Une anole d’écorce femelle (Anolis distichus) lézard. Crédit : Jon Suh
En attrapant des lézards au lasso, en mettant de minuscules puces sur leurs pattes et en les suivant pendant trois ans, James Stroud de Georgia Tech a révélé pourquoi espèces apparaissent souvent inchangés pendant des millions d’années malgré la théorie de l’évolution constante de Charles Darwin.
Charles Darwin disait que l’évolution se produisait constamment, obligeant les animaux à s’adapter pour survivre. Mais beaucoup de ses contemporains n’étaient pas d’accord. Si l’évolution provoque toujours des changements, se demandent-ils, alors comment se fait-il que deux fossiles de la même espèce, trouvés au même endroit, puissent paraître identiques alors qu’ils ont 50 millions d’années d’écart ?
Tout a changé au cours des 40 dernières années, lorsqu’une explosion d’études évolutionnistes a prouvé que l’évolution peut se produire et se produit rapidement, même d’une génération à l’autre. Les biologistes évolutionnistes étaient ravis, mais les résultats ont renforcé le même paradoxe : si l’évolution peut se produire si rapidement, alors pourquoi la plupart des espèces sur Terre continuent-elles à apparaître de la même manière pendant des millions d’années ?
Un lézard anole vert (Anolis carolinensis). Crédit : Day’s Edge Prods
C’est ce qu’on appelle le paradoxe de la stase, et James Stroud, professeur adjoint à l’École des sciences biologiques du Georgia Institute of Technology, a entrepris de l’étudier. Il a mené une étude à long terme sur une communauté de lézards, mesurant comment l’évolution se déroule dans la nature chez plusieurs espèces. Ce faisant, il a peut-être trouvé la réponse à l’un des plus grands défis de l’évolution.
Ses recherches ont été publiées en couverture du Actes de l’Académie naturelle des sciences.
Démêler le paradoxe
« Nous appelons cela un paradoxe parce que cela ne semble avoir aucun sens », a déclaré Stroud. « L’explication la plus courante est que la sélection naturelle travaille à stabiliser l’apparence d’une espèce, avec l’hypothèse qu’une forme moyenne les aidera à survivre au mieux. Le problème est que lorsque les gens effectuent des études de terrain, ils ne découvrent presque jamais que ce type de sélection « stabilisatrice » existe réellement.»
James Stroud utilise un petit lasso attaché à une canne à pêche pour attraper un lézard. Crédit : Day’s Edge Prods
Lézards au lasso pour perspicacité
Stroud a mis en place une étude sur le terrain avec quatre espèces différentes de Anolis lézards (anoles) sur une petite île des jardins botaniques tropicaux Fairchild à Coral Gables, en Floride. Il a mesuré la sélection naturelle chez les quatre espèces de lézards sur cinq périodes consécutives en capturant et en surveillant la survie de chaque lézard de l’île.
Stroud et ses collègues cherchaient jour et nuit des lézards. À l’aide de longues cannes à pêche munies de minuscules lassos à leur extrémité, ils les ont doucement capturés par leur cou solide, les ont placés dans des glacières et ont documenté la branche ou la souche exacte où ils ont trouvé chaque lézard.
Prendre des photographies haute résolution de pieds de lézard pour mesurer la taille des coussinets adhésifs sous-numériques. Crédit : Day’s Edge Prod
De retour au laboratoire, Stroud a mesuré la tête, les pattes, les pieds des lézards, leur poids et même le caractère collant de leurs orteils. Après avoir attribué un numéro d’identification à chaque lézard et les avoir marqués avec une petite étiquette sous la peau, l’équipe a relâché les lézards dans les mêmes branches où ils les avaient trouvés. Ils sont sortis dans les jours et semaines suivants pour attraper le reste d’entre eux.
Tous les six mois pendant trois ans, Stroud et son équipe recommençaient le processus. Attraper les mêmes lézards, prendre des mesures, les relâcher et noter quels lézards ont survécu et lesquels n’ont pas survécu.
Une image de l’évolution vaut mille lézards
En incorporant des données pour chaque période, Stroud a capturé l’histoire de chaque lézard de la communauté. Il a ensuite associé les données de survie à la variation des traits corporels, ce qui lui a permis d’analyser quels traits corporels étaient d’importants prédicteurs de survie. Prises ensemble, les analyses ont brossé un tableau de la manière dont la sélection naturelle opérait sur la communauté dans son ensemble.
À sa grande surprise, Stroud a découvert que la forme stabilisatrice de sélection naturelle – celle qui maintient les mêmes caractéristiques moyennes d’une espèce – était extrêmement rare. En fait, la sélection naturelle a énormément varié au fil du temps. Certaines années, les lézards aux pattes plus longues survivaient mieux, et d’autres années, les lézards aux pattes plus courtes s’en sortaient mieux. Pour d’autres fois, il n’y avait aucun modèle clair.
Les chercheurs ont identifié les lézards grâce à des étiquettes inoffensives à lumière noire qu’ils ont implantées sous la peau de leurs pattes. Crédit : Day’s Edge Prods
« Le résultat le plus fascinant est que la sélection naturelle était extrêmement variable au fil du temps », a déclaré Stroud. « On a souvent vu que la sélection allait complètement s’inverser d’une année sur l’autre. Cependant, lorsqu’elles sont combinées dans un modèle à long terme, toutes ces variations s’annulent : les espèces sont restées remarquablement similaires tout au long de la période.
Innover
Les résultats fournis par l’étude de Stroud n’avaient jamais été observés auparavant. On n’a jamais eu une telle compréhension du fonctionnement de la sélection au niveau communautaire, et certainement pas à ce niveau de détail.
La raison pour laquelle les scientifiques n’ont jamais compris comment fonctionne l’évolution au niveau communautaire est que les études à long terme comme celles de Stroud sont extrêmement rares. Il est peu probable que les chercheurs entreprennent de tels projets en raison de la grande quantité de travail et de temps requis.
« L’évolution peut se produire et se produit effectivement – c’est un processus continu, mais cela ne signifie pas nécessairement que les choses changent constamment à long terme », a déclaré Stroud. « Maintenant, nous savons que même si les animaux semblent rester les mêmes, l’évolution se produit toujours. »
Selon Stroud, comprendre l’évolution est essentiel à tout ce que nous voulons comprendre sur la vie sur Terre.
« Comprendre l’évolution ne nous aide pas seulement à comprendre les plantes et les animaux qui nous entourent et comment ils sont répartis à travers le monde », a-t-il déclaré. « Cela nous montre également comment la vie se maintient dans un monde dominé par les humains. »
Il y a eu très peu d’études qui ont suivi le déroulement de l’évolution dans la nature sur de longues échelles de temps. C’est, selon Stroud, la raison pour laquelle nous avons une vision biaisée de ce qu’est l’évolution.
« Depuis très longtemps, les biologistes évolutionnistes tentent de comprendre ce qui se cache derrière ce paradoxe de l’idée de la stase », a déclaré Stroud. « Ce que montre cette étude, c’est que la réponse n’est peut-être pas particulièrement compliquée : il nous suffit de mener une étude dans la nature pendant suffisamment de temps pour la comprendre. »
