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Created on May 24, 2023
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Chapitre 2 - L’évolution comme grille de lecture du monde

1. Introduction
Dans ce chapitre nous allons étudier quelques aspects de l’évolution qui peuvent nous interroger et qui peuvent être instrumentalisés par des adversaires de la théorie de l’évolution. Ainsi il peut sembler difficile d’expliquer qu’une structure anatomique complexe comme l’œil humain soit le produit de phénomènes évolutifs en partie aléatoires. De même la présence de particularités anatomiques humaines surprenantes à première vue du point de vue évolutif pose problème.
La compréhension des phénomènes évolutifs a également des applications concrètes comme la compréhension de l’acquisition de l'antibiorésistance, celle de la domestication des animaux et des végétaux.

2. Évolution et apparition d’une structure complexe : l’œil des vertébrés
Les yeux des animaux sont les organes de la vision. Ils ont pour fonction de capter une information lumineuse qui est traitée par le système nerveux pour aboutir à une représentation de notre environnement permettant une réponse comportementale adaptée à la situation. Les yeux sont le produit d’une histoire évolutive.
Les photorécepteurs sont des cellules nerveuses de la rétine sensibles à la lumière. Chez les vertébrés, les fibres nerveuses sont interposées entre les photorécepteurs et la source de lumière, ce qui n'est pas le cas chez les céphalopodes. Le départ du nerf optique dans l'œil des vertébrés engendre une tache aveugle, zone sans photorécepteurs.
L’étude comparative des parties de l’œil chez les animaux des principales lignées, combinée à l’étude détaillée de leur développement embryonnaire permet de reconstituer les principaux moments de son évolution. Depuis 600 millions d’années, l’œil a évolué d’un simple capteur de lumière pour devenir l’un des organes les plus perfectionnés que nous connaissons aujourd’hui. Pendant l’explosion du Cambrien, entre –541 à –530 millions d’années, deux types d’yeux sont apparus : l’œil à facettes ou œil composé et l’œil de type caméra.
L’œil composé est celui des arthropodes (insectes, araignées, crustacés).
L’œil caméra est présent chez les céphalopodes (calmar, poulpe) et chez les vertébrés (des poissons aux primates)
Evolution : œil et adaptation
Evolution de l’œil
Un œil fonctionnel très simple apporte un avantage sélectif et fonctionne sur le principe d'une cellule photoréceptrice accompagnée d'une cellule pigmentée.
Des yeux plus complexes et tous fonctionnels peuvent se développer par une
série de petits changements anatomiques au cours de l’évolution, et subsister
par sélection naturelle.
Des yeux complexes sont apparus dans différents groupes d'animaux éloignés. Par exemple, l'œil des vertèbres et de certains mollusques est très élaboré : il possède des lentilles permettant l’accommodation, un iris qui module la quantité de lumière arrivant dans l'œil, etc.
Des yeux très différents existent : rétine inverse (humains) ou rétine directe (pieuvre) ; lentille simple ou double ; intervention de gènes de développement différents, etc. Le hasard des variations retenues au cours de l’évolution permettant la mise en place des yeux dans différents groupes est un exemple de « bricolage évolutif ».

3. Evolution et étrangetés de l’anatomie humaine
Des tétons chez l’homme, un nerf laryngé au parcours peu logique, des dents de sagesse en voie de disparition, un bassin féminin peu adapté à la taille de la tête du bébé autan de curiosités anatomiques dans l’espèce humaine qui interrogent.
L’organisation de nos organes ne peut pas uniquement se comprendre sous l'angle de la sélection naturelle adaptative : des contraintes évolutives (historiques, phylogénétiques) fortes pèsent sur leur mise en place (trajet de la crosse aortique dérivé d'un arc branchial) ou expliquent leur origine (difficultés obstétriques à l’accouchement chez la femme).
À la lumière de mécanismes évolutifs, on comprend alors le maintien de certains organes (contrainte de développement pour le téton masculin) ou leur régression (dents de sagesse ?). Contrairement à une idée reçue, l'anatomie humaine n'est pas parfaite, c'est le produit d'une histoire évolutive complexe et sans objectif préétabli.

4. Mécanismes évolutifs et enjeux de santé publique
L’étude des processus évolutifs permet de comprendre des phénomènes biologiques ayant une importance médicale tels que l’augmentation de la résistance bactérienne aux antibiotiques.
Une utilisation accrue des traitements antibiotiques dans différents domaines (santé publique, agronomie, vétérinaire) conduit à une augmentation de la fréquence des formes résistantes aux antibiotiques dans les populations de bactéries. Le mécanisme évolutif mis en jeu est la sélection naturelle.
Il est donc nécessaire d’adopter des stratégies prophylactiques (prévention) qui prennent en compte le risque de résistance associé à l'utilisation des vaccins et des antibiotiques afin de préserver leur efficacité.

5. Pratiques agricoles et impacts sur l'évolution de la biodiversité
Depuis la révolution agricole, certaines pratiques ont été privilégiées afin d'augmenter la production ainsi que les rendements mais non sans impact sur la biodiversité :
L'utilisation massive de produits phytosanitaires tels que les insecticides favorise des espèces résistantes à ces produits par sélection naturelle.
La domestication d'une espèce (espèce sauvage → cultivée ou élevée) entraîne une perte de sa diversité génétique, ce qui est un risque pour l’évolution de la biodiversité.
La monoculture appauvrit les sols et entraîne une diminution de la biodiversité.

Chapitre 3 - L’évolution de l’homme
1. Introduction
L’espèce humaine est une espèce parmi d’autres qui a subi des processus évolutifs et fait partie du groupe des primates. 

2. Définitions
Phylogénie : Etude des relations de parenté entre êtres vivants.
Caractère morpho-anatomique : attribut relatif à la forme et à la structure d’un être vivant.
Hominidés (grands singes) : famille de grands primates à l’allure humaine possédant notamment un coccyx à la place de la queue et un sinus frontal. Ce groupe comprend l’être humain, des espèces fossiles et certains grands singes comme le gorille et le chimpanzé.

3. Phylogénie et relations de parentés chez les primates
Il est possible d’identifier les relations de parenté entre les êtres vivants en utilisant les techniques de la phylogénie qui font appel à l’étude de caractères anatomiques et moléculaires. Ces relations peuvent être présentées sous forme d’un arbre phylogénétique.
La phylogénie est l’étude des relations de parenté entre êtres vivants. Les humains possèdent des mains avec des pouces opposables et des ongles plats, ce qui les classe en phylogénie, parmi les primates. Au sein des primates, ils partagent de nombreux caractères morpho-anatomiques avec d'autres grands singes (orangs-outans, gorilles, chimpanzés), dont l'absence de queue. Cet ensemble forme le groupe des hominidés.
Enfin, les humains possèdent le plus de similitudes, en particulier au niveau génétique, avec les chimpanzés : ce sont ainsi leurs plus proches parents actuels, avec qui ils partagent leur ancêtre commun le plus récent.

4. Histoire évolutive menant à l’Homme moderne
La lignée humaine ou groupe des Homininés est formé de l’espèce humaine (Homo sapiens) et des espèces fossiles plus proches de notre espèce que celles appartenant au groupe des chimpanzés. Nous allons identifier les états de caractères permettant de positionner une espèce fossile au sein de la lignée humaine, au sein du genre Homo, et au sein de l’espèce Homo sapiens.
  a) Apparition de la lignée humaine
La paléoanthropologie révèle que la lignée humaine émerge au sein des primates africains lorsque certaines espèces deviennent de plus en plus bipèdes, probablement sous l'influence d'un changement des conditions environnementales.
La séparation avec la lignée des chimpanzés est estimée à plus de 8 millions d'années. Plusieurs genres vont ensuite coexister, notamment Australopithecus et Homo, montrant une évolution buissonnante de la lignée humaine.
  b) Evolution du genre Homo
La plus ancienne espèce fossile connue actuellement associée au genre Homo est apparue en Afrique il y a plus de 2,8 millions d’années. Ce genre a ensuite évolué́ de manière buissonnante en de nombreuses espèces. L’espèce humaine actuelle, seule survivante du genre Homo, s’est progressivement répartie sur toute la
planète.

A partir de l’étude de données anatomiques nous allons essayer de découvrir
comment ont évolué́ les caractères au sein du genre Homo au cours du temps ?

Bourrelet sus-orbitaire : saillie osseuse présente chez certaines espèces du genre Homo au niveau des sourcils, au-dessus des orbites.
Genre Homo : ensemble d’espèces de la lignée humaine fortement apparentées à Homo sapiens. La définition précise de ce groupe reste discutée.
Mandibule parabolique : mâchoire présentant des dents alignées en forme de « V ».
Prognathisme : position avancée de la mâchoire = angle facial faible (voir doc ci après)
Trou occipital : trou situé sous le crâne et dans lequel s’insère la première vertèbre.

La plus ancienne espèce fossile connue actuellement associée au genre Homo est apparue en Afrique il y a plus de 2,8 millions d’années.
A partir de 2 millions d'années, le genre Homo se diversifie en plusieurs espèces qui vont progressivement coloniser le Moyen-Orient, l'Asie, l'Europe, puis le reste du monde. Au fur et à mesure de l’augmentation de leurs capacités cognitives, les espèces humaines développent des compétences de plus en plus complexes.
Certains caractères sont ainsi transmis de manière non génétique : le langage, la production d'outils, les pratiques alimentaires et le microbiote. Homo sapiens apparaît en Afrique il y a plus de 300 000 ans et va progressivement coloniser le monde entier, en cohabitant parfois et même en s'hybridant avec d'autres espèces comme les néandertaliens ou les hommes de Dénisova. Depuis l'extinction de ces derniers, il y a près de 30 000 ans, les humains modernes sont les seuls représentants de la lignée humaine.
La compréhension de l'histoire évolutive de la lignée humaine repose principalement sur l'étude des fossiles (crânes, mandibules et autres os) mais leur identification est très délicate et souvent discutable. En effet, les fossiles sont assez rares, très partiels, souvent en mauvais état, et les critères d'identification (ex : prognathisme, bourrelet sus-orbitaire) de chaque espèce sont parfois imparfaitement définis.
Depuis le début du XXIème siècle, les techniques de génétique moléculaire permettent d'apporter un éclairage nouveau sur les relations entre les dernières espèces humaines ayant existé, en analysant de l'ADN fossile et en le comparant à celui des humains actuels.
Les populations humaines actuelles sont extrêmement proches d'un point de vue génétique, mais présentent une très grande diversité de cultures. La langue, l'utilisation d'outils et les habitudes alimentaires sont des traits culturels acquis par l'apprentissage. Les habitudes alimentaires diversifient même les êtres humains jusqu'à leur microbiote, qui dépend notamment de l'alimentation.