolué à partir des nucléotidyl transférases en mutant pour catalyser l'ajout de plusieurs nucléotides au lieu d'un seul (ce qui illustre parfaitement pourquoi l'analogie est en fin de compte aussi une parahomologie) (Aravind et Koonin 1999).

Falsification potentielle :

La parahomologie et l'analogie sont des prédictions spécifiques de la macroévolution et du principe d'opportunisme évolutif. Il est possible qu'un monde puisse exister où il n'y aurait aucun cas de parahomologie ou d'analogie biologiques. Par exemple, les organismes vivants pourraient être construits de manière modulaire, comme la plupart des créations anthropiques, où chaque structure spécifique remplit une fonction spécifique.

Prédiction 3.5 : Sous-optimisation anatomique

L'opportunisme évolutif entraîne également des fonctions et des structures sous-optimales. Comme indiqué précédemment, lors de l'évolution progressive d'une nouvelle fonction, les organismes doivent se contenter de ce qu'ils ont déjà. Ainsi, les fonctions sont susceptibles d'être assurées par des structures qui auraient été disposées différemment (par exemple, plus efficacement) si la fonction finale avait été connue dès le départ. La « sous-optimale » ne signifie pas qu'une structure fonctionne mal. Cela signifie simplement qu'une structure avec une conception plus efficace (généralement avec moins de complexité superflue) pourrait assurer la même fonction finale tout aussi bien. Les structures et fonctions sous-optimales devraient avoir une explication évolutionniste graduelle et historique, basée sur le recrutement opportuniste de structures ancestrales, si cette histoire est connue d'autres preuves (par exemple, si cette histoire est déterminée phylogénétiquement par des organismes étroitement apparentés ou par l'histoire fossile).

Suboptimality and Irreducible Complexity L'apparition d'une fonction sous-optimale est intimement liée à l'inférence du dessein intelligent. Évidemment, il existe de nombreuses façons inefficaces d'accomplir une fonction donnée ; cependant, certaines fonctions sont accomplies avec une grande efficacité. Les structures qui accomplissent des fonctions extrêmement efficaces sont souvent considérées comme conçues intelligemment. De même, nous pensons souvent que le meilleur concepteur est celui qui conçoit une structure pour accomplir une fonction de la manière la plus élégante, la plus efficace et avec le moins de complexité inutile. En termes de l'advocate du dessein intelligent Michael Behe, une mesure de l'efficacité d'un design (qu'il soit réel ou apparent) est la complexité irréductible. Voici les propres mots de Behe : « Par irréductiblement complexe (IC), je veux dire un système unique composé de plusieurs parties bien adaptées et interagissant qui contribuent à la fonction de base, dans lequel la suppression de l'une des parties fait cesser efficacement le fonctionnement du système. » (Behe 1996, p. 39, emphase dans l'original, mes parenthèses). Une manière équivalente d'énoncer la prédiction évolutionniste de la fonction sous-optimale est que de nombreux systèmes biologiques ne devraient pas être irréductiblement complexes. De plus, dans la plupart des cas biologiques un système irréductiblement complexe ne sera pas le système irréductiblement complexe le plus simple qui pourrait accomplir la même fonction. Par exemple, la même fonction peut être accomplie par deux systèmes de complexité inégale chez deux organismes différents. La biologie moléculaire comparative a démontré que de nombreux systèmes génétiques non redondants (c'est-à-dire des systèmes IC) chez une espèce donnée sont en effet accomplis par des systèmes plus simples chez d'autres organismes. De plus, dans des cas innombrables, de nombreux, sinon la plupart, des systèmes biologiques sont en fait génétiquement redondants (c'est-à-dire qu'ils ne sont pas IC). Note : Le point ci-dessus n'est pas une réfutation de l'argument central de Behe selon lequel les systèmes IC très complexes sont difficiles à évoluer progressivement (Behe 1996, p. 40). Néanmoins, la thèse de Behe n'est pas une hypothèse scientifique rigoureuse, car il est très difficile, voire impossible, de rassembler des preuves positives de soutien. On peut établir positivement qu'un système n'est pas IC en retirant une partie et en maintenant la fonction. On peut établir positivement qu'un système donné n'est pas le système IC le plus simple en observant un système fonctionnellement équivalent avec moins de parties chez un autre organisme. Cependant, on ne peut pas démontrer qu'il est impossible d'évoluer progressivement un certain système IC. Ce problème est particulièrement grave car Behe admet facilement que les systèmes IC peuvent évoluer progressivement (par exemple, l'hémoglobine) (Behe 1996, pp. 40, 206-207). En fait, étant donné suffisamment d'itérations de sélection évolutionniste, il existe théoriquement un chemin fonctionnel progressif vers toute structure IC (Behe 1996, p. 40 ; Thornhill et Ussery 2000). La thèse de Behe se résume donc à une question de temps, et non de possibilité. Malgré ce fait, Behe ne considère jamais les contraintes de temps évolutionnaires ou les taux d'évolution progressive. Pour une considération du temps nécessaire aux changements évolutionnaires observés, voir prédiction 5.7 et prédiction 5.8.

Confirmation :

Le tractus gastro-intestinal des mammifères traverse le système respiratoire. Fonctionnellement, cela est sous-optimal ; il serait bénéfique si nous pouvions respirer et avaler simultanément. Malheureusement, nous ne pouvons pas le faire, et c'est pourquoi nous sommes susceptibles de mourir par étouffement. Cependant, il existe une bonne raison évolutive historique pour cette disposition. Les Osteolepiformes (poissons-lunes du Dévonien), à partir desquels les mammifères ont évolué, avalaient de l'air pour respirer. Ce n'est que plus tard que les ancêtres des mammifères ont recruté les narines olfactives des poissons pour la fonction de respiration sur terre. Il se trouve que les narines (originellement utilisées uniquement pour l'odorat) sont situées sur le côté opposé de l'œsophage par rapport aux poumons (Futuyma 1998, p. 5). L'homme a hérité de ce design original, même si cela cause désormais des problèmes.

Un autre exemple anatomique de sous-optimalité est la rétine inversée des mammifères, avec son point aveugle. Elle est inversée parce que les vaisseaux sanguins et les nerfs rétiniens sont situés au-dessus de la rétine, et la lumière doit traverser d'abord ces structures avant d'atteindre les cellules photosensibles situées en dessous. Le point aveugle est causé par le trou où tous les nerfs se rejoignent et traversent la rétine pour se rendre au cerveau. Afin de résoudre les nombreux problèmes inhérents à une rétine inversée, l'œil des vertébrés utilise diverses structures et mécanismes compensatoires complexes (par exemple, les fovéas et des nerfs non myélinisés plus lents et plus transparents).

Les céphalopodes (par exemple, les calmars et les poulpes) possèdent des yeux d'une forme similaire fondés sur les mêmes principes mécaniques que les yeux mammaliens. Cependant, contrairement aux yeux mammaliens, les yeux des céphalopodes présentent des structures rétiniennes sous-jacentes très différentes (par exemple, ils sont inversés, non renversés), et ils ne présentent aucun point aveugle (Goldsmith 1990 ; Williams 1992, pp. 72-74). Cela suggère fortement que les mammifères pourraient également posséder des yeux sans point aveugle.

Il existe de nombreux autres exemples de fonctionnement sous-optimal dans la FAQ sur le dessein assemblé à la hâte.

Falsification potentielle :

Une falsification positive forte consisterait à la découverte d'un mammifère sans tractus gastro-intestinal et respiratoire croisés, ou d'un reptile ou mammifère sans points aveugles dans ses yeux, etc. C'est parce qu'un mauvais design ne peut pas être « corrigé » par les processus évolutifs, même si la correction du problème serait bénéfique pour l'organisme. La seule « correction » permise sur le plan évolutif est une modification relativement mineure de ce qui existe déjà.

Note : Les membres de cette classe d'arguments pourraient éventuellement être annulés si une structure supposée sous-optimale s'avérait en fait fonctionnellement efficace. Cependant, pour la plupart des exemples, le fait de trouver une fonction importante pour l'arrangement structural spécifique ne modifie pas la conclusion de base. Par exemple, peut-être que la tache aveugle rétinienne chez les vertébrés est en réalité nécessaire pour une fonction importante, ou peut-être qu'elle a une fonction actuellement inconnue spécifique aux animaux terrestres. En fait, certains anti-évolutionnistes ont proposé que l'œil complexe inversé des vertébrés, avec sa tache aveugle, est requis pour la vie terrestre, tandis que l'œil céphalopode plus efficace est suffisant pour la vision trouble sous-marine (Bergman 2000). Mais alors, la question se pose : pourquoi les poissons vertébrés ont-ils des yeux inversés ? Pour les poissons, le plan oculaire vertébré avec sa complexité supplémentaire inutile est sous-optimal, car l'œil céphalopode plus élégant, plus efficace et moins complexe pourrait accomplir les fonctions sous-marines tout aussi bien. L'argument de sous-optimalité n'a pas été réfuté ; l'accent a simplement été déplacé d'un organisme à un autre. De plus, l'hypothèse macroévolutrice serait toujours potentiellement falsifiée par la découverte de poissons osseux vertébrés ayant des yeux inversés. Pour plus d'informations, consultez la boîte "Sous-optimalité et complexité irréductible".

Prédiction 3.6 : Sous-optimalité moléculaire

Le principe de conception imparfaite devrait également s'appliquer à l'organisation biomoléculaire.

Confirmation :

Avec le séquençage récent du génome humain, nous avons découvert que moins de 2 % de l'ADN du génome humain est utilisé pour la production de protéines (International Human Genome Sequencing Consortium 2001, p. 900). À lui seul, 45 % de notre génome est composé de transposons, qui ne remplissent aucune fonction connue pour l'individu (à l'exception de provoquer une fraction significative de maladies génétiques et de cancers) (Deininger et Batzer 1999; Ostertag et Kazazian 2001). Un seul rétrotransposon, LINE1, constitue à lui seul 17 % du génome humain (Ostertag et Kazazian 2001; Smit 1996, IHGSC 2001, p. 879-882). Tous les transposons Alu spécifiques individuels testés à ce jour se sont révélés non fonctionnels (Deininger et Batzer 1999). Ainsi, même si ces éléments génétiques fournissent en effet une fonction bona fide dans leur ensemble, ils resteraient parmi les gènes les plus inefficaces connus en biologie en raison de leur nombre excessif et de leur tendance connue à provoquer des maladies.

Figure 3.6.1. Paramecium aurelia et Paramecium caudatum. Paramecium caudatum (représenté à droite) possède 45 fois plus d'ADN dans son génome que Paramecium aurelia (représenté à gauche). Le génome de Paramecium caudatum est également trois fois plus grand que le vôtre (en supposant que vous soyez un humain, c'est-à-dire).

Environ 20 % du génome humain est composé de pseudogènes, dont la majorité ne remplit aucune fonction pour l'individu. Un exemple remarquable est le gène de la glyceraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GDPH). Chez l'humain, il existe un gène GDPH fonctionnel, mais au moins vingt pseudogènes GDPH. Chez la souris, il existe environ 200 pseudogènes GDPH. En plus d'une ou deux copies fonctionnelles, il existe entre 20 et 30 pseudogènes du cytochrome c chez l'humain et le rat (Li 1997, p. 349).

La majorité des gènes eucaryotes codant pour des protéines fonctionnelles sont interrompus par des séquences non codantes appelées introns. Les introns doivent être excisés avant que l'information contenue dans le gène ne puisse être utilisée pour synthétiser une protéine. Les introns constituent 80 % du gène moyen des vertébrés (Voet et Voet 1995, p. 1144). Similaires aux transposons, la plupart des introns ne remplissent aucune fonction (dans des cas rares, ils sont impliqués dans la régulation des gènes ou codent pour un ARN fonctionnel).

Le reste de l'ADN dans un génome eucaryote est composé principalement de courtes séquences répétitives telles que AAAAAA, CACACA ou CGGCGGCGG (IHGSC 2001, p. 879). Il semble qu'il n'existe aucun mécanisme efficace pour éliminer la plupart des génomes métazoaires (animaux) de l'ADN étranger ; une fois que de l'ADN supplémentaire est introduit dans le génome d'un animal, il y reste.

Même les protistes, organismes unicellulaires, sont sujets à ce genre de contrefaçon évolutive. Deux ciliés, Paramecium aurelia et Paramecium caudatum, sont pratiquement indistinguables par analyse morphologique et phénotypique (voir la figure 3.6.1). Cependant, le premier possède moins de 200 000 kb d'ADN dans son génome, tandis que le génome du second contient près de 9 000 000 kb d'ADN, ce qui est manifestement au moins 45 fois plus que ce dont il a réellement besoin (Li 1997, p. 383). Notez également que Paramecium caudatum, un organisme unicellulaire, possède environ trois fois plus d'ADN qu'un humain.

Une grande quantité d'énergie est dépensée pour gérer cet excès d'ADN ; cependant, tous ces exemples moléculaires ont également des explications convaincantes basées sur les histoires évolutives. Consultez les preuves moléculaires dans les prédictions 4.3-4.5 pour plus d'informations (Li 1997).

Falsification potentielle :

Puisque l'évolution n'a pas de vision d'avenir et ne peut pas planifier des fonctions futures, il serait extrêmement suspect si les systèmes moléculaires biologiques étaient conçus de manière efficace. Encore une fois, cela n'exclut pas la complexité — seulement l'efficacité du mécanisme.

Précédent

Table des matières

Suivant

Références

Références complètes

Glossaire

Précédent

Table des matières

Suivant