Numérotation des doigts et développement des membres

• Les problèmes supposés de Sarfati pour l'évolution
• Ordre des doigts
• Développement des doigts

Les problèmes supposés de Sarfati pour l'évolution

Answers in Genesis a maintenant la biologie évolutive sur la défensive. Dans un article de 2002, Les œufs d'autruche brisent la théorie dinosaure-oiseau, ils expliquent que le développement montre que l'évolution est totalement fausse, car les voies de développement chez les animaux différents sont totalement différentes, et ne peuvent pas être le résultat de transformations progressives.

Le premier élément de preuve contre l'évolution est le vieux problème des doigts aviaires. Les oiseaux n'auraient pas pu évoluer à partir de dinosaures, car ils ont l'ordre des doigts incorrect !

La recherche a conclu que seuls les doigts deux, trois et quatre (correspondant à notre index, majeur et annulaire) se développent chez les oiseaux. Cela contraste avec les mains de dinosaures qui se sont développées à partir des doigts un, deux et trois. Feduccia a souligné :

« Cela crée un nouveau problème pour ceux qui insistent pour dire que les dinosaures étaient les ancêtres des oiseaux modernes. Comment une main d'oiseau, par exemple, avec les doigts deux, trois et quatre, peut-elle évoluer à partir d'une main de dinosaure qui n'a que les doigts un, deux et trois ? Cela serait presque impossible. »

Le deuxième problème est que les grenouilles et les humains développent les mains de manières complètement différentes, des manières encore plus différentes que l'ordre des doigts.

Ce n'est pas le seul exemple où des structures superficiellement homologues se développent en réalité de manières totalement différentes. L'un des arguments les plus couramment invoqués en faveur de l'évolution est le modèle de la patte pentadactyle, c'est-à-dire les membres à cinq doigts observés chez les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Cependant, ils se développent d'une manière complètement différente chez les amphibiens et les autres groupes. Pour illustrer, l'embryon humain développe un épaississement à l'extrémité du membre appelé la crête ectodermique apicale (AER), puis la mort cellulaire programmée (apoptose) divise l'AER en cinq régions qui se développent ensuite en doigts (doigts et orteils). Par contraste, chez les grenouilles, les doigts poussent vers l'extérieur à partir de bourgeons lorsque les cellules se divisent (voir le schéma, à droite).

Ces problèmes semblent insolubles, mais il existe une résolution. À mon avis, Jonathan Sarfati est tout simplement désespérément confus sur le premier problème (je ne peux vraiment pas lui en vouloir, d'ailleurs — c'est une question complexe qui a fait l'objet de débats scientifiques pendant deux siècles), et il est tout simplement totalement faux sur le second (et là, je lui en veux bien. Tsk, tsk.)

Ordre des doigts

Donc, d'abord, abordons le problème délicat de l'identité des doigts dans l'évolution. Étendez votre main droite devant vous, paume vers le bas. Votre pouce doit pointer vers la gauche, et par convention, c'est le Digit I. En comptant de gauche à droite, votre index est le Digit II, votre majeur est le Digit III, votre annulaire est le Digit IV, et votre petit doigt est le Digit V. Nous avons la main pentadactyle primitive (à cinq doigts), donc déterminer qui est qui est assez facile. Les difficultés surviennent chez les espèces qui ont réduit le nombre de leurs doigts : lorsqu'elles étendent leur main à trois doigts, nous devons déterminer quels doigts manquent avant d'attribuer des numéros aux doigts restants.

Une méthode consiste à examiner l'anatomie adulte. En observant votre main, vous remarquez probablement que votre pouce diffère quantitativement des autres doigts : il ne possède que deux articulations, au lieu de trois. C'est courant que le doigt I ait moins de phalanges, ou segments, que les autres, et c'est ce type de propriété qui permet aux anatomistes de déterminer si le doigt I est présent ou non. À droite, par exemple, se trouve la main droite du rapace Deinonychus avec son numérotation des doigts, de DI à DII à DIII, une attribution qui a été faite sur la base de l'anatomie. Vous pouvez voir que le « pouce », DI, a moins de phalanges que les autres.

Vous pouvez essayer de faire la même chose avec les doigts des oiseaux, mais c'est plus difficile. Les doigts aviens sont réduits et fusionnés en cette chose pointue que l'on trouve à l'extrémité d'une aile de poulet, et il faut un expert pour trier les os qui sont mélangés là-dedans. Les anatomistes ont essayé, cependant, et initialement et il y a longtemps (Meckel est arrivé à cette conclusion en 1825), ont décidé que les os étaient numérotés DI, DII et DIII, tout comme ceux que l'on voit chez les dinosaures à trois doigts… donc pas de dilemme, non ?

Faux. Il existe une autre manière d'appréhender l'identité de ces os, et c'est en observant leur développement. Ce que font certains oiseaux, c'est commencer à former cinq doigts — ils créent quatre ou cinq petits renflements de cartilage, appelés condensations, puis arrêtent le développement de certains d'entre eux. Ce qu'un anatomiste ancien a remarqué (Owen, en 1836), c'est que l'une des condensations qui a été éliminée était la première — ce qui signifie que les doigts des oiseaux sont en réalité dérivés de la Condensation II, de la Condensation III et de la Condensation IV. Les données sont encore plus convaincantes à l'ère des marqueurs moléculaires : les doigts des oiseaux se forment embryonnairement à partir de la deuxième, de la troisième et de la quatrième condensation cartilagineuse.

Or, voici une complication pour l'évolution. Nous avons des dinosaures à trois doigts et des oiseaux à trois doigts, mais il semble qu'il ne s'agisse pas des mêmes doigts. Les ancêtres des oiseaux auraient dû faire ressusciter leur Digit IV abandonné, puis éliminer le Digit I, tout cela avant de fusionner l'ensemble de l'assemblage en un gemisch osseux de toute façon. Ce n'est du tout pas parcimonieux. (Bien sûr, c'est encore moins parcimonieux de rejeter plus d'un siècle de données soutenant l'évolution, comme Jonathan Sarfati voudrait que nous le fassions.)

Il existe une autre, meilleure explication que Wagner et Gauthier ont proposée qui clarifie tout pour moi, du moins.

Notez que les anatomistes ont initialement attribué les numéros de doigts I, II et III aux membres des oiseaux sur la base de leur forme, mais ont dû plus tard réviser cela à II, III et IV sur la base de l'embryologie. Les doigts des dinosaures sont attribués les numéros I, II et III sur la base de leur forme adulte (qui est, il faut l'admettre, beaucoup moins ambiguë que les doigts d'oiseaux adultes)… mais qu'en est-il de leur embryologie ? Si nous avions accès à des informations sur l'expression de marqueurs moléculaires et les premières condensations dans le membre du dinosaure, devrions-nous réviser leurs numéros de doigts ?

Nous n'avons pas de mains de dinosaure fœtal à expérimenter, mais nos connaissances croissantes sur le développement des membres suggèrent que cela pourrait bien être le cas. Ce schéma illustre la séquence de développement de la main d'un crocodile (a) et d'un autruche (b).

Ce que vous voyez est le modèle des premières condensations dans la membre. Nous, les tétrapodes, avons un modèle standard : le premier doigt à se développer comme une extension de la membre est la Condensation IV, votre annulaire, formant ce qu'on appelle l'axe métapterygial. Ensuite, le petit doigt (CV) se forme comme une petite après-pensée le long d'un côté de l'axe métapterygial, et un nouvel axe de condensation se courbe au-dessus de la paume, avec l'index (CIII) se formant ensuite, puis le majeur (CII), et enfin le pouce (CI). D'un point de vue développemental, les doigts les plus faciles à perdre sont ce petit CV étrange et le pouce, CI. CI est le tout dernier à se former, donc vous pouvez arrêter sa formation en modifiant le timing du développement dans un processus appelé hétérochronie, et simplement interrompre le développement de cet axe qui se courbe au-dessus de la paume tôt. Vous pouvez voir cela chez l'autruche, qui arrête simplement de former des doigts après CII, donc CI ne se forme pas. Le doigt le plus difficile à perdre est CIV, car c'est en quelque sorte le pivot du processus—tous les autres doigts suivent après IV, donc il serait difficile de supprimer IV sans perdre tous les autres doigts. (Qui aurait pu penser que l'annulaire était si central et important pour le développement de la main ?)

Le numérotage des membres des dinosaures pose problème ensuite… cela suggère qu'ils n'ont pas de Digit IV, ce qui semble être une chose compliquée et peu probable à faire. Mais ils ont bien un « pouce », ou Digit I. Comment résoudre cette apparente contradiction ?

La réponse est qu'il y a deux processus de développement en cours. Le premier est la formation des condensations, de CI à CV. Ce processus partitionne la région terminale en un nombre approprié de segments, mais ne spécifie pas réellement l'identité des doigts. Le second processus prend chacun de ces segments et leur assigne une identité de doigt, et ce processus est dans une certaine mesure indépendant du premier et utilise un ensemble différent de signaux. Wolpert et al. ont remarqué cela chez les embryons modernes :

Par exemple, l'identité des doigts est spécifiée à une étape surprenamment tardive du développement des membres, et l'identité reste labile même lorsque les primordia des doigts se sont formés. Il apparaît désormais que l'identité des doigts est spécifiée par le mésenchyme interdigital et nécessite un signal de BMP. Il existe également des preuves que des mécanismes autres qu'un morphogène diffusible opèrent pour établir le motif initial du cartilage, qui est ensuite modifié par un signal provenant de la région polarisante…

Ce que Wagner et Gauthier proposent, c'est que les dinosaures à trois doigts ont accompli cette réduction en abandonnant les deux doigts les plus faciles à perdre, CI et CV, de sorte que si nous les énumérions selon les mêmes critères que nous utilisons pour les oiseaux modernes, ils posséderaient les Condensations II, III et IV. Ce qui s'est également produit, cependant, c'est qu'il y a eu un décalage de cadre dans le mécanisme qui attribue l'identité du doigt, de sorte que CII se développe en DI, CIII en DII, et CIV en DIII.

Le décalage de cadre n'est pas une idée tirée de nulle part, une explication commode pour faire disparaître un problème. Nous avons un exemple chez un animal qui réduit ses doigts à deux, un oiseau incapable de voler, le kiwi.

Un changement similaire dans l'identité des doigts avec perte de condensation est évident dans la main de l'aile vestigiale du Kiwi. Les Kiwis n'ont que deux doigts, et, en l'absence (ou quasi absence) du doigt DI (CII), le doigt DII (CIII) peut parfois présenter le nombre et la forme de phalanges naturels au doigt DI au lieu du doigt DII ou une combinaison d'attributs des deux doigts. Il est tout aussi révélateur que, chez les Kiwis, la troisième condensation (CIII) ne donne jamais naissance à un troisième doigt (DIII). La variation naturelle de ce type démontre sans ambiguïté qu'il n'existe pas de relation biunivoque entre l'identité du doigt (D) et l'identité de la condensation (C).

Le moment de ce changement peut être replacé dans la phylogénie des sauriens, et tout cela a du sens et est cohérent. Et cela n'implique pas de prendre au sérieux la séquence ridicule du récit biblique, qui fait apparaître les oiseaux avant tous les animaux terrestres.

Développement des doigts

Et quant à la deuxième ligne de preuves de Sarfati contre l'évolution, selon laquelle les grenouilles et les humains utilisent des mécanismes complètement différents pour construire leurs membres ?

Réponse simple : c'est tout à fait absurde. C'est un déni flagrant des informations de base que vous trouverez dans n'importe quel manuel de biologie du développement.

Nous avons maintenant une bonne compréhension du plan général du développement des membres chez plusieurs lignées de tétrapodes, et ils utilisent tous les mêmes outils. Contrairement à la suggestion de Sarfati, ils possèdent tous des crêtes ectodermiques apicales (avec quelques rares exceptions chez quelques grenouilles hautement dérivées à développement direct) et des zones d'activité polarisante ; ils utilisent tous le même ensemble de molécules, y compris FGF-4 et FGF-8, ainsi que les mêmes gènes Hox, l'acide rétinoïque et les BMP. Si nous savons une chose, c'est que le développement des membres est étonnamment bien conservé.

Il est vrai que les grenouilles ont moins d'apoptose entre leurs doigts que nous, mais c'est parce qu'elles ont des pattes palmées. Supprimez l'apoptose chez d'autres vertébrés, et vous obtenez le même phénomène, la rétention de membranes entre les doigts. Il existe une raison fonctionnelle simple pour laquelle ils diffèrent à cet égard, et elle tire parti d'une propriété commune du développement des membres chez tous les tétrapodes.

Je peux sympathiser avec Sarfati qui a du mal à trier les numéros de chiffres—c'est subtil et malin et a intrigué des personnes plus intelligentes que nous deux. Mais le rejet par des personnes non informées de certains des exemples les plus directs et les plus clairs de mécanismes communs dans le développement, quelque chose que vous pouvez trouver décrit dans le manuel de biologie le plus élémentaire… c'est difficile à pardonner.