10-L'évolution comme grille de lecture du monde

« Considérez des organes comme l'œil, l'oreille ou le cerveau. Ils sont d'une complexité stupéfiante, plus grande que l'invention humaine la plus élaborée. Le problèmes pour les évolutionnistes, c'est que toutes les parties de chacun de ces organes doivent fonctionner ensemble pour que l'individu puisse voir, entendre ou réfléchir. De tels organes auraient été absolument inutiles tant que leurs différentes parties n'auraient pas été toutes achevées. La question est donc la suivante : le hasard, élément non dirigé, qui serait la force d'impulsion de l'évolution, aurait-il pu assembler toutes ces parties au moment qu'il fallait pour produire des mécanismes aussi compliqués ?

Darwin lui-même admettait que c'est là un gros problème. Ainsi, il écrivait : "Il semble absurde au possible, je le reconnais, de supposer que [l'évolution] ait pu former l'œil. »

Source : "La vie : comment est-elle apparue ? Évolution ou création" (1985)

« Il semble absurde au possible, je le reconnais, de supposer que la sélection naturelle ait pu former l’œil […]. Lorsqu’on affirma pour la première fois que le soleil est immobile et que la terre tourne autour de lui, le sens commun de l’humanité déclara la doctrine fausse ; mais on sait que le vieux dicton : Vox populi, vox Dei, n’est pas admis en matière de science.

La raison nous dit que si, comme cela est certainement le cas, on peut démontrer qu’il existe de nombreuses gradations entre un œil simple et imparfait et un œil complexe et parfait, chacune de ces gradations étant avantageuse à l’être qui la possède ; que si, en outre, l’œil varie quelquefois et que ces variations sont transmissibles par hérédité, ce qui est également le cas ; que si, enfin, ces variations sont utiles à un animal dans les conditions changeantes de son existence, la difficulté d’admettre qu’un œil complexe et parfait a pu être produit par la sélection naturelle, bien qu’insurmontable pour notre imagination, n’attaque en rien notre théorie. »

Source : Charles Darwin, "L’Origine des espèces" (1906)

La planaire, un ver plat détritivore qui fuit la lumière, a deux ocelles composés d’une couche de cellules photosensibles enfoncée dans une cupule.

Source : Creative commons, Bordas

Survoler l'image pour voir une coupe de l'œil.

Le nautile, un mollusque, possède un œil en trou d'épingle dépourvu de lentille, rempli d'eau de mer.

Source : Creative commons

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La néréis, un ver marin de quelques centimètres de longueur, possède 4 yeux sur le dessus de la tête. Chacun possède une cornée et un cristallin dans une humeur.

Sources : http://ssaft.com/Blog/dotclear/?post/2016/03/24/Observation-Microscopique-Platynereis-dumerilii, https://www.zoologie-uclouvain.be/docs/syllabus-interactif/syllabus_annelides_bir.pdf

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En bleu : cellules translucides, en jaune : photorécepteurs, en noir : cellules pigmentaires

Les mutations, aléatoires, et la sélection naturelle, qui "filtre" les innovations évolutives donnant un avantage reproductif à leur porteur, peuvent être simulées sur ordinateur. C'est ce qu'ont fait Nilsson et Perger, en partant d'une structure formée de trois couches planes de cellules (étape 0).

Le programme contient trois règles :

1. tout type de mutation est possible ;
2. une mutation ne modifie pas plus de 1% de l'organe précédent ;
3. une mutation n'est conservée que si elle améliore les propriétés de l'œil.

Le schéma ci-dessus représente les structures que le programme a créées, avec le nombre de mutations nécessaires entre chaque. Les auteurs ont calculé que l'ensemble aurait duré moins de 365000 ans. Les premiers fossiles munis d'yeux datant du Cambrien (-550 Ma), cela aurait laissé, selon les auteurs, "le temps aux yeux d'évoluer plus de 1500 fois!".

Source : Nilsson & Perger, "A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve" (1993)

Oeil de Céphalopode

(survoler pour comparer à l'œil de Vertébrés)

Source : Bordas

La rétine des Vertébrés est "inversée" :

• les photorécepteurs sont couverts par plusieurs couches de cellules nerveuses que la lumière doit traverser ;
• les fibres des cellules nerveuses se rejoignent au centre de la rétine et la traversent (c'est la "tache aveugle",
  La tache aveugle

  Une "tâche aveugle" dans la rétine

  Expérience de Mariotte

  1. Prendre un rectangle de papier. Représenter un point noir distant de 7 cm d'une croix comme sur la figure ci-dessous :

  

  2. Fermer l'œil droit et fixer la croix avec l'œil gauche. Tenir la feuille à bout de bras puis l'approcher lentement de vos yeux.

  • Pour une certaine distance, que remarquez vous ? Interpréter ce phénomène en expliquant à quoi correspond cette "tâche aveugle" de la rétine.
  • Éventuellement, observez une coupe d'œil au microscope (ou consultez le document de secours).

  document de secours

  Coupe de rétine au niveau du point aveugle

  

  Source : http://raymond.rodriguez1.free.fr/Documents/Organisme-A/Vision/pointAveugle.jpg

  dépourvue de photorécepteur) ;
• des capillaires sanguins au fond de la rétine font de l'ombre aux photorécepteurs ;
• la macula, une zone plus dense en photorécepteurs, est moins innervée et moins irriguée, ce qui provoque sa dégénérescence avec l'âge (DMLA), l'une des premières causes de cécité chez l'humain, et facilite le décollement de la rétine.

La rétine des Céphalopodes (pieuvre, seiche, calmar…) est "droite" (non inversée) : pas de tâche aveugle ni de macula.