Comprendre l'Evolution 2012 Ch5
Peut-on dire que Dieu a une passion démesurée pour les insectes?
Le domaine traité dans ce chapitre est celui de l'évolution des insectes, qui est lié à l'évolution des plantes, ce qui permet d'apporter des arguments en faveur de la théorie de Darwin qui contredisent une présence surnaturelle créatrice de l'univers et de l'Homme.
Qu'est-ce qu'un Insecte ?
La classe des insectes fait partie de l'embranchement des arthropodes. Ces animaux sont des hexapodes (ils possèdent trois paires de pattes) et comportent une tête, un thorax et un abdomen composé d'un exosquelette. Ils ont également de manière générale quatre ailes et deux antennes (La mouche est un organisme atrophié et ne comporte que une paire d'aile). Les abeilles, les coléoptères et les papillons sont des exemples d'insectes. Les insectes ont un rôle important pour la survie d'un écosystème car ils permettent la pollinisation et donc la reproduction des plantes. En effet, Ils transportent les grains de pollen depuis l'organe mâle jusqu'aux stigmates. L'abeille est un insecte dit pollinisateur.
Pourquoi parle-t-on de Dieu?
Il faut savoir que pendant l'époque de Darwin, la vision du monde est créationniste. La plupart des gens pensaient que "l'Univers, la Terre et tous les organismes vivants ont été créés par une puissance surnaturelle à partir du néant." En se basant sur la bible, les créationnistes s'opposent à la théorie de l'évolution de Charles Darwin (1858-1859).
Les personnages importants
Voici quelques personnages, qui ont imposé de nouvelles théories évolutives au cours de l'Histoire. Ils constituent le fil des étapes de la pensée sur l'évolution.
1) Le pasteur Ussher
Au 17ème siècle, le pasteur parvient à déterminer une date à la création de l'Univers , de la Terre, des humains et des insectes en s'appuyant sur des écrits religieux. Le 23 octobre 4004 avant J.-C., à 9h sera donc, selon lui, le début de la création divine.
2) Le comte de Buffon (ou Georges-Louis Leclerc)
Le comte de Buffon publie en 1749 son livre livre Histoire Naturelle qui est l'un des "précurseurs" de l'écologie moderne. Il se démarque par son indépendance face à la religion et ne mentionne pas un Dieu qui serait à l'origine de l'Univers. L'âge de la Terre, selon lui, est beaucoup plus vieille, il l'estime 75000 ans.
3) Linné
Linné est l'initiateur de la classification des organismes vivants, malgré qu'il soit créationniste et fixiste. Selon lui, le devoir de l'Homme est d'admirer la création dans toute sa diversité, et de rendre grâce à son créateur pour sa générosité. Il dénombre 4203 espèces d'animaux dont 2102 insectes dans son ouvrage Systema Naturae.
Récemment, Nigel Stork , entomologiste de l'université de Melbourne a évalué le nombre d'espèces d'animaux et de plantes (sauf les unicellulaires et bactéries). Il en estime 1 584 200, dont 925 000 sont des insectes, soit plus des 55%. Les forêts tropicales qui ne représentent que les 6% de la surface continentale, hébergent plus de la moitié des espèces d'organismes qui résident sur Terre.
Quel est le lien entre Dieu et les insectes?
Lorsque les dinosaures ont disparu il y a environ 65 millions d'années, les insectes étaient déjà très anciens. Ceci montre qu'ils ont survécu à travers les différentes extinctions de masse. Des traces de fossiles d'insectes volants vieilles de 325 millions d'années ont été retrouvées. C'est à partir de là que vient le mystère. Comment les insectes ont-ils survécu tandis que d'autres animaux apparaissaient, puis disparaissaient, et cela tout en se diversifiant et en trouvant leur place dans presque chaque écosystème? La réponse réside dans l' histoire de l'évolution des insectes. Cependant, une théorie religieuse explique par une vision simpliste de la chose. Elle dit que Dieu aurait "protégé" les insectes, en leur donnant de nouveaux avantages évolutifs et leur aurait facilité la reproduction.
Et les insectes dans tout ça? Quel est l'explication non-créationniste?
Le nombre exacte d'espèces vivantes sur terre est inconnu. Nous n'en savons même pas l'ordre de grandeur. Ceci montre comment la diversité des organismes sur terre est gigantesque et monte à des estimations délirantes, jusqu'à même ceux qui estiment à 150 millions pour la totalité. Cependant, la classe des insectes est la plus vaste du règne animal. En effet, l'une des principales caractéristiques des insectes est leur diversité (comme nous l'avons vu au-dessus)
La classe des insectes ne s'est jamais éteinte, même à travers les différentes crises évolutives, notamment pas les cinq extinctions majeures qui ont touché notre planète. Alors que d'autres espèces tels les dinosaures ou d'autres organismes vivant jadis sur notre terre, ont été amené à une extinction totale. C'est d'ailleurs ce qui a permis aux autres espèces, plus "nouvelles" d'évoluer. Chez les insectes, cette "immunité" peut s'expliquer par différents facteurs. Tout d'abord, leur très grand nombre, et leur facilité à se reproduire. Si nous prenons le dinosaure par exemple, nous savons que ce sont des animaux de très grande taille. La tombée d'une météorite peut facilement les tuer, sans exception, car ils ne peuvent pas échapper à cette catastrophe naturelle. Tandis que les insectes, qui sont presque tous de petite taille (elle varie entre millimètres-centimètres), fait qu'ils peuvent facilement "se cacher" dans un endroit ou un autre. Cela explique comment ces espèces ont pu vivre plus longtemps que les autres et bien sûr, échapper à l'extinction de ses espèces.
En plus de l'avantage de sa taille, les insectes ont évolués à travers les années, et ont acquis de nouvelles "stratégies" plus sophistiquées qui ont permis leur survie jusqu'à nos jours. Nous pouvons observer quatre grandes bouffées évolutives qui ont permis aux insectes de survivre et de rester même parmi les êtres vivants les plus nombreux sur Terre. C'est en 1909 que Charles Walcott découvre la faune de Burgess, possédant des organismes qui présentaient des caractéristiques propres aux mollusques et aux arthropodes. Mais il a également découvert des fossiles de Trilobites qui sont les premiers représentants de l'embranchement des arthropodes, ceux-ci avaient un exosquelette et pouvaient se mouvoir afin de coloniser des niches écologiques où les ressources alimentaires étaient suffisantes.
Son évolution en quatre étapes
1) La formation de l'exosquelette
Les insectes partagent avec d'autres arthropodes certains des caractères qui ont contribué à leur prospérité. Parmi ceux-ci, un exosquelette ou squelette externe dur et imperméable, et des pattes légères mais puissantes. Pourtant, le nombre d'espèces d'insectes dépasse de plus d'un demi-million celui de tout arthropode. Pourquoi? Deux caractéristiques que les insectes ne partagent pas avec ceux-ci constituent les aides à leur "réussite": les ailes et le stade nymphal de la métamorphose, dont nous allons parler plus tard.
Reprenons maintenant l'avantage de l'exosquelette. La formation de ce dernier permet d'avoir une sorte d'armure de protection. Constitué de plusieurs couches de protéines, il est un avantage évolutif. Il leur permet de résister aux rayons solaires, encore très riches en UV à l'époque, mais surtout d'éviter la dessication (une déshydratation qui élimine l'eau dans le corps de l'organisme).
2) L'acquisition de l'aile
Une deuxième étape évolutive est l'apparition de l'aile. Les insectes sont les premiers animaux à conquérir les airs. Pendant plus de 150 millions d'années, jusqu'à l'apparition des oiseaux et des chauves-souris, les insectes détenaient le monopole du vol. Les ailes leur ont apporté certains avantages comme :
échapper à leurs prédateurs terrestres, dénicher un habitat qui leur est mieux adapté, miger selon les saisons et couvrir un plus vaste territoire en quête de nourriture et de partenaires. Tout ceci a également permis la colonisation de nouveeaux biotopes. Les ailes servent aussi à réguler la température de l'organisme et protéger leurs pattes qui sont relativement fragiles.
Malgré tous ces avantages, les ailes présentent certains inconvénients : elles compliquent la dissimulation aux yeux des prédateurs (ils sont facilement repérables dans les airs) et nécessitent une dépense d'énergie qui ne peut dès lors pas être consacrée à la croissance. D'où sa petite taille qui n'a pas changé au cours du temps.
Comment sont apparues les ailes?
Son apparition est due aux gènes homéotiques. Exemple: la drosophile, qui comme nous l'avons vu en l'année passé en cours, est un des modèles les plus étudiés grâce à sa facilité de reproduction et leur simplicité. Grâce à ces gènes homéotiques, les scientifiques peuvent changer complètement la "structure" de ces drosophiles. Par exemple, en lui faisant acquérir une paire d'ailes supplémentaire, ou des antennes.
3) Les hormones et la métamorphose
La métamorphose complète la présence d'hormones, qui étaient déjà présentes auparavant. Les insectes à métamorphose complète présentent un cycle de développement plus long avec un stade immobile appelé nymphe. Ce cycle commence par le dépôt d’œufs sur une ressource alimentaire. Les diptères, les coléoptères, les lépidoptères et les hyménoptères sont les quatre grands groupes d'insectes d'aujourd'hui qui ont ce stade immobile.
Ce développement immobile permet à l'insecte de traverser les périodes sans nourriture ou dont les conditions climatiques sont défavorables.
4) Les différents systèmes de défense
Durant la période du Cétacé, il y a environ 100 miilions d'années, les insectes ont connu une explosion évolutive. Celle-ci coïncide avec une évolution nette des écosystèmes et surtout la grande diversification des plantes à fleurs sous effet du binôme "variation-sélection"
Quel est le lien présent entre l'évolution des insectes et celle des plantes?
Les plantes ont des stratégies de défenses directes quant à l'attaque des insectes. En effet, la présence de cire ou de trichomes sur leur feuilles ou tiges empêchent la pénétration du stylet par les pucerons et en perturbe le déplacement des insectes herbivores qui seraient dessus. Celles-ci produisent aussi des métabolites secondaires qui sont pour la plupart des molécules toxiques pour les insectes et se trouvent sur la matière sèche de la plante (elle compose 1 à 3% de cette matière).
Il y a également chez les plantes, des stratégies de défenses indirectes, elles peuvent libérer des terpènes ou des molécules comme de l'hexanal qui sont des substances volatiles, c'est ce qui produit l'odeur d'un gazon fraîchement tondu. En laboratoire, la technique de l'olfactométrie qui permet de savoir si une substance est attractive ou répulsive pour les antennes d'un insecte est utilisée pour ces substances, cela a permis de comprendre en quoi celles-ci étaient répulsives pour les insectes herbivores. Cela permet aussi à la plante d'interagir avec les insectes entomophages (qui se nourrissent d'autres insectes) de ce fait qu'elle se débarrasse de ses ennemis.
L'insecte herbivore peut cependant esquiver ces mecanismes de défense. La chenille du lépidoptère sécrète de la glucose oxydase qui est une enzyme qui diminue la nicotine, synthèse d'une métabolite secondaire toxique au sein de la plante. Des expérimentations ont démontré que les insectes herbivores comportent une batterie d'enzymes de biotransformation qui protègent puis dégradent ces substances. Ces insectes, notamment le puceron, ont alors également dévelloppé des stratégies d'attaques indirectes. Le puceron qui se nourrit, par adaptation, de la sève riche en sucre et substances inorganiques, s'est associé à la bactérie qui synthétise la matière en produits alimentaires qui manquaient au régime de base du puceron, c'est-à-dire les acides aminés, les lipides et les stérols. Cette association date déjà de plus de 200 milions d'années et les deux espèces ont évolué de manière conjointe puis sont devenus interdépendants.
Ces développements de stratégies de défenses, d'attaques, ces interactions incessantes entre insectes et plantes ont été soumises à la pression de la sélection et sont à la base de cette énorme diversité chez les insectes. Ces découvertes permettent d'écarter la théorie d'une création surnaturelle instantanée. 400'000 espèces d'insectes interagissent de manière progressive grâce à la sélection naturelle avec 300'000 espèces végétales. Nous pouvons donc parler de co-évolution entre plantes et insectes.
Y a-t'il un lien direct avec l'évolution en elle-même?
Les insectes sont des organismes présents sur tous les continents et tous les biotopes, et représentent grâce à cela et leurs quatre grandes bouffées évolutives, un modèle unique pour traîter la grande question qui réside entre création et évolution. Les insectes sont donc la preuve que ces organismes ne sont pas restés inchangés depuis que Dieu les aurait créés. Il a été dévouvert récemment en paléontologie que de nouveaux groupes d'insectes sont apparus en co-évolution et en interdépendance avec des organismes comme les plantes ou les microorganismes. Ceci s'est fait graduellement et a donné apparition à de nouveaux groupes taxonomiques d'insectes.
Quelles sont les raisons pour lesquelles les insectes sont restés petit tout au long de leur évolution?
Comme nous l'avons mentionné auparavant, leur petite taille leur a permis de coloniser des niches écologiques spécifiques (en plus de permettre leur survie). Ils sont limités à des tailles modestes par leur exosquelette et leur système respiratoire. S'ils avaient été très grands, ils auraient dû "donner" une partie de leur masse corporelle au développement. Ces derniers n'auraient pas été capables de soutenir efficacement une activité vigoureuse s'ils avaient eu d'autres proportions. Le résultat aurait donné un animal incapable de bouger.
Bibliographie
Ouvrage:
"Comprendre l'évolution: 150 ans après Darwin" G. Cobut, éditions De Boeck, 2009
Sites internet:
http://reptiliarea.forumactif.com/t259-l-evolution-des-insectes
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