Sélection naturelle et évolution

L’idée en trois phrases

L’évolution désigne la modification des espèces vivantes au cours du temps, sur de très nombreuses générations. Elle est attestée par deux choses : les fossiles et les homologies anatomiques.

En 1859, Charles Darwin propose un mécanisme pour l’expliquer : la sélection naturelle. Dans un environnement donné, les individus portant des caractères héréditaires avantageux survivent davantage et se reproduisent plus, et transmettent ces caractères à leur descendance.

Si tu ne retiens qu’une phrase : le milieu ne fabrique pas les variations, il les trie.

Les deux preuves de l’évolution

• Les fossiles : ce sont des traces d’espèces disparues ou transformées. Le peuplement du passé n’était donc pas celui d’aujourd’hui.
• Les homologies anatomiques : le membre antérieur de la baleine, du cheval et de l’humain possède les mêmes os arrangés de façon identique. Une nageoire, une patte, un bras : trois usages sans rapport, une seule et même organisation. C’est le signe d’un ancêtre commun.

Les quatre conditions de la sélection naturelle

Pour que la sélection naturelle agisse sur une population, quatre conditions doivent être réunies. C’est la question de cours la plus probable : apprends-les telles quelles.

Et la phrase de conclusion, celle qui rapporte le point final : génération après génération, la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population. C’est l’évolution.

Les deux exemples qui tombent

La phalène du bouleau (Biston betularia). Avant la révolution industrielle, les troncs d’arbres sont couverts de lichens clairs : les phalènes à ailes claires sont camouflées, les sombres sont visibles et mangées par les oiseaux. La forme claire est très majoritaire, environ 95 %. Puis la pollution industrielle dépose de la suie sur les troncs et tue les lichens : les troncs noircissent. Les formes claires deviennent visibles et sont éliminées par les prédateurs ; les formes sombres, camouflées, survivent et se reproduisent davantage. En quelques décennies, la fréquence des formes sombres passe de 5 % à plus de 90 %.

La résistance bactérienne aux antibiotiques. Dans une population de bactéries, quelques individus portent par hasard une mutation qui leur confère la résistance à un antibiotique — et ces individus existent avant tout traitement. Lors du traitement, les bactéries sensibles meurent ; seules les résistantes survivent et se multiplient. L’antibiotique a exercé une pression de sélection. Il n’a pas créé la résistance : il a sélectionné des individus résistants qui préexistaient. La fréquence de la résistance augmente alors dans la population.

La méthode, si on te donne un cas à analyser

Quatre étapes, toujours les mêmes, toujours dans cet ordre :

1. Identifier la variation existant dans la population : quel caractère héréditaire varie ?
2. Préciser la pression de sélection : quel facteur du milieu avantage certains individus ?
3. Indiquer quel caractère est avantageux dans cet environnement, et pourquoi.
4. Conclure sur l’évolution de la fréquence de ce caractère génération après génération.

Les quatre phrases à ne surtout pas écrire

• « Les phalènes sont devenues sombres pour se camoufler. » — La sélection naturelle ne suit aucun projet : les espèces ne cherchent pas à s’adapter. C’est un tri aveugle des variations existantes.
• « L’antibiotique a rendu les bactéries résistantes. » — L’environnement ne crée pas les mutations : il sélectionne des variants qui préexistaient dans la population.
• « L’évolution rend les espèces meilleures. » — L’évolution n’est pas orientée vers un « progrès » : si l’environnement change, la direction de la sélection s’inverse.
• « Les ailes sombres, c’est mieux. » — Un caractère avantageux dans un milieu peut devenir défavorable dans un autre milieu.

L’évolution : de quoi parle-t-on exactement ?

L’évolution désigne la modification des espèces vivantes au cours du temps. Le complément compte autant que la définition : cela se joue sur de très nombreuses générations. Ce n’est donc pas un individu qui se transforme pendant sa vie — c’est une espèce, et l’unité qui compte est la génération, pas l’année.

Deux choses attestent que les espèces se sont bien transformées.

• Les fossiles : des traces d’espèces disparues ou transformées. Ce sont des témoins directs — des êtres vivants ont existé, qui n’existent plus sous cette forme.
• Les homologies anatomiques : le membre antérieur de la baleine, du cheval et de l’humain possède les mêmes os arrangés de façon identique. C’est un argument d’un autre type : une nageoire, une patte et un bras servent à des choses sans rapport, et pourtant on retrouve la même organisation. Cette ressemblance de structure est le signe d’un ancêtre commun.

Ce que Darwin propose, en 1859

Constater que les espèces se transforment est une chose ; expliquer comment en est une autre. En 1859, Charles Darwin propose la sélection naturelle pour expliquer ces transformations.

La phrase à connaître, mot à mot : dans un environnement donné, les individus portant des caractères héréditaires avantageux survivent davantage et se reproduisent plus, transmettant ces caractères à leur descendance.

Trois morceaux de cette phrase font tout le travail, et ce sont eux qu’on attend dans ta copie :

• « dans un environnement donné » — rien n’est avantageux dans l’absolu. Un caractère est avantageux par rapport à un milieu.
• « héréditaires » — un caractère qui ne se transmet pas ne peut rien changer aux générations suivantes.
• « survivent davantage et se reproduisent plus » — les deux comptent. Survivre sans laisser de descendants ne transmet rien.

Les quatre conditions, dans l’ordre où elles s’enchaînent

Pour que la sélection naturelle agisse sur une population, quatre conditions doivent être réunies. Ce n’est pas une liste à réciter au hasard : chacune rend la suivante possible.

1. Variation — les individus d’une population présentent des différences héréditaires : couleur, taille, résistance… S’il n’y a aucune différence, il n’y a rien à trier.
2. Hérédité — ces différences sont transmissibles à la descendance, parce qu’elles ont une base génétique. C’est ce qui permet au tri de laisser une trace d’une génération à l’autre.
3. Survie différentielle — certains individus survivent mieux que d’autres dans leur environnement. C’est à partir d’ici, et pas avant, que le milieu intervient.
4. Reproduction différentielle — les individus avantagés laissent plus de descendants, porteurs des mêmes caractères.

Retiens le mot « différentielle », qui revient deux fois. Il ne dit pas que les uns survivent et que les autres meurent tous : il dit qu’ils ne s’en sortent pas également. Le tri est une affaire de proportions, pas de tout ou rien.

Ce qui en résulte : la fréquence change

Voilà la conclusion du mécanisme, et c’est elle qu’on attend en fin de réponse : génération après génération, la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population. C’est cela, l’évolution.

Regarde bien ce qui change et ce qui ne change pas. Aucun individu ne s’est transformé au cours de sa vie. Ce qui s’est transformé, c’est la composition de la population : la proportion des porteurs du caractère avantageux. C’est pour cela que modifier une espèce demande de très nombreuses générations.

Deux exemples pour voir le mécanisme tourner

La méthode — analyser un cas de sélection naturelle

L’étape que les copies sautent est la quatrième. Décrire qui survit ne suffit pas : tant que tu n’as pas écrit que la fréquence du caractère augmente dans la population au fil des générations, tu as décrit un tri, pas une évolution.

Le cours, posé

L’évolution désigne la modification des espèces vivantes au cours du temps, sur de très nombreuses générations. Deux ensembles de faits l’attestent.

Les fossiles. Ce sont des traces d’espèces disparues ou transformées. Ils donnent un accès direct au passé : certaines espèces ont existé, puis ont disparu ou se sont transformées.

Les homologies anatomiques. Le membre antérieur de la baleine, du cheval et de l’humain possède les mêmes os arrangés de façon identique. L’argument tient à la contradiction apparente : ces trois membres ne servent pas du tout aux mêmes usages, et pourtant leur plan d’organisation est le même. Cette identité de structure malgré la différence de fonction est le signe d’un ancêtre commun.

Reste à expliquer comment une espèce se transforme. C’est ce que fait Charles Darwin en 1859 en proposant la sélection naturelle : dans un environnement donné, les individus portant des caractères héréditaires avantageux survivent davantage et se reproduisent plus, transmettant ces caractères à leur descendance.

Le mécanisme et ses quatre conditions

Pour que la sélection naturelle agisse sur une population, quatre conditions doivent être réunies. Le tableau ci-dessous donne, pour chacune, la définition à connaître et ce qu’elle garantit dans le mécanisme.

Résultat. Génération après génération, la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population. C’est l’évolution. Note que la conclusion porte sur une fréquence, donc sur une population : aucun individu ne s’est transformé, c’est la proportion des porteurs qui a changé.

Exemple entièrement traité n°1 — la phalène du bouleau

Maintenant, la même chose rédigée avec les quatre étapes de la méthode. C’est ce texte-là qu’on attend sur ta copie :

1. La variation. Le caractère héréditaire qui varie dans la population est la couleur des ailes : il existe des phalènes à ailes claires et des phalènes à ailes sombres. Cette variation existe déjà avant que le milieu ne change — la forme sombre représente 5 % de la population.
2. La pression de sélection. C’est la prédation par les oiseaux, dont l’effet dépend de la couleur des troncs. Le facteur du milieu qui bascule, c’est la pollution industrielle, qui dépose de la suie sur les troncs et tue les lichens : les troncs noircissent.
3. Le caractère avantageux, et pourquoi. Sur des troncs noircis, ce sont les ailes sombres qui sont avantageuses, parce qu’elles camouflent la phalène : elle est moins repérée par les oiseaux, donc elle survit davantage et se reproduit plus.
4. La conclusion sur la fréquence. Génération après génération, la fréquence des ailes sombres augmente dans la population : elle passe de 5 % à plus de 90 % en quelques décennies.

Exemple entièrement traité n°2 — la résistance bactérienne aux antibiotiques

Et le même cas passé à la méthode :

1. La variation. Le caractère qui varie est la résistance à l’antibiotique : certaines bactéries la portent, les autres non. Elle vient d’une mutation apparue par hasard, donc avant toute exposition au médicament.
2. L’hérédité. Cette résistance est portée par une mutation, donc elle est transmissible : la deuxième condition du mécanisme est remplie, et c’est ce qui permet à la résistance de se répandre quand les bactéries résistantes se multiplient.
3. La pression de sélection. C’est l’antibiotique lui-même. C’est le facteur du milieu qui trie : il tue les bactéries sensibles et laisse vivre les résistantes.
4. Le caractère avantageux, et pourquoi. En présence de l’antibiotique, la résistance est avantageuse, parce que les bactéries qui la portent survivent au traitement là où les sensibles meurent — et elles se multiplient ensuite.
5. La conclusion sur la fréquence. La fréquence de la résistance augmente dans la population.

Ce que les deux exemples ont en commun

Les deux cas sont le même mécanisme appliqué à deux populations différentes. Mets-les côte à côte, étape par étape : c’est la meilleure façon de retenir la méthode.

Une seule différence importante entre les deux : dans le cas des bactéries, le cours nomme l’origine de la variation — une mutation survenue par hasard. Dans le cas de la phalène, il constate la variation sans la faire remonter à sa cause. Ne va pas plus loin que ce qui t’est donné.

La méthode, à appliquer sur n’importe quel document

Un réflexe pour ne rien oublier : chaque étape doit contenir un mot précis. Étape 1, « héréditaire ». Étape 2, « pression de sélection ». Étape 3, « dans cet environnement ». Étape 4, « fréquence » et « génération après génération ». Si l’un de ces mots manque, la phrase correspondante est incomplète.

Le cours en accéléré

Évolution : modification des espèces vivantes au cours du temps, sur de très nombreuses générations. Attestée par : les fossiles (traces d’espèces disparues ou transformées) et les homologies anatomiques (membre antérieur de la baleine, du cheval et de l’humain : mêmes os arrangés de façon identique, signe d’un ancêtre commun).

Sélection naturelle, proposée par Charles Darwin en 1859 : dans un environnement donné, les individus portant des caractères héréditaires avantageux survivent davantage et se reproduisent plus, transmettant ces caractères à leur descendance. Quatre conditions : variation, hérédité, survie différentielle, reproduction différentielle. Résultat : la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population, génération après génération.

Exemples : la phalène du bouleau — les formes sombres passent de 5 % à plus de 90 % en quelques décennies, après que la pollution industrielle a déposé de la suie sur les troncs et tué les lichens, alors que la forme claire était auparavant très majoritaire à environ 95 % — et la résistance bactérienne aux antibiotiques, où la mutation préexiste et où l’antibiotique exerce une pression de sélection.

Piège n°1 — « pour s’adapter » : la faute la plus chère

C’est l’erreur qui coûte le plus, parce qu’elle porte sur le mécanisme lui-même. La sélection naturelle ne suit pas un « projet » : les espèces ne cherchent pas à s’adapter. C’est un tri aveugle des variations existantes.

• À ne pas écrire : « les phalènes sont devenues sombres pour se camoufler », « la bactérie a muté afin de résister », « l’espèce s’est adaptée à son milieu ».
• À écrire : « il existait déjà des phalènes à ailes sombres ; sur les troncs noircis elles sont camouflées, donc elles survivent davantage et se reproduisent plus ; leur fréquence augmente ».

Test de relecture, à faire vraiment : si ta phrase contient « pour », « afin de », « dans le but de », « elle a décidé », « elle a réussi à », elle prête une intention à un être vivant et elle est fausse. Réécris-la avec « il existait déjà » et « a été sélectionné ».

Piège n°2 — l’environnement ne crée pas les variations

Deuxième erreur classique, cousine de la première mais distincte : croire que le milieu fabrique le caractère utile. Non — l’environnement ne crée pas les mutations : il sélectionne des variants qui préexistaient dans la population.

Le cours te donne la formulation exacte sur le cas des bactéries, et elle vaut correction à elle seule : l’antibiotique n’a pas créé la résistance, il a sélectionné des individus résistants qui préexistaient. Le détail du texte qui le prouve : ces individus résistants existent avant tout traitement.

Le même raisonnement vaut pour la phalène. La suie n’a pas noirci les ailes des phalènes : elle a noirci les troncs. Les phalènes sombres, elles, existaient déjà — elles représentaient 5 % de la population. Confondre les deux, c’est répondre à côté de la question.

Piège n°3 — l’évolution n’est pas un progrès

Troisième faute : présenter l’évolution comme une amélioration continue, une marche vers « mieux ». L’évolution n’est pas orientée vers un « progrès » : si l’environnement change, la direction de la sélection s’inverse.

La phalène est l’exemple parfait, et c’est pour cela qu’on te la donne. Le même caractère — la couleur des ailes — est trié dans deux sens opposés selon l’état des troncs :

Aucune des deux formes n’est « supérieure ». La sélection a simplement changé de sens parce que le milieu a changé. Si tu écris « l’espèce s’est améliorée », tu contredis ton propre tableau.

Piège n°4 — « avantageux » ne veut rien dire tout seul

Quatrième faute, plus discrète : écrire qu’un caractère « est un avantage », point final. Un caractère avantageux dans un milieu peut devenir défavorable dans un autre milieu. C’est d’ailleurs pour cela que la définition de Darwin commence par « dans un environnement donné ».

• Formulation faible : « les ailes sombres sont un avantage ».
• Formulation qui rapporte les points : « sur des troncs noircis, les ailes sombres sont avantageuses parce qu’elles camouflent la phalène vis-à-vis des oiseaux ».

Deux éléments doivent donc toujours accompagner le mot « avantageux » : le milieu (« sur des troncs noircis », « en présence de l’antibiotique ») et la raison (« parce qu’elles camouflent », « parce qu’elle permet de survivre au traitement »). Un « avantageux » sans milieu ni raison ne vaut presque rien.

Cas limite — une différence non transmissible ne compte pas

Un document peut te présenter une différence entre individus qui ne relève pas de la sélection naturelle. Le filtre est la deuxième condition : les différences doivent être transmissibles à la descendance, parce qu’elles ont une base génétique.

Si la différence décrite n’est pas héréditaire, elle ne peut pas passer à la génération suivante : le mécanisme ne s’enclenche pas, et la fréquence dans la population ne changera pas. Le mot « héréditaire » n’est donc pas un ornement de la définition — c’est lui qui autorise la conclusion finale.

Réflexe de copie : quand tu nommes la variation à l’étape 1 de la méthode, écris explicitement qu’elle est héréditaire. C’est une demi-ligne, elle est attendue, et elle est presque toujours oubliée.

Cas limite — c’est la population qui évolue, pas l’individu

La conclusion du cours porte sur une fréquence : la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population. Une fréquence est une proportion dans un groupe. Cela veut dire quelque chose de précis, et c’est rarement écrit correctement.

• Faux : « les phalènes claires sont devenues sombres ». Aucune phalène ne change de couleur.
• Juste : « la proportion de phalènes sombres dans la population a augmenté, de 5 % à plus de 90 % ».

C’est aussi ce qui éclaire la formule « sur de très nombreuses générations » de la définition de l’évolution : puisque la seule chose qui bouge est la composition de la population d’une génération à la suivante, il faut beaucoup de générations pour modifier une espèce.

Cas limite — les chiffres : cite-les, et cite le bon

Sur cet exemple, les chiffres sont fournis pour être repris dans la réponse. Une conclusion sans chiffres perd des points quand le document en donne. Voici les valeurs du chapitre, et ce que chacune désigne exactement :

• Environ 95 % : la forme claire, très majoritaire avant la révolution industrielle.
• 5 % : la fréquence des formes sombres au départ.
• Plus de 90 % : la fréquence des formes sombres à l’arrivée, après quelques décennies.

L’étourderie consiste à attribuer les 95 % aux formes sombres, ou à écrire « 90 % » au lieu de « plus de 90 % ». Écris toujours l’évolution en entier : « de 5 % à plus de 90 % en quelques décennies ».

La grille de correction, dans l’ordre

Avant de rendre, relis ton analyse d’un cas de sélection naturelle et coche :

• La variation est nommée, et le mot héréditaire apparaît.
• Il est dit que cette variation préexistait au changement de milieu.
• La pression de sélection est nommée : un facteur du milieu, pas une volonté de l’espèce.
• Le caractère avantageux est indiqué avec son milieu (« dans cet environnement ») et sa raison (« parce que… »).
• La conclusion parle de fréquence, dans la population, génération après génération, avec les chiffres du document s’il y en a.
• Aucune phrase ne prête d’intention à un être vivant, et aucune ne présente l’évolution comme un progrès.

Ce que tu emportes, et qui ne bougera plus

• La définition de l’évolution : modification des espèces vivantes au cours du temps, sur de très nombreuses générations. Le complément de temps fait partie de la définition, et il restera vrai partout.
• Les quatre conditions de la sélection naturelle : variation, hérédité, survie différentielle, reproduction différentielle. Relis-les : aucune ne parle de phalène ni de bactérie. Elles sont écrites pour être réutilisées.
• La pression de sélection : un facteur du milieu qui avantage certains individus. Ce terme te suivra dans tous les chapitres où une population change.
• La conclusion en fréquence : ce qui évolue est une population, pas un individu.
• Les deux attestations de l’évolution : les fossiles et les homologies anatomiques, avec l’exemple du membre antérieur de la baleine, du cheval et de l’humain.

Question ouverte n°1 — d’où viennent les variations ?

Le cours te dit que les différences entre individus ont une base génétique, et il nomme même leur origine dans un cas : chez les bactéries, une mutation apparue par hasard. Mais il s’arrête là. Comment une mutation survient-elle ? Pourquoi certains caractères se transmettent-ils et d’autres non ? Par quel chemin un changement du matériel génétique devient-il une aile sombre, ou une bactérie que l’antibiotique ne tue plus ?

Ce sont exactement les questions des chapitres voisins de ton année — « Gènes, allèles, génotype et phénotype » et « Hérédité et transmission des caractères » — puis, en seconde, de « ADN : molécule universelle du vivant » et « Mutations et variabilité génétique ». Tu y retrouveras le mot mutation avec le même sens, et beaucoup plus de mécanisme derrière.

Remarque au passage l’asymétrie du chapitre : pour la phalène, le cours constate qu’il existe deux formes sans dire d’où elles viennent ; pour la bactérie, il remonte jusqu’à la mutation. Ce n’est pas une négligence — c’est le signe que l’origine de la variation est un autre chapitre.

Question ouverte n°2 — deux preuves, deux façons de prouver

Les fossiles et les homologies anatomiques attestent tous deux l’évolution, mais pas du tout de la même manière, et il vaut la peine de voir la différence dès maintenant.

• Un fossile est une trace : un témoin matériel d’une espèce disparue ou transformée. C’est une preuve directe — quelque chose a existé, on en a le reste.
• Une homologie est une ressemblance de structure, et la preuve qu’on en tire est un raisonnement : on observe que la baleine, le cheval et l’humain ont les mêmes os arrangés de façon identique dans leur membre antérieur, et on en déduit un ancêtre commun. On n’a vu ni l’ancêtre, ni la transformation.

D’où les questions que le chapitre laisse en suspens, et qui sont de bonnes questions à poser en classe : comment sait-on quand a vécu un fossile ? Comment décide-t-on que deux os sont « les mêmes » ? Apprendre à évaluer la solidité d’une preuve, et pas seulement à la citer, est l’un des grands changements du lycée.

Question ouverte n°3 — à partir de quand a-t-on une nouvelle espèce ?

Regarde attentivement ce que dit la conclusion du mécanisme : la fréquence des caractères avantageux augmente dans la population. Chez la phalène, cette fréquence passe de 5 % à plus de 90 %. C’est une population qui a changé de composition — et à la fin de l’histoire, ce sont toujours des phalènes du bouleau.

Or la définition de l’évolution parle de la modification des espèces. Entre « la proportion d’un caractère a changé » et « l’espèce s’est transformée », il y a un pas que le chapitre ne franchit pas : à partir de quand une population modifiée devient-elle une autre espèce ? Le cours donne la seule réponse dont il dispose, et elle porte sur la durée : sur de très nombreuses générations. Il te donne l’échelle de temps, pas le critère.

C’est l’une des questions que reprend le programme de seconde, notamment avec « Biodiversité : échelles et dynamique ». Garde-la telle quelle — c’est déjà une bonne question de lycéen.

Question ouverte n°4 — deux horloges dans le même chapitre

Le chapitre manipule deux échelles de temps sans les réconcilier, et l’écart saute aux yeux une fois qu’on l’a vu :

• L’évolution se joue « sur de très nombreuses générations ».
• Chez la phalène, la bascule prend « quelques décennies ». Chez les bactéries, elle tient dans la durée d’un traitement.

Comment ces deux affirmations tiennent-elles ensemble ? La clé est dans l’unité employée : le cours ne compte pas en années, il compte en générations. Le chapitre te donne l’unité, mais pas la conversion — combien de générations tiennent dans quelques décennies chez une phalène ? dans une population de bactéries en cours de traitement ?

C’est probablement pour cela que ces deux exemples ont été choisis : ce sont des cas où la sélection naturelle devient observable à l’échelle humaine. Ils ne montrent pas un mécanisme différent des autres — ils montrent le même mécanisme dans des populations où les générations défilent assez vite pour qu’on puisse en lire le résultat.

La phrase à emporter

Tout ce chapitre tient en quatre temps, et ces quatre temps ne changeront plus : il existe des différences héréditaires ; le milieu trie ; les avantagés laissent plus de descendants ; la fréquence du caractère augmente dans la population. Change l’objet — des ailes, une résistance, n’importe quel autre caractère héréditaire — le raisonnement reste identique.

Et garde le garde-fou du chapitre, celui qui te servira encore dans plusieurs années : personne ne décide de rien. La sélection naturelle est un tri aveugle des variations existantes, sans projet et sans progrès. Si l’environnement change, elle repart dans l’autre sens — les troncs d’arbres de cet exemple en sont la démonstration.