Sujet:    | Actualités : 10 questions, et réponses, sur l'évolution.
Date:       | 25 août 2008
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Ye Old One a écrit :
>>> 10 questions, et réponses, sur l'évolution
>>> Publié : 23 août 2008
>>> http://www.nytimes.com/2008/08/24/us/WEB-tenquestions.html?_r=1&oref=slogin

John Harshman a écrit :
Je vais reprendre mes propres réponses à certaines de ces questions sur les réponses du NCSE, parce que je les préfère. Bien sûr, je suis beaucoup plus prolixe qu'eux. Je les ai rédigées pour un projet de la SSE (Society for the Study of Evolution), qui n'a jamais été publié. Ils avaient autrefois des diagrammes joints, mais je les ai réécrits sans.

Extrait de l'article du Times :
>>> « Dix questions à poser à votre professeur de biologie à propos de l'évolution », >>> un document de Jonathan Wells, senior fellow de l'Institute for >>&gt Discovery, un groupe basé à Seattle qui prône le dessein intelligent, >>&gt visant à souligner les faiblesses de la théorie évolutive. Voici ses >>&gt questions, avec les réponses compilées par le National Center for >>&gt Science Education. D'autres questions se trouvent sur le site du Dr >>&gt Wells, http://www.iconsofevolution.com/ ; plus d'informations sur >>&gt l'évolution biologique se trouvent sur http://nationalacademies.org/evolution/. [snip]

Jonathan Wells demande :
>> 2. L'arbre de la vie de Darwin. Pourquoi les manuels ne traitent-ils pas de >> l'« explosion cambrienne », au cours de laquelle tous les grands groupes >> animaux apparaissent en même temps dans le registre fossile déjà formés, >> plutôt que de se ramifier à partir d'un ancêtre commun — ce qui >> contredirait l'arbre de l'évolution de la vie ?

La NCSE a répondu :
> R. Les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères > sont tous post-cambres. Nous reconnaissons très peu d'organismes > cambrien comme « modernes » ; ils sont en réalité à la base de l'arbre de > la vie, montrant les premières apparitions de certaines caractéristiques > clés de groupes d'animaux — mais pas toutes les caractéristiques et pas > tous les groupes. Les chercheurs relient ces groupes du Cambrien non > seulement par les fossiles, mais aussi par des données de biologie du > développement.

John Harshman répond :
Il y a beaucoup de prémisses cachées dans cette question. Wells affirme que

1. les manuels ne traitent pas l'explosion cambrienne,
2. tous les grands groupes d'animaux sont apparus au cours de l'explosion,
3. les groupes étaient « pleinement formés » lorsqu'ils sont apparus, et
4. tout cela invalide d'une manière ou d'une autre l'idée de descendance commune.
Comme nous le verrons, aucune de ces prémisses n'est vraie, donc la question est sans objet.

Utilisons la méthode scientifique pour tester l'hypothèse de Wells (censure) contre une hypothèse alternative (espace limité). Le plus grand événement de l'histoire de la vie depuis l'explosion est sans conteste l'extinction massive de la fin du Permien (ou Permo-Trias), au cours de laquelle jusqu'à 90 % de toutes les espèces animales ont disparu, mais personne ne suggère que cette extinction pose un problème à l'évolution. Comparons maintenant combien de manuels traitent de l'explosion cambrienne et combien traitent de l'extinction de fin de Permien. La prédiction de la théorie de la censure serait que davantage de textes mentionneraient l'extinction de fin de Permien que l'explosion cambrienne ; la prédiction de la théorie de l'espace limité serait que le même nombre, ou moins, mentionneraient la fin de Permien. Résultat ? Sur 18 manuels examinés (dont les dix de Wells), 16 mentionnent l'explosion cambrienne, alors que seulement 10 mentionnent l'extinction de fin de Permien. Parmi ceux qui mentionnent les deux événements, tous sauf un accordent une couverture plus large — en moyenne trois fois plus — à l'explosion cambrienne qu'à l'extinction de fin de Permien. (Que dit votre manuel ?) Ainsi, les deux affirmations de Wells selon lesquelles les manuels ne mentionnent pas l'explosion et selon lesquelles cela serait la preuve d'une dissimulation sont réfutées. Bien sûr, Wells ne veut pas réellement dire que les manuels n'abordent pas l'explosion cambrienne. Il veut dire qu'ils ne la considèrent pas comme une preuve contre l'évolution, et il pense qu'ils devraient. Ses raisons, cependant, ne résistent pas à l'examen.

Il est important de noter que nos connaissances sur l'explosion cambrienne, ainsi que sur les formes de vie encore plus anciennes, sont fragmentaires. La plupart des types d'animaux se conservent rarement sous forme de fossiles, de sorte que nos informations reposent surtout sur quelques dépôts à préservation exceptionnelle, comme les faunes célèbres de Chengjiang et Burgess. Aucun dépôt de ce type n'est connu pour la période cruciale précédant l'explosion. Et même quand nous disposons de fossiles exceptionnels, les informations que nous pouvons en tirer sont limitées. Les fossiles ne sont pas livrés avec des étiquettes disant « Je suis l'ancêtre commun des mollusques et des brachiopodes », ni même « Je suis un arthropode ». Nombreuses informations issues de l'étude des animaux vivants manquent même dans les meilleurs fossiles. Enfin, n'oublions pas que lorsque nous disons qu'un phylum « apparaît » dans l'explosion cambrienne, nous voulons dire qu'aucun fossile antérieur n'appartenant avec certitude à ce phylum n'est encore connu. Il y a peu d'années, il n'était pas connu de vertébrés du Cambrien, mais des vertébrés ont récemment été ajoutés à la liste des groupes qui sont apparus pendant l'explosion. Mais cela peut être simplement parce que nous n'avons pas encore trouvé des vertébrés encore plus anciens, ou, pire, avons échoué à les reconnaître faute d'une mauvaise conservation des fossiles.

Tous les grands groupes animaux apparaissent-ils dans l'explosion cambrienne ? Non. Par « grand groupe », Wells entend un phylum (pluriel : phyla). L'explosion cambrienne, qui peut être aussi courte que 5 millions d'années, a vu la première apparition sans ambiguïté de la plupart des grands groupes d'invertébrés marins à coquille calcifiée, et donc au registre fossile excellent, ainsi que de plusieurs groupes d'animaux à corps mou : huit phyla au total, sur près de trente au total. Quelques phyla apparaissent avant l'explosion ; en fait, selon l'interprétation disputée de certains fossiles fragmentaires, le nombre de groupes apparaissant pendant l'explosion peut aller de un de plus à trois de moins que huit. Huit phyla apparaissent pour la première fois dans le registre fossile après l'explosion, du Cambrien moyen au Cénozoïque, et neuf n'ont en réalité aucun registre fossile. (Ce dernier fait est presque certainement dû à un manque de préservation plutôt qu'à une origine récente, car il existe très peu de fossiles anciens de certains de ces groupes. Par exemple, le ver rond (nématode) le plus ancien clairement identifiable est crétacé ; il existe des exemples plus anciens attribués dès le Mississippien, mais tous sont controversés, et les fossiles de nématodes de tout âge sont extrêmement rares.) Notons enfin que Wells ignore, sans raison valable, toutes les plantes, champignons et protistes.

Ces premières apparitions étaient-elles « pleinement formées » ? Il est difficile de dire ce que Wells entend par là. À quoi ressemblerait un animal « partiellement formé » ? Les animaux du Cambrien ne sont certainement pas identiques aux espèces modernes. Ils possèdent certaines caractéristiques, mais pas toutes, des phyla modernes auxquels ils sont apparentés. Par exemple, certains arthropodes cambriens, comme Anomalocaris et Opabinia, semblent ne pas avoir de pattes articulées sauf une seule paire près de la bouche ; le reste du corps présentait des lobes, un peu comme les Onychophora modernes, qui sont apparentées aux arthropodes mais ne sont pas des arthropodes. Les apparentés cambriens des Onychophora sont fréquents, mais contrairement à leurs parents modernes, ils vivaient dans l'océan et ne possédaient pas certains organes importants des animaux modernes. Il existe encore d'autres fossiles cambriens qui ressemblent aux formes ancestrales possibles de deux ou plusieurs phyla. Les animaux à coquille et à écailles appelés halkieriides, par exemple, ont des caractéristiques à la fois de mollusques et de brachiopodes. Il y avait des vertébrés au Cambrian, mais ils étaient plus primitifs que tout vertébré actuel, ressemblant le plus aux Amphioxus modernes, un chordé sans vertèbres. Il n'y avait pas de poissons osseux, pas de requins, pas d'amphibiens, de reptiles ni de mammifères. En fait, il n'y avait pas du tout de vie terrestre.

Wells manipule aussi à la légère les définitions. L'explosion cambrienne n'est pas synonyme de l'ensemble de la période cambrienne. Bien que Wells donne une durée de 5 à 10 millions d'années pour l'explosion, il considère aussi qu'un groupe a pris origine dans l'explosion s'il est apparu à n'importe quel moment pendant le Cambrien, période de plus de 50 millions d'années. Il compte également des groupes qui sont apparus pour la première fois dans le registre fossile « peu avant » le Cambrien, ce qui peut correspondre à 30 millions d'années avant le début du Cambrien (ou plus de 40 millions d'années avant le début de l'explosion). Ainsi, selon sa définition souple, l'explosion cambrienne peut être aussi courte (quand il veut souligner son caractère brusque) que 5 millions d'années ou aussi longue (quand il veut souligner son ampleur) que 80 millions d'années, et ces différentes définitions ne sont jamais distinguées, donnant l'impression que tout ce qui s'est passé pendant la période longue de 80 millions d'années peut être condensé dans la période plus courte de 5 millions d'années. Pas étonnant qu'il parle d'une explosion !

Il ne s'agit pas d'un débat pour savoir si l'explosion cambrienne a eu lieu. La question est ce qu'elle était. Des nouveaux plans corporels ont-ils surgi soudainement (si 10 millions d'années peuvent être qualifiés de soudain) ? Ou sont-ils devenus visibles en devenant plus grands et/ou en acquérant des squelettes durs ? Le registre fossile est incertain, mais il y a des indices. L'explosion cambrienne (définie par la première apparition des trilobites) a été précédée de la phase tommotienne du Cambrien, dont la faune se compose d'une variété de petites coquilles énigmatiques. Certaines ont pu être de petits mollusques. La tommotienne a été précédée du Précambrien tardif, foyer de la faune d'Édiacarien. Certaines de ces formes pourraient avoir été apparentées aux phyla modernes — c'est difficile à dire car elles ne sont pas conservées avec un détail suffisant. Il est certain qu'au moins certains animaux assez évolués existaient déjà, car les terriers et traces laissés par des animaux inconnus mais nécessairement avancés sont devenus courants à la fin du Précambrien.

La science progresse en comparant des explications alternatives des données, acceptant provisoirement celle qui correspond le mieux aux données. Wells, toutefois, ne propose aucune théorie pour expliquer les données. Les phyla animaux ont-ils été créés ex nihilo pendant l'explosion cambrienne ? Si oui, cela signifie que toutes les espèces modernes de ces phyla descendent de chacun d'eux d'un ancêtre de phylum unique ? Si ce n'est pas sa théorie, sa question n'aurait pas de sens même si ses prémisses étaient vraies. Les vertébrés les plus anciens connus apparaissent à la fin de l'explosion. Ils étaient « pleinement formés », c'est-à-dire que nous pouvons dire qu'ils étaient vertébrés. Mais aucune des classes vertébrées modernes, encore moins les ordres, familles, genres ou espèces, n'est connue dans le Cambrien. Wells suggère-t-il que les vertébrés modernes descendent tous d'un vertébré primitif du Cambrien ? Ou pense-t-il qu'ils ont tous été créés séparément, plus tard ? Mais cette dernière théorie rend aussi problématique l'explosion cambrienne de son point de vue. Que pense Wells ?

Littérature Budd, G. E., et S. Jensen. 2000. A critical reappraisal of the fossil record of the bilaterian phyla. Biol. Rev. 75:253-295.

Valentine, J. W., D. Jablonski, et D. H. Erwin. 1999. Fossils, molecules and embryos: New perspectives on the Cambrian explosion. Development 126:851-859.

Jonathan Wells demande :
>> 3. Homologie. Pourquoi les manuels définissent-ils la homologie comme la >> similitude due à la descendance commune, puis la présentent comme preuve >> de descendance commune — un raisonnement circulaire déguisé en preuve scientifique ?

La NCSE a répondu :
> R. La même structure anatomique (comme une patte ou une antenne) chez deux > espèces peut être similaire parce qu'elle a été héritée d'un ancêtre commun > (homologie) ou en raison d'une pression adaptative similaire > (convergence). La homologie des structures à travers les espèces n'est pas > supposée, elle est testée par la comparaison répétée de nombreuses > caractéristiques qui se regroupent ou non en grappes successives. La > homologie est utilisée pour tester des hypothèses de proximité > de parenté. La homologie n'est pas « une preuve » de descendance > commune : la descendance commune est inférée à partir de nombreuses sources > d'information, et renforcée par les schémas de similitude et de dissemblable > des structures anatomiques.

John Harshman répond :
Cette question vient d'une confusion de Wells entre ce qu'est la définition d'un phénomène et la manière dont il est reconnu, qui sont deux choses assez différentes. La homologie est en effet définie comme une similitude due à la descendance commune. Mais nous ne qualifions pas n'importe quelle similitude d'homologie et ne la présentons pas comme une preuve de descendance commune. Ce serait en effet circulaire. En réalité, nous faisons quelque chose de très différent. La similitude entre les caractéristiques de deux organismes est une observation. Si la similitude est suffisamment détaillée (« tous deux sont grands » ou « tous deux sont verts » ne suffit pas), nous la considérons comme un candidat à l'homologie.

Les homologies peuvent être testées dans une certaine mesure en prédisant que les caractères seront similaires de manières que nous n'avons pas encore vérifiées. Par exemple, si nous proposons que des os de deux animaux visuellement similaires sont homologues, nous pouvons prédire qu'ils proviendraient de précurseurs similaires dans l'embryon, qu'ils auraient des relations spatiales similaires avec d'autres os de l'organisme, et que leur développement serait influencé par des gènes similaires. Et c'est généralement le cas.

Mais la manière principale de tester les homologies candidates est la congruence avec d'autres homologies proposées. Par congruence, nous entendons que les deux caractères peuvent plausiblement appartenir à la même histoire. Si l'histoire de la vie ressemble à un arbre, avec des espèces liées par des ramifications à partir d'ancêtres communs, alors toutes les vraies homologies devraient s'inscrire dans cet arbre ; c'est-à-dire que chaque homologie devrait apparaître une seule fois et une seule. Si un grand nombre d'homologies candidates, fonctionnellement et génétiquement indépendantes, s'ajustent au même arbre évolutif, nous pouvons inférer à la fois que les candidates sont réellement des homologies et que l'arbre reflète une histoire évolutive réelle.

Et c'est bien ce que l'on trouve couramment. Par exemple, les mammifères sont inférés comme descendants d'un ancêtre commun parce qu'ils ont tous des poils, des glandes mammaires et d'autres caractères plus obscurs comme sept vertèbres cervicales ^[1] et trois os de l'oreille. Tous ces caractères vont ensemble : les mammifères les possèdent tous et aucun autre animal n'en possède aucun. De plus, d'autres caractères soutiennent des groupements cohérents parmi les mammifères, et des groupements au sein de ces groupements. Dans la plupart du vivant, les groupes sont organisés d'une manière très particulière appelée hiérarchie. Dans une hiérarchie, chaque groupe est lié à chaque autre groupe d'une seule des deux manières : soit un groupe est entièrement contenu dans l'autre, soit ils n'ont aucun membre en commun. Deux groupes ne peuvent pas se recouvrir partiellement.

Ce que nous observons quand nous essayons d'organiser les espèces à partir d'homologies candidates, c'est que les groupes organisés selon différents caractères s'assemblent dans la même hiérarchie imbriquée. Pourquoi ces caractères s'ordonnent-ils tous ensemble de manière aussi cohérente ? La biologie évolutive explique ces caractères comme des homologies, toutes issues d'un même arbre de descendance.

Wells ne propose aucune explication alternative à de tels motifs, et de fait, ces motifs sont difficiles à expliquer autrement que comme reflets d'une histoire évolutive. Wells se trompe totalement. La homologie n'est pas un raisonnement circulaire, c'est un arbre ramifié de preuves. [snip]

Jonathan Wells demande :
>> 5. Archaeopteryx. Pourquoi les manuels présentent-ils ce fossile comme >> le chaînon manquant entre les dinosaures et les oiseaux modernes — alors que les >> oiseaux modernes ne descendraient probablement pas de lui, et que ses supposés >> ancêtres n'apparaissent que des millions d'années après lui ?

La NCSE a répondu :
> R : La notion de « chaînon manquant » est une erreur de conception dépassée > à propos du fonctionnement de l'évolution. Archaeopteryx (et d'autres fossiles > emplumés) montre comment une branche de reptiles a progressivement acquis à la fois > l'anatomie unique et les adaptations au vol présentes chez tous les oiseaux modernes. > C'est un fossile transitionnel. Ces fossiles ne sont pas des ancêtres directs > des oiseaux modernes mais des apparentés, et, comme chacun sait, votre oncle peut être > plus jeune que vous !

John Harshman répond :
Qu'est-ce qu'Archaeopteryx doit être pour être qualifié de « lien » (pas un chaînon manquant, puisqu'il n'est pas manquant) ? Wells exige apparemment (il ne dit jamais vraiment) une gradation continue et indifférenciable d'ancêtres et de descendants mène d'un dinosaure incontesté à un oiseau incontesté, avec Archaeopteryx au milieu. Même si ce serait bien, cela n'est pas nécessaire — et compte tenu de la qualité du registre fossile, c'est une chance.

Quelle est la probabilité de trouver des ancêtres directs d'espèces vivantes dans le registre fossile ? Cela dépend de la qualité du registre fossile. Si nous avions trouvé la plupart des espèces éteintes ayant jamais vécu, nos chances seraient bonnes ; en revanche, si nos connaissances sont fragmentaires, nos chances sont mauvaises. Nous pouvons juger de la qualité du registre fossile des dinosaures à partir des espèces découvertes jusqu'à présent. La moitié de tous les généras connus de dinosaures ne sont connus que par un seul spécimen, ce qui suggère qu'il existe de nombreux genres pour lesquels même ce seul spécimen n'a pas encore été trouvé. De plus, de nombreux genres à spécimens multiples ne sont connus que par un seul moment et un seul lieu. Nous avons neuf spécimens d'Archaeopteryx, tous provenant d'une seule carrière calcaire en Allemagne. Archaeopteryx est l'unique oiseau jurassique connu. Quelle est la probabilité que l'unique oiseau jurassique que nous ayons trouvé soit l'ancêtre de tous les oiseaux ultérieurs ? Au vu du petit échantillon dont nous disposons, il est peu probable que nous ayons trouvé les ancêtres de la plupart des groupes de dinosaures, y compris les oiseaux.

Heureusement, nous pouvons souvent trouver des fossiles qui ne sont pas trop éloignés dans le temps et l'apparence de ces ancêtres. Archaeopteryx est l'un de ces fossiles. Il n'est probablement pas l'ancêtre des oiseaux. (Distinguer les véritables ancêtres des cousins des ancêtres est déjà un problème non résolu.) Mais il représente une étape transitionnelle clé entre les dinosaures théropodes et les oiseaux modernes. Il possède certaines caractéristiques de théropodes, certaines d'oiseaux, et d'autres intermédiaires. Wells n'offre aucune explication du caractère transitionnel d'Archaeopteryx. Nous avons d'autres fossiles pour des stades transitionnels plus primitifs et plus avancés. Certains stades transitionnels plus primitifs — Velociraptor, par exemple — sont postérieurs à Archaeopteryx. Ce sont des contingences de la préservation. Personne ne prétend que les ancêtres sont apparus après leurs descendants, seulement que nous avons prélevé de façon aléatoire au sein d'une grande famille de cousins et de frères/sœurs à travers le temps, certains (par exemple Velociraptor) ressemblant plus étroitement à leur ancêtre commun que d'autres (comme Archaeopteryx).

Une comparaison peut aider à comprendre ce point. Prenons les relations humaines. Nous disposons d'un certain nombre de grands singes fossiles, dont la plupart ont plus de 10 millions d'années. Nous avons aussi un certain nombre d'hominidés fossiles, parmi lesquels Australopithecus afarensis, représenté par « Lucy », est peut-être le plus célèbre et a souvent été présenté comme un possible ancêtre humain. Si l'on ne sait pas si A. afarensis est ou non un descendant direct de l'humain, il n'est clairement pas loin de cette lignée. Les parents les plus proches des humains sont les chimpanzés. Les chimpanzés n'ont pas de registre fossile connu.

Quelqu'un pourrait chercher à semer le doute sur cette phylogénie humaine en prétendant que les humains modernes ne descendent probablement pas de Lucy, et que ses supposés ancêtres (chimpanzés) n'apparaissent que des millions d'années plus tard. Bien sûr, il existe d'autres primates fossiles plus anciens, mais ils sont beaucoup plus éloignés des humains que les chimpanzés. Personne ne formule réellement cet argument, probablement parce qu'il est facilement perçu comme absurde, équivalent à la question : « Si les humains descendent des singes, pourquoi y a-t-il encore des singes ? » Vous n'avez même pas besoin d'accepter l'évolution humaine pour réaliser que cette question est absurde. (Certains créationnistes, oui, avancent cet argument ; mais d'autres créationnistes comprennent qu'ils ne devraient pas.) Mais la question de Wells sur Archaeopteryx est exactement la même. Nous ne sommes pas certains qu'Archaeopteryx soit un ancêtre direct des oiseaux modernes, mais il n'est pas loin de cette ligne.

Les dinosaures théropodes que Wells qualifie d'« ancêtres supposés » d'Archaeopteryx, comme Velociraptor, sont simplement les apparentés connus les plus proches d'Archaeopteryx, et occupent à son égard la même relation que celle des chimpanzés à Lucy : plus récents dans le temps mais plus primitifs. Et bien sûr, il existe de nombreux apparentés théropodes encore plus primitifs et plus anciens. Nous savons que le registre fossile est incomplet, et il l'est à la fois pour les oiseaux/dinosaures et les humains/singes. La concordance entre le registre fossile réel et nos attentes naturelles selon lesquelles les caractères primitifs apparaissent avant les caractères avancés est surprenamment bonne, mais elle n'est pas parfaite ; comme dans ces deux cas, certains fossiles que nous souhaiterions voir n'ont pas été découverts. Mais il en a été trouvé suffisamment pour nous donner une image claire, au moins dans ses grandes lignes, de l'évolution des humains et des oiseaux. « Lucy » et Archaeopteryx n'ont pas besoin d'être des ancêtres directs pour apporter une contribution importante à ces images.

Notes :

1. Les seules trois exceptions connues sont le lamantin et le paresseux à deux doigts qui possèdent six vertèbres cervicales, et le paresseux à trois doigts qui en a généralement neuf.