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Pourquoi certains mauvais traits évoluent-ils et pas les bons ?


Si un trait serait avantageux pour un organisme, alors pourquoi n'a-t-il pas encore évolué ?

Inversement, si un trait n'est pas avantageux ou légèrement désavantageux, pourquoi existe-t-il ?

Autrement dit pourquoi l'évolution ne rend-elle pas l'organisme plus « parfait » ?


Il s'agit d'une question générale qui s'appliquerait à tout type de trait. Veuillez garder les réponses précises et scientifiques.

Lisez ce méta-post pour plus d'informations: Questions demandant des raisons évolutives


Au cours du processus de sélection, les individus ayant des traits désavantageux sont éliminés. Si la pression de sélection n'est pas assez forte, des traits légèrement désavantageux continueront de persister dans la population.

Ainsi, les raisons pour lesquelles un trait n'évolue pas, même s'il peut être avantageux pour l'organisme, sont :

  • Il n'y a pas de forte pression contre les individus n'ayant pas ce trait. En d'autres termes, l'absence du trait n'est pas fortement désavantageuse.
  • Le trait peut avoir un compromis qui ne modifie essentiellement pas la forme physique globale.
  • Pas assez de temps ne s'est écoulé pour qu'une mutation avantageuse soit corrigée. Cela ne veut pas dire que la mutation n'avait pas encore eu lieu. Cela signifie que la situation qui a rendu la mutation avantageuse était survenue assez récemment. Prenons l'exemple d'une mutation qui confère une résistance contre une maladie. La mutation ne serait pas avantageuse s'il n'y avait pas de maladie. Lorsqu'une population rencontre la maladie pour la première fois, alors la mutation gagnera en avantage, mais il faudra un certain temps pour s'établir dans la population.
  • Le taux de cette mutation spécifique est faible et, par conséquent, cela ne s'est pas encore produit. Les taux de mutation ne sont pas uniformes à travers le génome et certaines régions acquièrent des mutations plus rapidement que les autres. Indépendamment de cela, si le taux de mutation global est faible, cela prendrait beaucoup de temps pour qu'une mutation se produise et jusque-là, ses effets ne peuvent pas être vus.
  • Le trait spécifique est trop éloigné génétiquement : il ne peut pas être le résultat d'une mutation en une seule génération. Il pourrait, en théorie, se développer après des générations successives, chacune mutant davantage, mais si les mutations intermédiaires sont trop désavantagées, elles ne survivront pas pour se reproduire et permettre à une nouvelle génération de muter plus loin de la population d'origine.
  • L'inconvénient de ne pas avoir le trait survient normalement seulement après la fin de la phase de reproduction du cycle de vie de l'individu. C'est un cas particulier de "pas de forte pression", car l'évolution sélectionne les gènes, pas l'organisme. En d'autres termes, la mutation bénéfique n'altère pas la capacité de reproduction.
  • La koinophilie a rendu le trait peu attrayant pour les femelles. Étant donné que la plupart des mutations sont préjudiciables, les femelles ne veulent pas s'accoupler avec une personne ayant une mutation évidente, car il y a de fortes chances que cela soit nocif pour leur enfant. Ainsi, les femmes trouvent instinctivement toute différence physique évidente peu attrayante, même si cela aurait été bénéfique. Cela tend à limiter le taux ou la capacité d'apparition de différences physiques dans une communauté d'accouplement large et stable.

L'évolution n'est pas un processus dirigé et elle n'essaie pas activement de rechercher un optimum. L'aptitude d'un individu n'a aucun sens en l'absence de la pression de sélection.


Si vous avez un ajout pertinent, n'hésitez pas à modifier cette réponse.


Il y a toujours le plus évident : l'évolution est le hasard.

Certains traits permettent à un individu d'avoir une plus grande chance de produire une progéniture. Cela ne signifie pas que les individus ayant ce trait ont plus de descendants, même pas en moyenne, à moins que la loi des grands nombres ne s'applique. Un écureuil parfait muté au hasard pourrait apparaître, et comme ce n'est qu'un seul, il se fait écraser par une voiture avant de pouvoir se reproduire et tous les traits parfaits sont perdus.

Ensuite, il y a une chance qu'un trait soit bénéfique pour l'individu, mais n'ait pas d'effet significatif sur ses chances d'avoir une progéniture. Par exemple, prenez la vue humaine. Les personnes ayant une très mauvaise vue ont un désavantage. Mais la plupart des gens ont une vue assez bonne jusqu'à ce qu'ils soient trop vieux pour avoir des enfants, donc cela n'a pas d'importance pour l'évolution s'ils tombent d'une falaise par la suite. Cela peut même être avantageux si les enfants n'ont pas à dépenser des ressources pour s'occuper de leurs parents.

Et un très bel effet est un effet d'essaim où vous regardez des essaims entiers, par exemple des poissons. Prenez un essaim ou une communauté qui se reproduit principalement à l'intérieur d'elle-même, où, pour une raison quelconque, seuls les traits qui sont bénéfiques pour l'individu peuvent être hérités. Dès que l'essaim entre en compétition avec un essaim supérieur - où les traits qui ont profité à l'essaim ont été hérités - l'intégralité de l'ancien essaim peut mourir.

Il y a aussi l'effet de société. Si pendant une décennie une société pense que les gens aux cheveux verts ne sont pas des partenaires attirants - même si c'est mieux pour se camoufler - ça craint d'avoir les cheveux verts pendant cette décennie. Cela ne s'applique pas seulement aux humains. Je me souviens avoir lu que chez certaines espèces d'oiseaux, le chant évolue et que les chants sont « branchés »/attrayants dépendent de facteurs sociaux ainsi que des gènes. Imaginez simplement ce qui se serait passé si un petit nombre d'humains avaient commencé à développer des ailes de chauve-souris qui les rendaient pleinement capables de voler, à l'époque de l'Inquisition espagnole - plutôt que de propager le nouveau gène qu'ils auraient brûlé sur un pieu.

N'oublions pas l'effet vraiment cool de la sélection dépendante de la fréquence où un trait n'est bénéfique que s'il n'y a pas trop d'autres individus. Ces traits peuvent être bénéfiques pour un individu, une espèce ou les deux, mais seulement s'il n'y a pas trop d'individus porteurs du trait. Une communauté d'humains peut bénéficier de personnes super intelligentes qui ont un contrôle limité de leur corps et de leurs émotions, mais si tous les humains de la communauté sont comme ça, la communauté a un problème.

Enfin, il y a le changement des conditions extérieures. Si les conditions changent, de nombreuses espèces disparaîtront tout simplement (par exemple, l'ère glaciaire). Imaginez que tous les virus disparaissent. S'il n'y a pas de virus, un trait qui rend le système immunitaire plus efficace contre les bactéries et le cancer au détriment de l'absence de défense contre les virus, est clairement un commerce bénéfique. Ensuite, les virus reviennent et toutes les espèces qui ont adapté le trait "pas de défense contre les virus" s'éteignent à cause d'une infection virale. Cela peut rendre avantageux de ne pas adapter de nouveaux traits trop rapidement.

En résumé : en acceptant que l'évolution est un processus aléatoire où les individus avec des traits plus avantageux sont simplement un peu plus susceptibles d'avoir plus de progéniture, et où des communautés entières ou des sous-espèces sont légèrement plus susceptibles de disparaître si les traits sont moins bénéfiques pour la communauté, vous obtenez tous les effets ci-dessus et bien d'autres. Gardez à l'esprit que les individus avec des traits avantageux ne sont en aucun cas garantis d'avoir plus de progéniture, et les communautés peuvent être anéanties ou s'épanouir en raison de toutes sortes d'incidents qui ignorent complètement à quel point leurs traits sont avantageux ou désavantageux.


Parce que l'évolution est un effet, pas une cause. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de « dieu de l'évolution » qui décide que tel ou tel trait serait bénéfique pour une espèce et qui décide de l'ajouter. L'évolution fonctionne uniquement* sur toutes les variations aléatoires qui se présentent.

*Et comme d'autres l'ont souligné, cela fonctionne statistiquement, pas de manière déterministe.


Voici les raisons auxquelles je peux penser. La liste n'est pas exhaustive et il y a quelques chevauchements conceptuels.

  • Le trait semble avantageux mais il ne l'est pas, peut-être en raison de son effet sur une autre composante de la forme physique (compromis). Cela me semble être l'explication la plus probable chaque fois que vous vous demandez pourquoi une espèce donnée ne porte pas un trait donné. En d'autres termes, le paysage du fitness est important.

  • Le trait n'est pas si facile à construire, il nécessite une série de mutations qui sont soit neutres, quasi-neutres ou délétères.

  • La mutation ne s'est pas encore produite (charge de décalage).

  • la variante mutante était apparue plusieurs fois mais s'était éteinte à cause de la dérive génétique même si elle était bénéfique (en supposant qu'il n'y ait pas de vallée de fitness à traverser).

  • En mettant les deux points précédents ensemble, si une seule mutation (un SNP) est nécessaire pour construire ce trait et si le trait est bénéfique mais quasi neutre, alors le temps prévu avant que la fixation se produise est d'environ $10^9$ générations. Voici pourquoi. Laisser $N$ être la taille de la population et $mu$ être le taux de mutation. Dans une population diploïde (mais le résultat final est le même pour les haploïdes), il existe $2nmu$ apparaissant à ce locus à chaque génération. La mutation étant quasi neutre, sa probabilité de fixation (calculée à partir des équations de Wright-Fisher ou du processus de naissance-mort de Moran, ou à partir de l'équation de diffusion de Kimura) est $frac{1}{2}N$. Par conséquent, la vitesse à laquelle la fixation se produit est $2Nmu frac{1}{2N} = mu$. $mu$ pour un SNP dans une espèce qui a un grand génome est d'environ $10^{-9}$. La probabilité que la fixation se produise dans $t$ générations est donnée par la distribution exponentielle de paramètre $mu$ ad la valeur attendue de cette distribution exponentielle est $frac{1}{10^{-9}} = 10^9$ générations. S'il y a une génération par an, cela prend beaucoup de temps ! Bien entendu, ces calculs sont une bonne approximation lorsque le trait d'intérêt est quasi-neutre. Si la sélection positive est très très forte sur ce trait au point que l'on peut complètement négliger la dérive, alors le temps attendu pour que le mutant se produise est $frac{1}{2Nmu}$, lequel est $10^5$ pour une population de $N = 10000$ ce qui est encore beaucoup. En attendant, l'environnement ou le bagage génétique peuvent changer de sorte que le trait n'est plus avantageux. Les calculs ci-dessus supposent que le trait est apparu avec une seule mutation et qu'un seul SNP peut provoquer l'existence du trait. On peut être plus général en additionnant la distribution exponentielle (pour les scénarios de mutations multiples) et en augmentant le taux de mutation (pour les mutations à différents loci, le trait peut exister).

  • la variante mutante était apparue plusieurs fois mais s'est éteinte à cause de la dérive car le Ne dans la région génomique est très faible en raison du fait qu'il existe de nombreux loci sous sélection dans l'environnement (sélection de fond).

  • le trait est bénéfique et apparaît parfois mais reste à faible fréquence ou même disparaît régulièrement du fait d'une migration d'individus provenant d'un environnement où ce trait est fortement délétère (charge de dispersion).

  • Attention à bien comprendre ce que fait l'évolution et donc à comprendre ce que veut dire avantageux. En séparant la sélection de parenté/la sélection de groupe/la sélection de lignée pour faciliter les choses, un allèle avantageux est celui qui augmente la forme physique de son porteur. L'effet d'un allèle donné dépend de l'environnement et du fond génétique dans lequel il existe. Un allèle bénéfique n'augmente pas nécessairement la survie ou n'augmente pas la probabilité que la population ne s'éteigne. Pensez à la sélection sexuelle en général.


L'évolution se produit par un changement dans les fréquences des gènes, les fréquences des gènes étant potentiellement affectées par quatre mécanismes (mutation, migration, dérive et sélection).


La réponse a la question Pourquoi le trait apparemment avantageux X ne pas évoluer? pourrait être:

  1. Les mutations d'un trait ne se sont jamais produites au sein d'une population, ou de tels gènes n'ont jamais migré dans la population

  2. La ou les mutations à l'origine d'un tel trait peuvent avoir déjà été présentes dans une population, mais la migration et/ou la dérive et/ou la sélection les ont depuis retirées de la population

  3. La sélection a supprimé les mutations provoquant le trait apparemment avantageux car les mêmes gènes (ou étroitement liés) ont d'autres effets délétères par pléiotropie


De même, la réponse à la question Pourquoi le trait apparemment désavantageux X évolue-t-il ? peut être l'un des éléments suivants :

  1. Les gènes alternatifs n'ont jamais été introduits dans la population par mutation ou migration

  2. La mutation, la dérive et la migration ont permis au gène de se fixer sur d'autres gènes plus avantageux

  3. La sélection a propagé les mutations causant le trait apparemment désavantageux parce que les mêmes gènes (ou étroitement liés) ont d'autres effets bénéfiques par pléiotropie


  • Notez également que le trait peut sembler (dés)avantageux dans le courant paysage adaptatif, mais la sélection présente une variation temporelle

  • Lisez ici pourquoi et comment la variation génétique est nécessaire pour que l'évolution/l'adaptation se produise

  • Lisez ici pour en savoir plus sur le processus d'adaptation

  • Lisez ici pour en savoir plus sur la variation génétique

  • Lisez ici pour en savoir plus sur l'évolution rapide

  • Lisez ici pour en savoir plus sur la relation entre la sélection multivariée et l'adaptation

  • Un caractère phénotypique préjudiciable peut n'avoir aucune variance génétique, il peut donc être impossible pour la sélection de l'empêcher de se produire ; de nombreuses maladies ont des inducteurs environnementaux considérables (par exemple, la sélection ne peut pas agir contre l'emphysème développé à la suite du tabagisme, mais elle peut agir contre les gènes qui augmentent la tendance à développer l'emphysème).


Toutes les réponses précédentes sont très bonnes. Cependant, je sens qu'un point a été manqué (ou peut-être que je n'ai pas lu assez profondément).

Je soulignerai le concept de paysages de remise en forme. Voilà à quoi ça ressemble :

Les pics représentent la fitness de l'espèce pour une fréquence allélique particulière. Dans le scénario à pics multiples, il y a des vallées qui représentent, évidemment, une fitness réduite. Le concept d'évolution étant un événement fortuit se traduit par "les pics locaux sont favorisés par rapport au pic global". En conséquence, une espèce peut atteindre un niveau de fitness élevé même s'il existe un pic plus élevé (supposons que le pic le plus élevé est l'organisme parfait dont vous parlez). Une fois qu'il a gravi un sommet, pour passer à l'autre sommet, il doit traverser une vallée, c'est-à-dire une condition physique réduite pour s'améliorer. Si la nature était une entité bienveillante, cela aurait pu être une grande transition. Cependant, une moindre forme physique rend les espèces susceptibles de mourir et, par conséquent, elles ne font généralement pas la transition, ce qui rend statistiquement moins probable l'organisme parfait.
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Richard Dawkins a consacré un chapitre entier de Le phénotype étendu à cette question, Contraintes sur la perfection (le troisième chapitre de l'édition que j'ai sous la main) ; il en a énuméré six (sans compter ceux qu'il a critiqués comme n'étant peut-être pas des contraintes aussi fortes que d'autres l'ont suggéré). Le tout vaut la peine d'être lu, mais par souci de concision, je vais énoncer les six qu'il avait en tête ici :

  • Décalages temporels (une adaptation donnée peut arriver dans le futur)
  • Contraintes historiques (le nouveau système doit modifier l'ancien plutôt que de repartir de zéro)
  • Variation génétique disponible (par exemple, cela peut expliquer pourquoi de nombreuses parties du corps non fonctionnelles rétrécissent au lieu de disparaître)
  • Contraintes de coûts et de matériaux (les gros cerveaux, par exemple, sont si chers que nous sommes très inhabituels d'avoir une utilisation nette pour eux)
  • Imperfections à un niveau dues à la sélection à un autre niveau (Dawkins avait déjà passé un livre entier, Le gène égoïste, arguant - entre autres - que ce qui est bon pour le gène peut ne pas l'être pour l'individu)
  • Erreurs dues à l'imprévisibilité de l'environnement ou à la « malveillance » (un organisme est conçu pour être bien adapté aux conditions moyennes et dangereuses de son environnement et ne peut pas mettre à jour rapidement sa structure pour chaque éventualité possible)

Décomposons cela pour couvrir vos deux questions individuellement

question 1 Si un trait serait avantageux pour un organisme, alors pourquoi n'a-t-il pas encore évolué ?

Celui-ci est vraiment facile, la sélection naturelle, ainsi que d'autres formes de sélection, ne peuvent fonctionner qu'avec la variation qui survient par mutation. La mutation est un processus aléatoire, l'évolution n'a aucun contrôle sur les variations qui se produiront, elle ne peut que sélectionner parmi celles qui le font. Les mutations réussies ont tendance à être de petits changements (les petits changements sont moins susceptibles de perturber un processus complexe comme un organisme) à cause de cela, les organismes peuvent se retrouver coincés avec des configurations désavantageuses car l'évolution ne peut pas revenir à la planche à dessin, elle ne peut pas passer par un changement désavantageux pour obtenir un avantage.

Mon exemple classique est les problèmes de dos humain, une colonne vertébrale est une chose horrible à utiliser pour supporter le poids en position verticale, mais une colonne vertébrale était tout ce avec quoi l'évolution devait fonctionner, c'était la meilleure option de ce qui était disponible et être debout était un plus grand avantage que les problèmes avec une colonne vertébrale étaient un inconvénient. Concevoir un tout nouveau système serait mieux, mais les chances que les centaines de milliers de mutations doivent "repartir de zéro" sont si astronomiquement improbables que nous ne le verrons jamais. L'évolution ne peut sélectionner que le meilleur parmi ce qui est disponible et la mutation ne peut apporter que de petits changements à ce qui est disponible.

Un autre exemple est le nerf laryngé chez les girafes qui est un nerf de 14 pieds qui ne va littéralement que de quelques centimètres, mais puisque le nerf a évolué lorsqu'une ligne droite du cerveau à la langue a laissé le cœur devant lui (poisson), comme les vertébrés terrestres cou développé et déplacé le cœur dans la poitrine, le nerf est coincé autour du cœur avant de revenir à la tête, un détour d'environ 14 pieds. avoir le nerf est un plus grand avantage que le détour est un inconvénient, et une mutation redirigeant le nerf serait une grande mutation complexe, il est donc peu probable qu'elle se produise. Un héritage historique comme celui-ci est responsable de nombreuses mauvaises adaptations qui persistent, les changer est tout simplement trop difficile à produire par mutation aléatoire.

question 2 Inversement, si un trait n'est pas avantageux ou légèrement désavantageux, pourquoi existe-t-il ?

il y a quelques composants à cela, aucun trait n'est avantageux en soi, il est avantageux dans un organisme et un environnement particuliers. Des requins magnifiquement adaptés, maîtres de l'océan, lâchez-en un dans le Sahara et c'est voué à l'échec. ce qui est bon dans un environnement est souvent un inconvénient dans un autre. Combinez cela avec le fait que les organismes se déplacent (ou se propagent) et le fait que les environnements changent et il est facile de voir comment les organismes peuvent se terminer par une adaptation légèrement désavantageuse. Les adaptations pour chasser sur la glace étaient un avantage pour les ours polaires lorsque la glace était abondante maintenant que la glace disparaît, ce n'est pas si avantageux. mais la glace disparaît plus vite que l'évolution ne peut changer les ours polaires.

Souvent, les changements dans l'environnement sont des changements dans les autres organismes qui les entourent, être extrêmement rapide est en fait une adaptation horrible pour la gazelle à bien des égards, cela les rend fragiles, cela les rend petits et plus faibles que les autres ongulés, cela dépense des calories pour développer des muscles qui pourrait être utilisé pour produire une progéniture plus grande ou des corps plus grands, etc., mais dans un environnement où le guépard n'est pas rapide est un inconvénient pire. Ainsi, l'évolution consiste souvent à retirer le moins mauvais d'un ensemble de mauvais « choix ». Et bien sûr, plus la gazelle va vite, plus le guépard va vite jusqu'à ce qu'il soit trop spécialisé pour vivre autrement. Cette poussée vers la spécialisation est très courante, mais les organismes spécialisés sont les moins capables de gérer le changement, ils sont trop spécialisés pour faire quelque chose de différent. Donc, si par exemple un nouveau prédateur apparaît qui peut forcer un guépard fragile à s'éloigner de sa proie (humains), le guépard est foutu, il pourrait subir une énorme mort (Afrique) ou disparaître (Amérique du Nord). L'évolution ne peut pas vous rendre bon dans tous les sens, vous ne pouvez pas être à la fois un bon nageur et un bon grimpeur et un bon creuseur.

Un autre aspect est le rapport coût/bénéfice, un trait ne se produit pas isolément, un corps est une chose complexe, la même mutation qui rend certains humains résistants au choléra les rend également plus sensibles à la mucoviscidose, ce sera un rapporter avantage lorsque le choléra est une grande menace et un rapporter désavantage lorsque le choléra est rare. le terme clé ici est rapporter il n'y a pas de condition lorsqu'il s'agit purement d'un avantage ou d'un désavantage. Fondamentalement, tous les traits entrent dans cette comparaison coûts-avantages. Aucun trait n'est un avantage dans toutes les situations, chaque changement a un coût, même s'il ne s'agit que de calories qui pourraient être dépensées ailleurs. Nous ne connaissons aucun trait qui soit purement un désavantage qui persiste, mais il y a beaucoup (sinon tous) de tels traits de compromis, un désavantage pour un avantage.

Un autre exemple est la sélection sexuelle, certains traits vous aident à trouver ou à attirer des partenaires mais sont préjudiciables à votre survie, mais la reproduction est un plus grand avantage dans l'évolution que la survie. L'évolution ne peut tout simplement pas favoriser les gènes s'ils ne parviennent jamais à la prochaine génération de manière cohérente. Vous vous retrouvez donc avec des queues de paon qui tuent les mâles mais qui sont le seul moyen de trouver des partenaires. Un mâle sans la queue énorme ne s'accouplera pas et la progéniture mâle d'une femelle sans le désir de grosses queues souffrira du même problème (parce que la femelle continue de se retrouver avec une progéniture mâle peu attrayante), il est donc fondamentalement impossible pour les paons mâles d'arrêter de grandir queues énormes et il est peu probable que les femelles paons arrêtent de préférer des queues de plus en plus grosses. Ainsi, même s'il est très préjudiciable à la survie du paon, le trait persiste car c'est un avantage pour la reproduction.


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