Goulot d'étranglement évolutif: qu'est-ce que c'est et comment affecte-t-il les espèces

Quand on pense à l'évolution des êtres vivants, la première chose qui vient à l'esprit est la sélection naturelle, cette fameuse postulation qui a été faite par Charles Darwin dans son ouvrage intemporel d'aujourd'hui: L'Origine du espèce. Malgré le fait qu'il ait été reformulé à plusieurs reprises et que de nouvelles connaissances aient été acquises sur le sujet, ce phénomène évolutif est incontestable.

La sélection naturelle traite d'une série de prémisses très simples: le génome des êtres vivants mute, se recombine (en cas de reproduction sexuée) et les chromosomes peuvent changer de forme et/ou de nombre. Comme les gènes ne sont pas serrés à travers les générations, de nouveaux traits apparaissent parfois qui favorisent les individus qui les portent. À d'autres moments, les mutations sont silencieuses ou délétères, elles ne regardent donc pas l'espèce.

Disons, par exemple, qu'une mutation dans un gène particulier fait qu'un oiseau a des plumes de queue légèrement plus longues. Si ce trait attire les femelles, le mâle à longue queue se reproduira plus que le reste des individus de son espèce. Si ce trait est héréditaire, de plus en plus de spécimens à longue queue apparaîtront, car ils auraient en moyenne plus de descendants. Au final, ce caractère bénéfique finirait par se fixer sur l'espèce.

C'est un exemple clair de sélection naturelle de nature sexuelle, puisque c'est le choix des femelles qui encode le processus. Quoi qu'il en soit, ce que tout le monde ne sait pas, c'est que dans la nature "tout n'a pas de raison". Vous saurez de quoi nous parlons si vous continuez à lire, car nous vous dirons ce qu'est la dérive génétique et une variante particulièrement frappante de celle-ci: le goulot d'étranglement évolutif.

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Qu'est-ce que la dérive génétique ?

Les mécanismes évolutifs ne sont pas parfaits, autant qu'ils le paraissent lorsqu'on étudie certaines adaptations animales en cours de biologie. La sélection naturelle agit comme une force involontaire et inconsciente, mais les êtres vivants « font ce qu'ils peuvent avec ce qu'ils ont ». Certes, certains traits seraient idéaux pour un animal dans un environnement spécifique, mais il se peut que la mutation Il est impossible dans l'espèce ou que, tout simplement, le corps de l'animal ne soit pas conçu pour exploiter une niche dé.

En plus de cela, il convient de noter que la sélection naturelle n'est pas le seul mécanisme évolutif chez les êtres vivants. Il existe également une dérive génétique, un effet stochastique (non déterministe) qui provoque la variation des gènes à travers des générations aléatoires, en raison d'une erreur d'échantillonnage.

Un exemple pratique

Prenons un exemple. Dans une population naine, il y a 7 coléoptères rouges et 3 coléoptères verts. Il s'avère que les verts se fondent mieux dans l'environnement et, par conséquent, réduisent les chances d'être prédatés et pourraient se reproduire plus facilement que les rouges. Il ne fait aucun doute que les invertébrés verts, dans ce cas, sont "plus adaptés à un niveau évolutif".

Malheureusement, avant que ces 3 spécimens puissent s'accoupler, une vache marche sur le sol et les écrase. Le mammifère n'a pas choisi consciemment de mettre fin à la vie des coléoptères, car il n'a pas essayé de les chasser et n'a pas interagi avec eux de quelque manière que ce soit. Le trait de ces coléoptères était sans aucun doute positif, mais par hasard, les gènes bénéfiques ont disparu.

Donc, La dérive génétique tend à réduire la diversité génétique: si 3 coléoptères rouges avaient été piétinés (le trait le plus courant), il y en aurait encore 4 autres qui pourraient se reproduire. Autant la couleur verte serait bénéfique pour l'espèce, autant c'est le malheur aléatoire que le gène a été effacé de la population par un acte tout à fait anecdotique. C'est ainsi que fonctionne la dérive génétique.

Dans ce scénario, les probabilités d'être piétiné sont supposées être les mêmes pour les coléoptères verts et rouges. Sinon, l'échantillonnage ne serait pas aléatoire.

Le goulot d'étranglement évolutif de la dérive génétique

Imaginez un instant que dans l'exemple ci-dessus la population est de 10 000 coléoptères, 7 000 rouges et 3 000 verts: dans ce Dans ce cas, peu importe combien une vache écrase 3 spécimens d'une couleur spécifique, les gènes verts continueront à rester longtemps terme. Avec cette prémisse, on comprend que la dérive génétique affecte beaucoup plus les petites populations.

Le goulot d'étranglement évolutif, quant à lui, est un événement dans lequel un déclin drastique et soudain de la population est provoqué par un événement environnemental, tel qu'un tremblement de terre, une famine, une maladie ou, malheureusement, des activités humaines. Si dans notre population de 10 000 coléoptères multicolores il y a un déluge qui ne laisse que 10 spécimens vivant, il n'est pas difficile d'imaginer comment la dérive génétique pourra agir beaucoup plus facilement dans la population malmenée appauvri.

Afin de comprendre les implications d'un goulot d'étranglement évolutif, nous devons décortiquer une série de termes aussi concrets qu'excitants. Fonce.

La population minimale viable

En biologie de la conservation, la population minimale viable (MVP) est le nombre minimum d'individus dans une population qui peut survivre sans s'effondrer avec le temps. Au niveau théorique, la population avec un nombre d'individus supérieur au MVP peut exister malgré la catastrophes naturelles normales, le manque de nourriture attendue ou les effets de la dérive génétique auparavant décrit.

Il n'y a pas de nombre minimum de population viable spécifique, car une espèce comme le crapaud commun (Bufo spinosus) qui pond des milliers d'œufs n'est pas la même. annuellement qu'un éléphant (Loxodonta africana), une espèce dont les femelles ne donnent naissance qu'à un seul veau à la naissance et ont une période de gestation de 22 mois. Selon le temps de développement, la gestation, les cycles de reproduction et de nombreux autres paramètres, le MVP peut être beaucoup plus élevé ou inférieur.

En général, ce qui peut être universellement établi, c'est qu'un MVP optimal dans n'importe quelle espèce est celui qui assure la permanence de la population de 95 à 99 % en 1 000 ans, sachant que des catastrophes et des événements néfastes peuvent se produire pendant cet intervalle temporaire. Comme vous pouvez l'imaginer, si un goulot d'étranglement entraîne une population avec un nombre inférieur au MVP, il sera voué à l'échec.

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Taille effective de la population (Ne)

Un autre paramètre très intéressant (mais beaucoup plus difficile à comprendre) est la taille effective de la population (Ne). Ceci est défini comme le nombre d'individus qu'une population idéalisée devrait avoir pour qu'une quantité d'intérêt spécifique soit la même dans la population idéalisée que dans la population réelle. En d'autres termes, Ne aide les généticiens à comprendre le nombre réel d'individus qui se reproduisent dans une population.

Revenons à nos coléoptères. Dans la population initiale de 10 000 spécimens, nous avons de nombreux êtres vivants, mais cela ne signifie pas que tous vont se reproduire chaque année, peut-être parce qu'ils se font concurrence ou parce que l'espace pour la ponte est limité. Par conséquent, même si le nombre total de la population est de 10 000 (N: 10 000), la taille effective de la population pourrait être, par exemple, 300 individus (Ne: 300). Cela a de nombreuses implications au niveau évolutif, car c'est ce paramètre qui nous importe vraiment pour quantifier les effets possibles d'un goulot d'étranglement.

Cet exemple peut sembler tiré par les cheveux, mais par exemple, de minuscules tailles efficaces sont très courantes dans les populations d'amphibiens sauvages. Les mâles rivalisent intensément avec d'autres prétendants pour l'accès aux femelles et, pour Malheureusement, de nombreuses années il y a des sécheresses et ils ne trouvent pas assez de sources d'eau pour déposer les œufs. Ainsi, même si 1 000 adultes sont recensés dans une population donnée, seuls 100 peuvent s'être reproduits cette année-là (ce qui est très optimiste).

résumé

En résumé, nous vous avons appris ici ce qu'est la dérive génétique, ce qu'est le goulot d'étranglement et de quoi dépendent ses effets. Si un événement catastrophique donne lieu à un goulot d'étranglement évolutif qui, en plus, laisse une population d'une espèce en dessous du MVP qui se caractérise par un faible Ne, vous pouvez imaginer le résultat.

Les effets de cet événement peuvent ne pas être remarqués en premier lieu, mais à chaque génération de la population affectée, le pool génétique s'érodera et, par conséquent, les personnes impliquées finiront par souffrir de consanguinité et disparaître en raison de maladies, de mutations, d'un manque d'adaptation et de viabilité biologique appauvri.

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