La double hiérarchie imbriquée

Article du mois : avril 2000

par Ken Cox

Objet :    Re : Pouvez-vous prouver scientifiquement l'évolution ?
Groupes de discussion : talk.origins
Date :       13 avril 2000
Message-ID : 38F6071E.8ABDF9C3@research.bell-labs.com

"Bradley V. Stone" a écrit :
> Larry Handlin :
> > Nous observons bien la hiérarchie imbriquée des espèces datées à la fois de manière relative et
> > absolue — comment expliquer autrement cette preuve ?
> Encore une fois, vous dites que nous observons cela, mais veuillez me donner un ou deux exemples.
> Et non, un renard n'est pas un chow-chow. Ou un aigle n'est pas un pingouin.

Vos exemples me troublent un peu, car ils suggèrent que vous ne comprenez pas le terme « hiérarchie imbriquée ». Cela fait référence au type de motif que l'on obtient lorsqu'on examine les caractéristiques d'un ensemble de différentes espèces et que l'on regroupe les espèces entre elles en fonction de leur similitude dans ces caractéristiques.

Ce type de regroupement a été réalisé depuis plusieurs centaines d'années maintenant (au sens formel ; les gens le font de manière informelle, par exemple en reconnaissant des groupes comme les « oiseaux » et les « poissons », depuis aussi longtemps que nous pouvons le retracer). L'effort majeur a utilisé la morphologie, c'est-à-dire les caractéristiques grossières comme savoir si l'espèce est faite de bois ou de viande, ou combien de pattes elle a, ou comment ses dents sont disposées, et ainsi de suite.

En utilisant la morphologie, vous constatez que les espèces forment une structure arborescente. Par exemple, vous découvrez qu'il existe un vaste groupe d'espèces qui possèdent des cellules avec un noyau. Ces organismes sont appelés « eucaryotes ». Vous constatez ensuite que vous pouvez les diviser selon qu'ils possèdent des mitochondries ou non ; et ainsi de suite.

Finalement, on arrive à un groupe de vertébrés à mâchoires tétrapodes possédant une notochorde, amniotes donnant du lait et possédant des poils, organismes multicellulaires eucaryotes mitochondriaux non chloroplastiques, également connus sous le nom de « mammifères ». Ensuite, au sein des mammifères, vous constatez que vous pouvez séparer ceux qui pondent des œufs, ceux qui ont des poches, et ceux qui mettent bas des petits vivants ; et vous continuez ainsi, et vous finissez par arriver à un groupe d'organismes sans queue, aux yeux orientés vers l'avant, aux pattes préhensiles, possédant des poils, etc. Ensuite, si vous regardez de très près des caractéristiques mineures (car les caractéristiques vraiment importantes, comme posséder des mitochondries, être un vertébré, mettre bas des petits vivants, etc., ont déjà été abordées), vous constatez que vous pouvez séparer ce groupe en humains, chimpanzés, bonobos et gorilles.

Bien sûr, en cours de route, vous avez également défini beaucoup d'autres groupes qui, à un moment ou à un autre, n'ont pas un ensemble particulier de caractéristiques qui ont, fortuitement, conduit à l'humain. Si vous partiez de l'un de ces groupes et que vous examiniez leurs caractéristiques, vous pourriez faire la même chose ; par exemple, vous constaterez que parmi les mammifères non préhensiles, il existe un sous-groupe assez important qui possède des sabots, et au sein de ce groupe, il y a un autre regroupement qui possède des cornes, et au sein de ce regroupement, il existe une centaine d'espèces de gazelles qui ne diffèrent que par des détails mineurs.

Car vous pouvez continuer ce type de division dans chaque groupe, vous finissez par la structure hiérarchie imbriquée. C'est-à-dire qu'au niveau supérieur, vous avez une grande masse étiquetée « vie ». À l'intérieur de celle-ci se trouvent des masses étiquetées « archées » et « eubactéries » et « eucaryotes ». À l'intérieur de chacune de celles-ci se trouvent d'autres masses. Et ainsi de suite.

Maintenant, une autre expression que vous pourriez entendre est « hiérarchie imbriquée en double ». La hiérarchie imbriquée discutée ci-dessus est basée, comme je l'ai dit, sur la morphologie. Mais récemment, nous avons pu observer certaines caractéristiques supplémentaires des espèces, bien en bas au niveau biochimique – des choses comme la séquence exacte de l'ARN ribosomique 16S à l'intérieur des mitochondries à l'intérieur des cellules, ou la séquence exacte de la protéine cytochrome-C. Ces séquences d'ARN et de protéines sont partagées par beaucoup d'organismes – ou plutôt, les fonctions qu'elles accomplissent sont partagées, car les séquences peuvent varier considérablement.

Cette variation est possible car seules quelques parties des ARN ou des protéines sont absolument contraintes par leur fonction. Le reste peut varier, et en effet, dans quelques expériences de transplantation moléculaire entre espèces, nous constatons que les variations fonctionnent parfaitement — c'est-à-dire qu'une cellule de blé fonctionnera parfaitement si elle possède le gène de la souris pour produire le cytochrome-C, et des choses similaires.

Maintenant, nous pouvons appliquer le même type d'analyse de similarité que celle que nous utilisons avec les os, les dents et les ongles à ces séquences (en fait, c'est un peu plus facile d'un certain point de vue, car il y a moins de débat concernant les caractéristiques mesurées). Lorsque cela est fait, nous obtenons une autre hiérarchie imbriquée.

Ou plutôt, nous obtenons la même hiérarchie imbriquée. C'est-à-dire que lorsque vous examinez la morphologie, vous constatez que les humains sont plus proches des souris que des poissons, et que nous sommes plus proches des deux que du blé. Et lorsque vous répétez l'exercice avec les séquences, vous obtenez le même ensemble de relations.

Maintenant, cela n'a pas dû se produire – comme noté, le blé aurait fonctionné parfaitement avec la protéine de la souris, et vice-versa, et dans ce cas, nous aurions trouvé que les humains sont plus proches du blé que des souris. Il existe donc de nombreuses, nombreuses arbres possibles qui pourraient avoir résulté des données de séquence. Mais celui qui a résulté est le même que celui que nous obtenons en utilisant la morphologie.

Il existe une explication simple à cela en utilisant la théorie de l'évolution. Il n'existe pas d'explication simple en utilisant des notions de conception — ou plutôt, toutes les explications finissent par dire que le concepteur a choisi, par hasard, parmi tous les motifs possibles, celui qui fait aussi qu'il semble que l'évolution s'est produite.

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Ken Cox                  kcc@research.bell-labs.com

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