Hérédité

Définition de l’hérédité

L’hérédité est la transmission des caractères des parents à la descendance. Les molécules d’ADN portent des informations qui codent pour diverses protéines. Ces protéines interagissent avec l’environnement, provoquant des schémas observables de la vie. Les mécanismes complexes qui répliquent et reproduisent l’ADN et les organismes qu’il crée peuvent être recombinés et subir des mutations au cours du processus, ce qui donne lieu à des formes de vie nouvelles et variées. Tous les organismes, des bactéries les plus simples aux eucaryotes les plus grands, utilisent l’ADN comme principale forme d’hérédité.

Avant que le rôle de l’ADN ne soit compris, il était bien connu qu’un certain mécanisme faisait que la progéniture ressemblait aux parents. Les enfants ressemblent à leurs parents, le bétail se reproduit en lignes prévisibles, et même les plantes ont des traits visibles qui passent d’une génération à l’autre. Le premier scientifique à documenter pleinement la transmission des caractères dans un organisme a été Gregor Mendel, dans les années 1800. En tant que frère vivant dans un monastère, Mendel a eu l’occasion de reproduire et d’élever des plants de pois, qu’il a observés avec beaucoup d’attention. Il a commencé à remarquer l’émergence de modèles dans l’héritage de certains traits et a proposé l’idée que chaque organisme porte différentes formes de chaque gène. Aujourd’hui, nous appelons ces variantes génétiques des allèles, et nous avons confirmé leur existence grâce aux techniques moléculaires. Le domaine de la génétique est devenu une grande science, avec de nombreuses sous-disciplines.

Au même moment, d’autres scientifiques célèbres essayaient de comprendre le tableau plus large de l’hérédité, et comment différentes populations d’organismes peuvent donner naissance à différentes espèces. Ces hommes étaient Charles Darwin et Alfred Wallace, qui ont proposé la même théorie de l’évolution, séparément. Ils ont proposé que les organismes individuels portent des informations qui produisent certains traits. Certains traits sont plus bénéfiques que d’autres, et conduisent à une plus grande reproduction. Ces caractéristiques sont transmises à la progéniture, qui peut également se reproduire entre elle. De cette façon, certains traits peuvent augmenter ou diminuer dans une population. Lorsque des mutations ou des barrières empêchent les individus d’une population de se reproduire, la population se divise. Au fil du temps, les populations évoluent vers des espèces distinctes. La théorie de l’évolution a évolué vers une étude complexe des organismes et des environnements qu’ils occupent, connue sous le nom d’écologie.

Aujourd’hui, nombre de ces domaines interagissent, car les scientifiques étudient la façon dont l’hérédité fonctionne dans les organismes. Les techniques moléculaires peuvent être utilisées pour analyser les changements créés par l’environnement, et la sélection naturelle agissant sur les allèles. Ou, dans l’autre sens, le génome peut être modifié pour voir quels changements se produisent dans l’organisme. Dans un cas comme dans l’autre, les scientifiques disposent aujourd’hui d’un large arsenal d’outils pour analyser l’hérédité, et font de sérieux progrès dans la compréhension des forces chimiques et environnementales qui affectent l’hérédité. Il est même désormais possible de modifier l’ADN dont hérite un organisme et de corriger diverses mutations. À ce titre, la médecine moderne a consacré de nombreuses ressources à l’étude de ces mécanismes.

Exemples d’hérédité

Hérédité chez les bactéries

Les bactéries sont des organismes procaryotes simples. Elles sont de nature haploïde et ne portent qu’un seul allèle pour chaque gène. Leur génome est généralement contenu dans un seul chromosome, qui existe en anneau. Les bactéries se reproduisent par un processus asexué connu sous le nom de fission binaire. Au cours de la fission binaire, l’ADN est copié, et les copies sont réparties dans de nouvelles cellules. L’ADN de chaque cellule existe en double hélice, une moitié de l’hélice étant l’ancien ADN et l’autre moitié étant l’ADN nouvellement copié. De cette façon, chaque bactérie fille est identique au parent d’origine.

Ce mode d’hérédité repose sur les mutations pour changer les allèles au niveau de chaque gène. Lorsqu’une mutation est bénéfique, une bactérie peut se reproduire davantage. Si l’environnement change et que l’allèle n’est plus bénéfique, la population possédant cet allèle en pâtit. Parfois, ces mutations permettent aux bactéries de survivre à certains antibiotiques. Même cette résistance aux antibiotiques est un trait héréditaire, et une fois que la mutation se produit dans une population, il est difficile de s’en débarrasser. Si une population de bactéries nocives infecte un humain et que les antibiotiques ne peuvent pas s’en débarrasser, l’infection peut devenir mortelle. Les scientifiques étudient les modes d’hérédité chez les bactéries afin de développer de nouvelles stratégies pour les combattre dans le domaine de la santé publique.

L’hérédité chez les organismes à reproduction sexuée

Dans les organismes à reproduction sexuée, le mode d’hérédité se complique. Au lieu que chaque individu donne naissance à sa propre descendance en copiant simplement l’ADN, deux organismes doivent combiner leur ADN pour créer une descendance. Cette méthode est beaucoup plus complexe, mais entraîne une plus grande variation dans la progéniture, ce qui peut augmenter ses chances de réussite dans un monde en mutation. La plupart des organismes qui se reproduisent sexuellement existent en tant que diploïdes, avec deux allèles de chaque gène. Pour se reproduire sexuellement, ces organismes doivent produire des cellules haploïdes par le processus de la méiose. La méiose consiste en deux divisions cellulaires consécutives, au cours desquelles le nombre d’allèles est réduit à un par gène.

Dans certains organismes, comme les humains, ces cellules haploïdes se développent en gamètes, qui recherchent des gamètes du sexe opposé afin que la fécondation puisse avoir lieu. D’autres organismes, comme les fougères, ont un cycle de vie distinct en tant qu’organismes haploïdes, qui produisent de nombreux gamètes. Dans les deux systèmes, les parents transmettent des caractéristiques à la progéniture dans un système complexe à allèles multiples. Les interactions de ces allèles peuvent produire différents phénotypes, ce qui ajoute à la variété observée.

• Fécondation – Le processus dans lequel deux gamètes provenant d’organismes différents sont combinés pour créer un seul organisme.
• Méiose – Le processus qui réduit l’information génétique dans les gamètes.
• Gamète – Cellules créées contenant la moitié d’un génome complet, qui fusionnent pour créer un organisme diploïde.
• Génome – L’ADN qui crée un organisme.

Quiz

1. Un argument classique dans la science du comportement est que certains comportements sont héritables. Si un chien aboie à l’approche d’un étranger, et qu’on ne lui a jamais appris à le faire, ce comportement a-t-il été hérité ?
A. Oui
B. Non
C. En partie…

2. Un père apprend à son fils à pêcher, et le fils est capable de prospérer grâce aux poissons qu’il attrape. À ce titre, le fils est capable d’engendrer des enfants à son tour. La pêche est-elle un trait héréditaire ?
A. Oui
B. Non
C. Seulement dans la génération suivante

3. Les poissons qui vivent dans un certain cours d’eau sont bleus. La couleur bleue est produite par des pigments stockés sous la surface de la peau du poisson. Les poissons obtiennent ce pigment des insectes qu’ils mangent, qui produisent ce pigment en grande quantité. La couleur bleue est-elle héréditaire ?
A. Oui
B. Non
C. Seulement chez les insectes