Synthèse étendue (théorie de l'évolution)

La synthèse avancée de la théorie de l'évolution (Extended Evolutionary Synthesis, EES) est un terme utilisé par les membres d'un groupe de 16 à l'origine ( Altenberg-16 ), puis les philosophes de Biologie fondent d'autres biologistes et en 2008. Le terme exprime l'opinion que la théorie de l'évolution précédente (appelée théorie de l'évolution synthétique ) doit être étendue pour diverses raisons. Les idées ont mûri à partir de la critique de longue date de la synthèse et de l'idée que cette synthèse a besoin de beaucoup d'expansion. Divers contenus de la synthèse étendue sont maintenant utilisés sous ce terme dans les manuels et manuels standard.

Les opposants à l'initiative ont critiqué le fait que le terme était superflu, puisque la théorie conventionnelle avait jusqu'à présent adopté et intégré toutes les nouvelles découvertes. En octobre 2014, la revue Nature a donné aux deux parties l'opportunité de publier une déclaration détaillée.

Histoire ancienne

Dans les années 1950, le biologiste britannique CH Waddington a appelé à un élargissement de la synthèse en s'appuyant sur ses travaux sur l' épigénétique et l'assimilation génétique . Une synthèse étendue a également été proposée par le zoologiste autrichien Rupert Riedl , basée sur des études sur l' évolutivité . En 1978, le zoologiste Michael JD White a écrit sur une extension de Modern Synthesis basée sur ses recherches sur la spéciation .

Dans les années 1980, les paléontologues américains Stephen Jay Gould et Niles Eldredge ont plaidé pour une synthèse élargie. Cette demande a été justifiée par l'idée de ponctualité , une explication des taux de changement discontinus et des sauts dans les rangées de fossiles, ainsi que l'observation que de grands changements évolutifs ont lieu dans la sélection des espèces. En fin de compte, la sélection naturelle fonctionne à différents niveaux, des gènes à l'organisme dans l'ensemble de l'espèce.

L'éthologue et biologiste évolutionniste John Endler a également plaidé en 1988 pour une "synthèse plus récente" dans laquelle il soulignait les processus évolutifs qui n'étaient pas pris en compte.

À partir des années 1990, au cours des résultats de la recherche de la nouvelle discipline de la biologie du développement évolutif, les voix se sont faites plus fortes appelant à ce que le développement embryonnaire avec ses processus et mécanismes de changement soit un élément central de la théorie de l'évolution. Le travail le plus approfondi à ce sujet vient de l'Américaine Mary Jane West-Eberhard . En 2003, dans un ouvrage de 800 pages, auquel participent une centaine de biologistes et qui contient de nombreuses études empiriques, il propose une critique complète de la théorie standard et appelle à un nouveau cadre pour une théorie unifiée de l'évolution qui considère le développement, l'environnement et la plasticité comme facteurs causatifs de l'Évolution reprend.

Messages clés de 2010

Du point de vue des partisans de la synthèse étendue, la théorie standard se concentre exclusivement sur l'héritage génétique et sur les processus qui influencent la fréquence des allèles. Selon cela, la sélection naturelle est « la seule explication de l'adaptation ». Les partisans de la synthèse étendue prétendent que la théorie synthétique de l' évolution ne permet pas ou ne traite pas de sujets importants pour l'explication de l' évolution . Ils soulignent que leur théorie ne se limite pas à pondérer différemment des connaissances déjà connues, mais que la théorie de l'évolution doit être mise à jour dans sa structure de base, dans ses conditions cadres ou hypothèses de base ainsi que dans ses options de prédiction. La théorie de l'évolution est rétablie dans sa causalité. Dans un manuel sur l'évolution, les idées de la synthèse étendue sont introduites, où il est dit que, entre autres, à travers la biologie du développement évolutif, « l'approche originale du néo-darwinisme a considérablement changé et a conduit à une plus grande réflexion théorique et méthodologique. diversité en biologie évolutive. La théorie de l'évolution est ainsi devenue moins adaptationniste et aussi plus tournée vers l'organisme (et en ce sens moins gentriste).» Les nouveaux énoncés essentiels de la synthèse étendue concernent les domaines et thèmes de recherche suivants :

Développement évolutif

Du nouveau point de vue, le développement embryonnaire est traité comme une "boîte noire" par la précédente théorie de l'évolution synthétique. L'émergence de la variation phénotypique n'est pas expliquée et considérée comme acquise. La théorie synthétique de l'évolution ne contient pas de théorie de l'origine de la variation. Elle repose sur la présence d'une mutation aléatoire dans l'hérédité et sa fréquence génétique de population. Cependant, selon Kirschner / Gerhart et d'autres théoriciens de l'évolution, la théorie de l'évolution a besoin de trois piliers égaux :

  1. Une théorie de la sélection naturelle
  2. Une théorie de l'héritage
  3. Une théorie de la variation phénotypique.

La synthèse étendue fournit au bloc de construction manquant l'explication de l'origine de la variation dans le développement.

Amundson écrit : « Pour les embryologistes, la synthèse était loin d'être complète. Il présentait deux failles liées : l'erreur de ne pas traiter du développement et l'incapacité d'étudier génétiquement les traits qui caractérisent les espèces et les taxons supérieurs (Environnement) et de voir le développement comme un « système épigénétique complexe ».

Les scientifiques qui avaient attiré l'attention sur l'importance du développement à un stade précoce, comme Conrad Hal Waddington , n'ont pas été intégrés à la théorie synthétique de l'évolution. La discipline de recherche EvoDevo devient maintenant une partie importante de la synthèse étendue. Il fournit des explications causales-mécanistes , tandis que la théorie synthétique de l'évolution, qui se concentre sur la génétique des populations, fournit des connaissances descriptives mathématiques-statistiques . La structure théorique de la théorie de l'évolution change en conséquence avec l'approche explicative causale-mécaniste d'EvoDevo et le détachement de la prépondérance de la génétique des populations .

La biologie du développement évolutif critique le fait que le néo-darwinisme n'a pas de "théorie du générateur", c'est-à-dire aucune théorie sur la façon dont la structure organique ordonnée peut évoluer (par exemple, les doigts, les cheveux, les vaisseaux sanguins, etc.). En conséquence, la théorie dominante de l'évolution ne peut prédire que ce qui sera préservé, mais pas ce qui apparaîtra évolutif. Ailleurs, on dit que la sélection n'a pas de capacité d'innovation ; soit il élimine, soit il préserve ce qui existe. Les aspects génératifs et ordonnés de l'évolution morphologique sont donc en dehors de la théorie de l'évolution.

Développement dirigé

Un développement biaisé signifie que certains phénotypes sont plus probables que d'autres en raison de variations génétiques ou environnementales. Le développement dirigé est considéré comme un processus évolutif important qui facilite l'évolution et l'oriente vers certains phénotypes. Certaines voies de développement produisent une telle évolution parallèle, connue dans la théorie standard sous le nom d' évolution convergente et attribuée à la sélection naturelle. Ces phénotypes dirigés ne peuvent plus être expliqués par des contraintes passives , mais par des processus actifs immanents au développement.

Un exemple de développement dirigé est la polydactylie . Ici, les fréquences des numéros de doigts et d'orteils supplémentaires du mutant suivent une distribution statistique avec un maximum. La forme de la tête avec un front bombé chez certains cichlidés est également directionnelle et donc remarquable car cette forme se produit dans différents lacs africains, dans lesquels les espèces sont plus éloignées que les espèces d'un lac. De plus, les plus de 100 espèces différentes de mille - pattes ont toujours un nombre impair de paires de pattes, qui est également basé sur des mécanismes de développement. L'évolution dirigée est une source majeure d' évolutivité dans la synthèse étendue et une explication de ses mécanismes, de sa distribution et de sa direction.

Plasticité développementale

La plasticité développementale ou plasticité phénotypique est prédominante selon la synthèse étendue à tous les niveaux d'organisation biologique. La plasticité est considérée comme une cause et non une conséquence de l'évolution phénotypique. Les auteurs, parmi lesquels Mary Jane West-Eberhard , citent de nombreux exemples dans lesquels la plasticité permet la colonisation de nouveaux environnements, influence la connexion des populations ou contribue à la variation temporelle et spatiale de la sélection. Bien que la plasticité développementale soit étroitement liée à EvoDevo, les auteurs la considèrent comme un sujet distinct en raison de sa propriété causale pour l'évolution.

Y compris l'héritage

La théorie traditionnelle se limite à l'héritage génétique. La synthèse améliorée voit à la fois l'héritage génétique et non génétique, ce qu'elle appelle l'héritage inclusif. Selon cela, l'hérédité contient tous les mécanismes causaux par lesquels la progéniture ressemble à ses parents. Les phénotypes ne sont pas hérités, mais plutôt reconstruits au cours du développement à l'aide de mécanismes EvoDevo. Les mécanismes d'hérédité non génétique permettent l'émergence et la propagation de variations et d' innovations évolutives induites par l'environnement .

L'environnement comme cause d'évolution

Selon Pigliucci, l'écologie a également été ignorée par la théorie synthétique de l'évolution. La théorie synthétique de l'évolution se réfère à la barrière de Weismann , selon laquelle il n'est pas possible que les cellules germinales et donc l'ADN puissent être héréditairement modifiés par des influences environnementales . Cependant, la recherche évolutionniste moderne connaît aujourd'hui un grand nombre d'études empiriques, selon lesquelles l'environnement influence causalement le développement héréditaire de la variation et donc de l'évolution et n'apparaît pas seulement sous forme de sélection et d'adaptation. Il s'agit notamment des expériences de Conrad Hal Waddington sur les ailes des ailes . Ces résultats de recherche confirmés expérimentalement et théoriquement ont été corroborés par les pinsons de Darwin , l' apprivoisement des renards argentés par Belyaev et d'autres exemples.

Relation génotype-phénotype complexe

Du point de vue de la synthèse étendue, la théorie de l'évolution synthétique suppose qu'il existe une relation simple et déterministe entre les gènes et les traits phénotypiques. Des recherches plus récentes, cependant, montrent qu'en raison des influences environnementales au cours du développement ( plasticité phénotypique ) et en raison des capacités émergentes du développement en tant que système complexe, on ne peut plus parler de relation déterministe. Ainsi formulé West-Eberhard : D'un génome individuel ne peut jamais prétendre qu'il contrôle le développement. Le développement dépend à chaque étape de la structure préexistante du phénotype, une structure qui est déterminée de manière complexe par une longue histoire d'influences à la fois du génome et de l'environnement.

Facteurs internes d'évolution

Du point de vue de la synthèse étendue, la théorie synthétique de l'évolution explique l'évolution principalement par l'action de la sélection naturelle et donc biologiquement externe. La synthèse étendue, cependant, explique l'origine de la variation phénotypique de manière causale à travers le développement et donc biologiquement interne.Ainsi, la synthèse étendue pose la question de "l'arrivée du plus apte", alors que la synthèse se limite à la "survie du plus apte" .

Variation phénotypique spontanée

Pour la théorie synthétique de l'évolution, le changement évolutif se déroule exclusivement par étapes graduelles et les plus petites, qui peuvent s'accumuler en variations phénotypiquement plus importantes au cours de nombreuses générations. Dans l' ouvrage de Julian Huxley, The Modern Synthesis, il est dit : « Chaque étape précise [de l'évolution] est immédiatement mise en mémoire tampon. [...] Le changement final doit attendre une nouvelle mutation. […] En tout cas, ce qui mute, c'est le complexe génique, et il peut le faire en une série de petits pas irréguliers, si finement gradués comme s'ils représentaient une augmentation continue. ce qui survient de manière adaptative . La biologie du développement évolutif et le contraste de synthèse avancée vont de manière spontanée, makroevolutionärer à partir de la variation phénotypique au cours du développement. Elle est initiée (mais non contrôlée) par mutation génétique, mais dans la plupart des cas, selon West-Eberhard, par des influences environnementales changeantes. Les influences environnementales maintiennent des variations dans une population, et l'assimilation génétique ne se produit que plus tard . La Synthèse Étendue adopte ce concept de variation phénotypique de la théorie de la variation facilitée et d'EvoDevo en général.

Création de niche

La théorie de la construction de niche du Britannique John Odling-Smee , pilier essentiel de la synthèse étendue, explique comment les êtres vivants ont créé leur propre environnement et comment cet environnement influence à son tour l'évolution de ces mêmes êtres vivants. Selon la théorie, cela s'applique à la propagation des algues sur la terre et à la production d'oxygène associée dans l'atmosphère. De nombreux autres exemples incluent la construction de niches, y compris les castors et les termites jusqu'aux humains qui créent une culture dans l'environnement dans laquelle se déroule leur propre évolution. En plus de la sélection naturelle, la construction de niches est considérée comme son propre facteur d'évolution.

Théories partielles

"Troisième voie" entre "néo-darwinisme" et "créationnisme"

Quatre membres de la synthèse étendue originale de 2008 ( Altenberg-16 ), à savoir Eva Jablonka, Gerd B. Müller, Stuart A. Newman et John Odling-Smee, sont également membres d'une autre initiative avec des objectifs similaires : "The Third Way" . Il a été fondé en mai 2014 et se compose de plus de 50 membres (2017), pour la plupart des professeurs de diverses disciplines biologiques. Selon sa propre déclaration, il se considère comme la troisième voie aux côtés du néo-darwinisme et du créationnisme . Le créationnisme comme explication de l'évolution est rejeté comme non scientifique. Ils rejettent le « néo-darwinisme », la théorie standard précédente, car elle considère la sélection naturelle comme le seul facteur déterminant de l'évolution. ("Les néo-darwinistes ont élevé la sélection naturelle en une force créatrice unique").

Les initiateurs du portail Internet The Third Way sont Raju Pookottil , Denis Noble et James A. Shapiro . Pookotil est ingénieur et auteur du livre "Biological Emergence-Based Evolutionary Mechanism: How Species Direct Their Own Evolution" , qui propage une renaissance de la théorie évolutionniste du lamarckisme . Noble est un professeur à la retraite d'Oxford et l'un des pionniers de la biologie des systèmes . De son point de vue, toutes les hypothèses centrales de la théorie synthétique de l'évolution ont été réfutées de telle manière qu'elles remettent en cause une nouvelle synthèse. Shapiro est microbiologiste à l'Université de Chicago. Le génie génétique naturel lui revient , l'idée que le génome possède des processus et des mécanismes pour son propre remodelage évolutif. Les mutations aléatoires à elles seules n'expliquaient pas de manière adéquate les processus génétiques dans le processus évolutif global.

Critique et contre-critique

Dans une déclaration conjointe publiée dans la revue Nature (2014), sept biologistes ont critiqué le terme initiative. Ils ont résumé les préoccupations de l'initiative et critiqué l'utilisation du terme « synthèse étendue » comme étant superflue. Ils ont accueilli les idées des promoteurs dans le cadre de ce que la théorie évolutionniste pourrait devenir à l'avenir. Ils étaient d'accord avec l'opinion de l'initiative selon laquelle les quatre phénomènes suivants sont importants pour la biologie évolutive : la plasticité phénotypique, la construction de niches, y compris l'hérédité et les biais de développement, et ils feraient leurs propres recherches dans ces domaines. À leur avis, cependant, il n'est pas nécessaire d'introduire le nouveau terme « synthèse étendue dans la théorie de l'évolution » pour les processus mentionnés.

Les critiques ont les commentaires suivants sur les quatre domaines nommés par l'initiative :

Le rôle de la plasticité phénotypique dans le changement évolutif est si bien documenté qu'il n'est pas nécessaire de le souligner à nouveau. « La question de savoir si la plasticité peut contrôler la variation génétique au cours du processus d'adaptation est moins claire. Il y a plus de 50 ans, le biologiste du développement Conrad Waddington a décrit un processus qu'il a appelé l'assimilation génétique . De nouvelles mutations peuvent convertir une propriété plastique en une autre, qui se développe ensuite même sans cause spécifique. Il n'y a que quelques exemples de cela en dehors du laboratoire. Que cela soit dû au fait que ce phénomène n'a pas encore été sérieusement envisagé, ou s'il s'agit d'une véritable rareté dans la nature, nous ne pouvons le savoir qu'au travers d'enquêtes plus poussées. »

La nouvelle construction de niche de nom ne change pas le fait que les biologistes évolutionnistes étudient les mécanismes de rétroaction entre les organismes et leur environnement depuis plus d'un siècle.

Jusqu'à présent, il n'y a aucune preuve concluante que les modifications épigénétiques héréditaires (partie de l'héritage dit inclusif) jouent un rôle majeur dans l'adaptation. « Aucune nouvelle caractéristique n'est connue qui soit basée uniquement sur des mécanismes épigénétiques et pas également sur sa séquence génétique. Les deux aspects devraient être examinés de plus près. »

En raison d'un manque de données, il n'est actuellement pas possible d'évaluer le rôle du « développement dirigé » (biais développemental) dans l'évolution. "En fin de compte, cependant, il ne s'agit ni de l'étendue de la variation des caractéristiques ni du mécanisme de déclenchement exact. Le seul facteur décisif sont les différences héréditaires dans les caractéristiques, en particulier celles avec un avantage sélectif. "

Les critiques du terme initiative arrivent à la conclusion qu'on peut se demander si ces phénomènes ont déjà été suffisamment pris en compte. Alternativement, ils soutiennent que les fondements théoriques devraient être posés et des études plus empiriques devraient être entreprises afin de découvrir la signification réelle de ces phénomènes.

Les partisans de la synthèse étendue ont déclaré en 2015 que la théorie étendue ne représente pas différentes pondérations de ce qui est déjà connu, tel qu'il est interprété par les critiques, mais plutôt Laland utilise sa propre théorie avec différentes conditions-cadres ou hypothèses de base, une nouvelle interprétation de résultats de recherche et de nouvelles possibilités prédictives ailleurs, il est clair que la synthèse étendue concerne une nouvelle causalité dans l'évolution. En plus de ceux qui sont apparus jusqu'à présent, d'autres auteurs demandent que l'épigénétique soit incluse dans la théorie de l'évolution, notamment dans la synthèse étendue.

Littérature

Notions de base

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approfondissement

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liens web

Preuve individuelle

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