Sélection artificielle

Sélection naturelle et évolution adaptative

Dans les milieux naturels, l’évolution adaptative a lieu par sélection naturelle, un processus dans lequel les différences de traits entraînent des différences de survie et de succès reproductif entre les individus. Cela se produit parce que les individus avec certains phénotypes ont une probabilité de survie plus élevée et/ou produisent plus de descendants survivants que les individus avec d’autres phénotypes.
Un exemple classique de cela a été démontré par Rosemary et Peter Grant qui ont étudié la population de pinsons terrestres moyens sur l’île Daphne Major, dans l’archipel des Galápagos¹. À la fin des années 1970, les îles ont connu une sécheresse au cours de laquelle peu de plantes ont fleuri et produit des graines. Les oiseaux ont été forcés de survivre grâce à de grosses graines épaisses et à coquille laissées par les années précédentes. De la population, seuls les oiseaux avec des becs plus grands pouvaient récolter efficacement. En conséquence, les oiseaux avec de petits becs mouraient ; Les quelques oiseaux qui ont survécu étaient plus grands et avaient des becs plus épais et plus forts. Ces différences dans la taille du bec étaient génétiques, et donc héréditaires, de sorte que la progéniture produite l’année suivante avait, en moyenne, un bec et un corps plus grands que ceux présents dans la population avant la sécheresse. Il est intéressant de noter que 8 ans plus tard, les précipitations ont été particulièrement élevées, ce qui a entraîné une résurgence des petites plantes productrices de graines. Les pinsons à petit bec ont été observés comme étant plus abondants au cours des années suivantes. En effet, au cours des 5 dernières décennies, cette population de pinsons a oscillé en fonction du type de nourriture disponible^1,2.
Plus généralement, la sélection naturelle conduit à l’évolution des populations, car les populations contiennent une variation génétique qui entraîne l’expression de différents phénotypes. Dans le cas des pinsons, la taille du bec des oiseaux présents dans la population avant la sécheresse variait et ces différences affectaient à leur tour la taille des graines que chaque individu était le mieux en mesure de manger. Sans une telle variation, l’évolution ne peut pas se produire parce qu’il n’y a pas de variation sur laquelle la sélection puisse agir.

Sélection artificielle et domestication des plantes et des animaux

Les humains ont profité de la variation naturelle pour créer une grande variété de plantes et d’animaux domestiqués par le biais de la sélection artificielle, également connue sous le nom d’élevage sélectif. Dans ce cas, les humains provoquent la sélection parce qu’ils sélectionnent les phénotypes d’animaux qui se reproduiront pour produire la génération suivante. La sélection artificielle a été utilisée pendant une grande partie de l’histoire de l’humanité pour produire des cultures et des animaux plus efficaces ou présentant des caractéristiques souhaitables, comme des plantes qui produisent des fruits et des légumes plus gros, ou des vaches qui produisent plus de lait><. Si la sélection est appliquée de manière cohérente pendant de nombreuses générations, il est possible de produire un organisme qui ressemble à peine à celui dont il est issu. Des chiens aussi divers que les chihuahuas et les grands danois sont issus des loups gris en quelques milliers d’années. Ce taux de changement nous indique qu’une grande partie de la variation génétique nécessaire pour produire ces races domestiques était présente dans la population de loups dont ils descendaient à l’origine. Les chercheurs étudient la génétique des races modernes de chiens pour déterminer quels éléments génétiques diffèrent entre eux et qui pourraient être corrélés à leurs différences évidentes d’apparence et même de comportement. Cela peut alors servir de bon modèle pour comprendre la diversité génétique humaine³.
La sélection artificielle des plantes est clairement visible dans la diversité des cultures légumières crucifères dérivées de Brassica olaracea, une grande plante feuillue originaire des côtes du sud et de l’ouest de l’Europe. Il a été élevé par des populations humaines dans de multiples endroits, pendant des centaines d’années, pour produire environ 400 légumes différents, tels que les navets, le chou, le chou frisé, le brocoli, le chou-fleur et les choux de Bruxelles⁴.
Les chercheurs, ainsi que les agriculteurs, ont tiré parti d’une autre espèce du même genre, B. rapus, dont une sous-espèce a été élevée pour avoir un cycle de vie extrêmement court d’environ un mois. Cette variété est connue sous le nom de « Wisconsin Fast Plants » ⁵ et est utilisée comme organisme modèle dans la recherche et l’éducation. B. rapus germe en quelques jours, produit des fleurs au bout de deux semaines et produit des graines viables au bout de quatre semaines. La plante meurt généralement à la fin de ce cycle.

Références:

1. Rosemary B. Grant, Peter R. Grant ; Ce que les pinsons de Darwin peuvent nous apprendre sur l'origine évolutive et la régulation de la biodiversité, BioScience, volume 53, numéro 10, 1er octobre 2003, pages 965-975, https://doi.org/10.1641/0006-3568(2003)053[0965 :WDFCTU]2.0.CO ; deux
2. Weiner, Jonathan. Le bec du pinson. Maison aléatoire du pingouin. 30 mai 1995 | 352 pages (en anglais
)
3. Wayne RK1, Ostrander EA. Leçons tirées du génome du chien. Tendances Genet. novembre 2007 ; 23(11):557-67. Epub 25 octobre 2007. PMID : 17963975 DOI : 10.1016/j.tig.2007.08.013
4. J.W. Fahey, BRASSICAS, éditeur(s) : Benjamin Caballero, Encyclopédie des sciences de l’alimentation et de la nutrition (deuxième édition), Academic Press, 2003, pages 606-615, ISBN 9780122270550, https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/00118-8. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B012227055X001188)
5. https://fastplants.org/ Récupéré le 21 août 2018

Lorsque vous regardez une population d’animaux, vous pouvez remarquer des variations ou des différences entre les individus d’une même espèce. Peut-être que certains sont plus grands que d’autres ou qu’il y a des différences dans leur coloration. Ces variations servent de base à la sélection naturelle où les traits bénéfiques d’une population qui affectent positivement la survie et la reproduction seront préservés. Par exemple, les animaux qui peuvent plus facilement se camoufler avec leur environnement échappent aux prédateurs et transmettent plus souvent leurs gènes que ceux qui ne le font pas. Cette coloration de camouflage est un phénotype, défini comme l’expression visuelle d’un caractère. Un génotype fait référence à l’ensemble des gènes responsables d’un phénotype. Par conséquent, en raison de la sélection naturelle, certains génotypes sont maintenus dans le temps, tandis que les variations moins favorables disparaissent, ce qui entraîne l’évolution des populations.

Nous, les humains, avons étudié ce processus et tiré parti des variations naturelles pour faire évoluer délibérément des plantes et des animaux à élever ou à garder comme compagnons. Ce processus est connu sous le nom de sélection artificielle, la propagation et la domestication des plantes et des animaux pour des traits favorables. Prenons l'exemple des chiens. Il y a des milliers d’années, les humains ont commencé à élever sélectivement des couples de loups pour des traits tels que la docilité, la protection et les prouesses de chasse ainsi que l’apparence. Nous avons poursuivi cet élevage sélectif sur d’innombrables générations et cela a abouti à des dizaines de races de chiens modernes, y compris le dogue allemand et le chihuahua, qui sont à leur tour très différents en apparence et en caractère de leur ancêtre, le loup.

Nous avons également mis en place la sélection artificielle chez les plantes. Brassica oleracea était autrefois une grande plante feuillue, mais elle a été sélectionnée artificiellement de différentes manières pour produire de nombreux légumes courants que nous mangeons aujourd’hui, notamment le chou frisé, le chou, le chou-fleur et même le chou-rave. Une autre espèce de la même famille, Brassica napus, est communément connue sous le nom de colza oléagineux en raison de l’abondance d’huile séquestrée dans ses graines, qui sont excellentes pour la cuisine ou la production de carburant.

Dans ce laboratoire, vous sélectionnerez artificiellement des caractères de colza individuels pour produire deux lignées présentant différents niveaux d’un caractère, la pilosité.