Évolution convergente

Définition de l’évolution convergente

L’évolution convergente est le processus par lequel des organismes qui ne sont pas étroitement apparentés évoluent indépendamment vers des caractéristiques similaires. Les adaptations peuvent prendre la forme de formes corporelles, de couleurs, d’organes et d’autres adaptations similaires qui constituent le phénotype de l’organisme.

L’évolution convergente crée des structures analogues ou  » homoplasies « , celles qui ont des formes ou des fonctions similaires entre les espèces divergentes, mais qui n’étaient pas présentes chez l’ancêtre commun des deux. D’autre part, les structures homologues, c’est-à-dire un organe ou un os spécifique qui apparaît à travers de nombreux organismes différents, bien que souvent sous une forme ou un aspect légèrement différent, peuvent indiquer une divergence par rapport à un ancêtre commun.

Il existe plusieurs circonstances qui peuvent entraîner une évolution convergente. Souvent, la convergence se produit lorsque les organismes doivent s’adapter à des conditions environnementales similaires, comme dans l’évolution des feuilles épaisses retenant l’eau et des épines des espèces de cactus et d’Euphorbia, qui sont adaptées pour tolérer des conditions d’extrême sécheresse mais sont originaires de continents distincts. Elle peut également se produire lorsque deux organismes différents occupent une niche similaire, par exemple, la coloration verte cryptique des boas arboricoles émeraude (Corallus caninus) d’Amérique du Sud et des pythons arboricoles verts (Chondropython viridis) d’Australie, qui vivent tous deux en hauteur dans la canopée de forêts tropicales similaires et occupent une niche de prédation des oiseaux.

La convergence du cycle de vie et des traits comportementaux, comme les structures de colonies sociales similaires entre les rats-taupes nus (Heterocephalus glaber) et de nombreuses espèces d’abeilles et de fourmis sociales, peut également avoir lieu afin de maximiser le succès de reproduction des individus et au sein des colonies. Au niveau moléculaire, l’évolution indépendante des protéines et des toxines s’est également produite à travers de nombreux phyla distincts ; par exemple, les anémones de mer (Cnidaires), les serpents (Vertébrés), les scorpions (Arthropodes) et les escargots à cône (Mollusques) produisent tous des neurotoxines qui agissent de manière similaire sur les récepteurs de neurotransmetteurs de leurs proies.

L’évolution convergente peut également survenir par le biais de complexes de mimétisme, dans lesquels les organismes évoluent pour reproduire la morphologie d’autres espèces. Cette adaptation profite au mimétique soit par le biais d’une protection lorsqu’il imite le phénotype d’un organisme toxique ou autrement dangereux (mimétisme batesien), soit en permettant au mimétique d’exploiter une ressource ou une interaction en étant pris pour le modèle (mimétisme müllerien).

Le processus d’évolution convergente s’oppose à l’évolution divergente, par laquelle des espèces étroitement apparentées évoluent vers des traits différents, et à l’évolution parallèle, dans laquelle des traits similaires se développent chez des espèces apparentées, bien que distinctes, issues d’un ancêtre commun mais de clades différents.

Exemples d’évolution convergente

Évolution convergente des ailes

Un exemple répandu d’évolution convergente est l’évolution des ailes et du vol motorisé chez les oiseaux, les chauves-souris et les ptérosaures (aujourd’hui disparus), qui appartiennent chacun à une classe d’organismes différente et ont donc des ancêtres communs très éloignés.

Les preuves fossiles ont permis de déterminer que le vol a évolué chez les ptérosaures (reptiles volants de la fin du Trias) vers 225mya et chez les oiseaux vers 150mya, tandis que les chauves-souris mammaliennes ont développé des ailes vers 50-60mya. L’évolution du vol motorisé ne s’est produite qu’une seule fois dans chacune de ces lignées, bien qu’il existe certains organismes, par exemple les oiseaux autruches, qui sont ensuite redevenus incapables de voler tout en conservant leurs structures alaires.

Les différentes structures alaires des oiseaux, des chauves-souris et des ptérosaures sont chacune soutenues par un membre modifié à cinq doigts. Chaque membre est composé d’un humérus d’un radius et d’un cubitus, d’un pouce et des os des doigts, et constitue une structure homologue, contenant les mêmes os qui composent les membres de nombreux animaux, notamment les humains, les baleines et les crocodiles ; cependant, la forme de chaque os diffère grandement entre chaque forme.

Un quatrième doigt allongé façonne l’aile du ptérosaure, les autres doigts étant utilisés comme des griffes. Chez les oiseaux, un radius et un cubitus allongés, ainsi que des os de doigts fusionnés pour plus de solidité, soutiennent l’aile. Enfin, les ailes des chauves-souris diffèrent en ce qu’elles sont formées d’une membrane tendue sur quatre doigts allongés. La raison pour laquelle chacune de ces différentes formations osseuses aboutit à la même forme d’aile éventuelle est due à la physique de base du vol : des ailes dont la forme serait très différente ne permettraient pas à un animal de voler.

Bien que les oiseaux et les ptérosaures partagent un ancêtre commun très éloigné, et que les oiseaux partagent également un ancêtre commun avec les chauves-souris, aucun de ces ancêtres n’avait d’ailes ou n’était capable de voler. Dans chacune de ces lignées, l’aile est donc une structure analogue, car les os ont été disposés différemment afin d’obtenir indépendamment une structure fonctionnellement similaire.

Évolution convergente entre mammifères placentaires et marsupiaux

Les mammifères placentaires, dont la progéniture subit une gestation au sein de l’utérus et naît assez avancée, et les marsupiaux dont la progéniture naît très immature et poursuit son développement dans une poche sur le corps de la mère, ont divergé d’un ancêtre commun il y a environ 100 millions d’années.

Séparés par la scission des continents, les mammifères ont évolué pour occuper des niches en Europe, en Afrique et en Amérique, tandis que les marsupiaux ont occupé des niches similaires en Australie et dans les îles environnantes ; cette histoire a produit de nombreux exemples d’évolution convergente.

Les animaux de chaque groupe ont développé des structures analogues en fonction de facteurs tels que leur habitat, leurs habitudes alimentaires et leurs besoins en matière de locomotion.

Les animaux fouisseurs ont évolué vers la taupe et le marsupial taupe, qui ont des formes corporelles similaires, des griffes pour creuser et ne disposent pas d’une vision efficace.

Le Thylacine (aujourd’hui éteint) remplissait la même niche que le loup : un prédateur apex avec des dents pointues, des mâchoires puissantes et une vitesse permettant une chasse fructueuse.

Les écureuils volants placentaires, et les Sugar Gliders marsupiaux ont tous deux évolué à partir du même ancêtre commun incapable de voler, qui s’est séparé il y a environ 65 millions d’années. Ces deux animaux sont extrêmement similaires en termes d’apparence et de comportement ; ils ont approximativement la même taille, ils ont de grands yeux pour chercher de la nourriture dans l’obscurité, ils sont recouverts d’une fourrure douce et ont un ventre clair.

Par le biais d’une évolution convergente, ils ont également tous les deux évolué des structures qui leur permettent de planer entre les cimes des arbres où ils vivent. Ces structures ressemblant à des ailes sont faites de peau, qui est tendue entre le membre antérieur et le membre postérieur, et ne permettent pas le vol motorisé. Néanmoins, la théorie veut qu’il s’agisse de structures analogues qui apparaissent comme un précurseur du vol.

Les images montrent la peau étirée entre les membres d’un Sugar Glider et d’un Flying Squirrel, évolués pour permettre un mouvement de glissement.

Quelques autres exemples d’évolution convergente

• Évolution divergente – L’évolution et l’accumulation de traits différents entre les groupes, ce qui entraîne la formation de nouvelles espèces.
• Structures vestigiales – Une structure ou un attribut, qui est présent au sein d’un organisme mais qui a perdu sa fonction ancestrale.
• Structures analogues – Un organe ou une structure, qui est visuellement similaire ou qui remplit la même fonction chez deux espèces différentes, bien que, ne soit pas présent chez leur ancêtre commun.
• Structures homologues – Un organe ou une structure du corps, qui est hérité d’un ancêtre commun entre les espèces.

Quiz

1. Les structures analogues sont :
A. Des structures qui restent inchangées au cours de l’évolution
B. Des structures qui sont partagées avec les ancêtres communs d’autres espèces
C. Les structures qui sont similaires en fonction ou en apparence chez deux espèces qui ne sont pas présentes chez leur ancêtre commun
D. Des structures qui sont présentes chez les ancêtres communs de deux espèces et qui ne sont pas encore présentes

2. Lequel des éléments suivants n’est PAS un exemple d’évolution convergente ?
A. Les capacités de camouflage par changement de couleur des pieuvres et des caméléons
B. La présence de structures pulmonaires chez les humains et les chats
C. Les formes corporelles fuselées chez les serpents et les lézards sans pattes
D. La forme similaire des ailes des papillons de nuit et des chauves-souris

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