L'évolution comme grille de lecture du monde vivant
Sélection naturelle, dérive génétique, spéciation et coévolution — thème « Science, climat et société » (programme d'Enseignement scientifique de Tle générale)
À propos de cette page
Ce cours de enseignement scientifique en terminale sur « L'évolution comme grille de lecture du monde vivant » suit le programme officiel de enseignement scientifique de terminale. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : L'évolution : une théorie scientifique unificatrice, La variabilité génétique, matière première de l'évolution, La sélection naturelle : un tri non aléatoire, La dérive génétique : le hasard évolutif. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de terminale à réussir en enseignement scientifique.
Au programme
1 · L'évolution : une théorie scientifique unificatrice
2 · La variabilité génétique, matière première de l'évolution
3 · La sélection naturelle : un tri non aléatoire
4 · La dérive génétique : le hasard évolutif
5 · De la population à l'espèce : la spéciation
6 · L'évolution à l'œuvre aujourd'hui : antibiorésistance
7 · Coévolution et interactions entre espèces
8 · L'évolution, grille de lecture pour les enjeux de société
1L'évolution : une théorie scientifique unificatrice
La théorie de l'évolution énonce que les espèces vivantes actuelles descendent, en se transformant au cours du temps, d'espèces ancestrales communes. Formulée par Charles Darwin (L'Origine des espèces, 1859), elle a été enrichie au XXᵉ siècle par la génétique : c'est la théorie synthétique de l'évolution.
Définition. L'évolution biologique est la modification, au fil des générations, des caractéristiques héréditaires des populations d'êtres vivants. Elle est mesurable par la variation des fréquences alléliques au sein d'une population.
L'évolution n'est pas une simple hypothèse : c'est une théorie scientifique au sens fort, c'est-à-dire un cadre explicatif solidement étayé par des faits convergents (paléontologie, anatomie comparée, embryologie, biologie moléculaire). On parle de grille de lecture car elle permet d'interpréter et de relier des observations très diverses du monde vivant.
Astuce. Distinguez bien le fait de l'évolution (les espèces se transforment, c'est observé) et les mécanismes qui l'expliquent (sélection naturelle, dérive…). Le débat scientifique porte sur les mécanismes, pas sur le fait.
2La variabilité génétique, matière première de l'évolution
Au sein d'une population, les individus présentent des variations héréditaires : ils ne portent pas tous les mêmes allèles (versions d'un gène). Cette diversité est la matière première sur laquelle agit l'évolution.
Origine de la variabilité.
Les mutations (modifications aléatoires de la séquence d'ADN) créent de nouveaux allèles.
Le brassage génétique lors de la reproduction sexuée (méiose et fécondation) recombine ces allèles à chaque génération.
On décrit l'état génétique d'une population par les fréquences alléliques : la proportion de chaque allèle d'un gène donné. Par exemple, si un gène existe sous deux allèles A et a, et que A représente 70 % des copies, alors $f(A) = 0{,}70$ et $f(a) = 0{,}30$.
Attention ! Les mutations sont aléatoires et ne surviennent pas « pour répondre » à un besoin de l'organisme. C'est ensuite l'environnement qui trie les variants déjà présents : la mutation propose, la sélection dispose.
Exemple. Chez l'être humain, la mutation responsable de la persistance de la lactase à l'âge adulte (digestion du lait) est apparue indépendamment dans plusieurs populations d'éleveurs, puis s'est répandue là où l'élevage laitier procurait un avantage.
3La sélection naturelle : un tri non aléatoire
La sélection naturelle est le mécanisme central décrit par Darwin. Dans un environnement donné, les individus porteurs de caractères avantageux survivent et se reproduisent davantage : ils transmettent plus de copies de leurs allèles à la génération suivante.
Définition. La sélection naturelle est le tri non aléatoire des variants d'une population en fonction de leur valeur sélective (succès reproducteur). Les allèles avantageux dans un milieu voient leur fréquence augmenter au cours des générations.
Trois conditions suffisent à la sélection naturelle :
Condition
Signification
Variabilité
Les individus diffèrent par des caractères héréditaires.
Hérédité
Ces caractères se transmettent à la descendance.
Différence de reproduction
Certains variants laissent plus de descendants que d'autres dans le milieu.
Exemple historique. La phalène du bouleau (papillon) : avant l'industrialisation, la forme claire, camouflée sur les lichens des troncs, dominait. La pollution des villes anglaises ayant noirci les troncs, la forme sombre, mieux camouflée des prédateurs, est devenue majoritaire en quelques décennies. C'est un cas observé de sélection naturelle.
4La dérive génétique : le hasard évolutif
La sélection naturelle n'est pas le seul moteur de l'évolution. La dérive génétique fait varier les fréquences alléliques par le simple effet du hasard de l'échantillonnage des individus qui se reproduisent à chaque génération.
Définition. La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences alléliques d'une génération à l'autre. Elle est d'autant plus marquée que la population est de petite taille.
Contrairement à la sélection (orientée par l'avantage), la dérive est sans direction : un allèle peut disparaître ou se fixer (atteindre 100 %) indépendamment de tout avantage. Elle est particulièrement importante lors d'un effet de fondateur (une petite population colonise un nouveau milieu) ou d'un goulot d'étranglement (une catastrophe réduit brutalement l'effectif).
Astuce. Sélection et dérive agissent en même temps. La sélection domine pour les caractères à fort impact sur la survie ; la dérive domine pour les caractères neutres et dans les petites populations.
5De la population à l'espèce : la spéciation
L'accumulation de différences génétiques entre populations peut conduire à l'apparition de nouvelles espèces : c'est la spéciation.
Définition (concept biologique de l'espèce). Une espèce regroupe les individus capables de se reproduire entre eux et d'engendrer une descendance fertile. Deux populations forment deux espèces distinctes quand elles sont isolées sur le plan reproducteur.
Le scénario classique est la spéciation allopatrique :
Exemple. Les pinsons des Galápagos étudiés par Darwin : à partir d'une espèce ancestrale, l'isolement sur des îles différentes a produit plusieurs espèces aux becs adaptés à des régimes alimentaires distincts (graines dures, insectes, nectar). C'est une radiation adaptative.
6L'évolution à l'œuvre aujourd'hui : la résistance aux antibiotiques
L'évolution n'est pas qu'un phénomène du passé : elle est observable en temps réel, notamment chez les organismes à reproduction rapide comme les bactéries. La résistance aux antibiotiques en est l'illustration la plus parlante et un enjeu majeur de santé publique.
Mécanisme. Dans une population bactérienne, des mutations confèrent par hasard à quelques individus une résistance à un antibiotique. L'antibiotique constitue une pression de sélection : il élimine les bactéries sensibles, tandis que les bactéries résistantes survivent et se multiplient. La fréquence de l'allèle de résistance augmente rapidement.
Attention ! L'antibiotique ne crée pas la résistance : les bactéries résistantes existaient déjà (par mutation) avant le traitement. L'antibiotique ne fait que les sélectionner. C'est pourquoi un mésusage des antibiotiques accélère l'apparition de souches multirésistantes.
7Coévolution et interactions entre espèces
Les espèces n'évoluent pas isolément : elles exercent les unes sur les autres des pressions de sélection réciproques. C'est la coévolution.
Définition. La coévolution est l'évolution conjointe et réciproque de deux espèces en interaction (prédation, parasitisme, mutualisme), chacune exerçant une pression de sélection sur l'autre.
Mutualisme : fleurs et insectes pollinisateurs ont coévolué (forme de la corolle adaptée à l'insecte, et inversement).
Prédation / défense : la « course aux armements » entre proies (vitesse, venin, camouflage) et prédateurs.
Parasitisme : un hôte développe des défenses immunitaires, le parasite contourne ces défenses, etc.
Exemple. L'orchidée de Darwin (Angraecum sesquipedale) possède un éperon nectarifère de près de 30 cm. Darwin prédit l'existence d'un papillon à trompe aussi longue pour la polliniser : ce papillon (Xanthopan morganii) fut découvert des décennies plus tard. Coévolution confirmée.
8L'évolution, grille de lecture pour les enjeux de société
Comprendre l'évolution n'est pas seulement un savoir académique : c'est un outil de décision face à des enjeux contemporains de santé, d'agriculture et d'environnement.
Enjeu de société
Lecture évolutive
Antibiorésistance
Limiter la pression de sélection : usage raisonné des antibiotiques.
Résistance des ravageurs aux pesticides
Même mécanisme : alterner les molécules, préserver des refuges non traités.
Émergence de virus (grippe, SARS-CoV-2)
Mutations + sélection des variants les plus transmissibles → suivi et vaccins adaptés.
Changement climatique et biodiversité
Le rythme du changement peut dépasser la capacité d'adaptation des espèces → extinctions.
Astuce. Face au climat, deux issues pour une espèce : s'adapter (si la variabilité génétique et le temps le permettent), migrer (suivre son milieu favorable) ou disparaître. La vitesse actuelle du réchauffement rend l'adaptation difficile pour beaucoup d'espèces.
À retenir. L'évolution éclaire la résilience du vivant face aux perturbations : la biodiversité (réservoir de variabilité génétique) est une assurance pour l'adaptation future des écosystèmes.
★À retenir
À retenir : • L'évolution = modification au cours des générations des caractères héréditaires des populations, mesurée par la variation des fréquences alléliques. • La variabilité (mutations + brassage) est la matière première ; mutations aléatoires, sélection non aléatoire. • Sélection naturelle : tri orienté des variants selon leur succès reproducteur (ex. phalène du bouleau). • Dérive génétique : variation aléatoire des fréquences, forte dans les petites populations (fondateur, goulot d'étranglement). • La spéciation (souvent allopatrique) crée de nouvelles espèces par isolement reproducteur. • L'évolution est observable aujourd'hui : antibiorésistance, variants viraux, ravageurs résistants. • La coévolution lie les espèces en interaction ; l'évolution est une grille de lecture des enjeux de santé, d'agriculture et de climat.