Adaptation

Découvrez comment les pinsons des Galápagos ont subi une radiation adaptative et ont aidé Darwin dans sa théorie de l'évolution

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Découvrez comment les pinsons des Galápagos ont subi une radiation adaptative et ont aidé Darwin dans sa théorie de l’évolution

Les 14 espèces de pinsons des Galápagos diffèrent les unes des autres principalement par la structure de leur bec et leurs habitudes alimentaires. On pense que ces oiseaux ont subi une radiation adaptative à partir d’une seule espèce ancestrale, évoluant pour remplir une variété de niches écologiques inoccupées. Encyclopædia Britannica, Inc.Voir toutes les vidéos de cet article

L’adaptation, en biologie, est le processus par lequel une espèce devient adaptée à son environnement ; elle est le résultat de l’action de la sélection naturelle sur la variation héréditaire sur plusieurs générations. Les organismes sont adaptés à leur environnement de très nombreuses façons : dans leur structure, leur physiologie et leur génétique, dans leur locomotion ou leur dispersion, dans leurs moyens de défense et d’attaque, dans leur reproduction et leur développement, et à d’autres égards.

La surveillance systématique des niveaux de pression artérielle est un élément important de l'évaluation de la santé d'un individu. La pression artérielle fournit des informations sur la quantité de sang en circulation et sur la fonction cardiaque et constitue donc un indicateur important de maladie.'s health. Blood pressure provides information about the amount of blood in circulation and about heart function and thus is an important indicator of disease.
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Le mot adaptation ne provient pas de son usage actuel en biologie évolutive mais remonte plutôt au début du 17e siècle, lorsqu’il indiquait une relation entre la conception et la fonction ou comment quelque chose s’intègre à quelque chose d’autre. En biologie, cette idée générale a été reprise, de sorte que l’adaptation a trois significations. Premièrement, au sens physiologique, un animal ou une plante peut s’adapter en s’ajustant à son environnement immédiat – par exemple, en modifiant sa température ou son métabolisme en fonction de l’altitude. Deuxièmement, et plus couramment, le mot adaptation fait référence soit au processus d’adaptation, soit aux caractéristiques des organismes qui favorisent le succès de la reproduction par rapport à d’autres caractéristiques possibles. Dans ce cas, le processus d’adaptation est déterminé par les variations génétiques des individus qui s’adaptent, c’est-à-dire qui réussissent mieux dans un contexte environnemental spécifique. Un exemple classique est le phénotype mélanique (sombre) du papillon de nuit poivré (Biston betularia), dont le nombre a augmenté en Grande-Bretagne après la révolution industrielle, car les papillons de nuit de couleur sombre semblaient cryptiques sur les arbres noircis par la suie et échappaient à la prédation des oiseaux. Le processus d’adaptation se produit par un changement éventuel de la fréquence des gènes par rapport aux avantages conférés par une caractéristique particulière, comme dans le cas de la coloration des ailes chez les papillons de nuit.

mite poivrée gris clair (Biston betularia)
gris clair papillon de nuit poivré (Biston betularia)

Un papillon de nuit poivré gris clair (Biston betularia) et une variante à pigmentation foncée reposent l’un à côté de l’autre sur le tronc d’un chêne couvert de suie.de chêne couvert de suie. Sur ce fond, le papillon gris clair se remarque plus facilement que la variante plus foncée.

D’après les expériences du Dr H.B.D. Kettlewell, Université d’Oxford ; photographies de John S. Haywood

mite poivrée de couleur sombre (Biston betular) poivrée de couleur sombre (Biston betularia)
pimentée de couleur sombre (Biston betularia)

Sur le fond d’un chêne couvert de lichen.de chêne couvert de lichen, un papillon de nuit poivré (Biston betularia) à la pigmentation sombre se détache, tandis que le papillon gris clair (à gauche) reste discret.

D’après les expériences du Dr H.B.D. Kettlewell, Université d’Oxford ; photographies de John S. Haywood

La troisième vision de l’adaptation, la plus populaire, concerne la forme d’une caractéristique qui a évolué par sélection naturelle pour une fonction spécifique. Parmi les exemples, citons le long cou des girafes pour se nourrir au sommet des arbres, le corps fuselé des poissons et des mammifères aquatiques, les os légers des oiseaux et des mammifères volants, et les longues canines en forme de poignard des carnivores.

adaptations
adaptations

Les adaptations à l’habitat des morses (peau épaisse pour se protéger du froid), des hippopotames (narines sur le haut du museau) et des canards (pieds palmés).

Encyclopædia Britannica, Inc.

Tous les biologistes s’accordent à dire que les traits des organismes reflètent couramment des adaptations. Cependant, de nombreux désaccords sont apparus sur le rôle de l’histoire et des contraintes dans l’apparition des traits, ainsi que sur la meilleure méthodologie pour montrer qu’un trait est véritablement une adaptation. Un trait peut être une fonction de l’histoire plutôt qu’une adaptation. Le pouce du panda, ou os sésamoïde radial, est un os du poignet qui fonctionne désormais comme un pouce opposable, permettant aux pandas géants de saisir et de manipuler les tiges de bambou avec dextérité. Les ancêtres des pandas géants et toutes les espèces étroitement apparentées, comme les ours noirs, les ratons laveurs et les pandas roux, possèdent également des os sésamoïdes, bien que ces dernières espèces ne se nourrissent pas de bambou et n’utilisent pas l’os pour se nourrir. Par conséquent, cet os n’est pas une adaptation pour se nourrir de bambou.

Panda géant (Ailuropoda melanoleuca) se nourrissant dans une forêt de bambous, province de Szechwan, Chine.
Panda géant (Ailuropoda melanoleuca) se nourrissant dans une forêt de bambous, province de Szechwan, Chine.

© Jupiterimages Corporation

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Le naturaliste anglais Charles Darwin, dans On the Origin of Species by Means of Natural Selection (1859), a reconnu le problème de déterminer si une caractéristique a évolué pour la fonction qu’elle remplit actuellement :

Les sutures du crâne des jeunes mammifères ont été avancées comme une belle adaptation pour faciliter la parturition , et sans doute facilitent-elles, ou peuvent-elles être indispensables à cet acte ; mais comme les sutures se rencontrent dans le crâne des jeunes oiseaux et des reptiles, qui n’ont qu’à s’échapper d’un œuf cassé, on peut en déduire que cette structure est née des lois de la croissance, et qu’elle a été mise à profit dans la parturition des animaux supérieurs.

Ainsi, avant d’expliquer qu’un trait est une adaptation, il est nécessaire d’identifier s’il se manifeste également chez les ancêtres et peut donc avoir évolué historiquement pour des fonctions différentes de celles qu’il remplit aujourd’hui.

Un autre problème pour désigner un trait comme une adaptation est que ce trait peut être une conséquence nécessaire, ou une contrainte, de la physique ou de la chimie. L’une des formes les plus courantes de contrainte concerne la fonction des traits anatomiques qui diffèrent en taille. Par exemple, les canines sont plus grandes chez les carnivores que chez les herbivores. Cette différence de taille est souvent expliquée comme une adaptation à la prédation. Cependant, la taille des canines est également liée à la taille globale du corps (cette mise à l’échelle est connue sous le nom d’allométrie), comme le montrent les grands carnivores tels que les léopards qui ont des canines plus grandes que les petits carnivores tels que les belettes. Ainsi, les différences dans de nombreuses caractéristiques animales et végétales, telles que la taille des jeunes, la durée des périodes de développement (par exemple, la gestation, la longévité), ou les motifs et les tailles des feuilles des arbres, sont liées à des contraintes de taille physique.

Les explications adaptatives en biologie sont difficiles à tester car elles incluent de nombreux traits et nécessitent différentes méthodologies. Les approches expérimentales sont importantes pour montrer que toute petite variabilité, comme dans de nombreuses différences physiologiques ou comportementales, est une adaptation. Les méthodes les plus rigoureuses sont celles qui combinent des approches expérimentales avec des informations provenant de milieux naturels – par exemple, pour montrer que le bec de différentes espèces de pinsons des Galápagos a une forme différente parce qu’il est adapté pour se nourrir de graines de différentes tailles.

rayonnement adaptatif chez les pinsons des Galápagos
rayonnement adaptatif chez les pinsons des Galápagos

Quatorze espèces de pinsons des Galápagos qui ont évolué à partir d’un ancêtre commun. Les différentes formes de leurs becs, adaptés à différents régimes alimentaires et habitats, montrent le processus de radiation adaptative.

Encyclopædia Britannica, Inc.

La méthode comparative, qui utilise des comparaisons entre des espèces ayant évolué indépendamment, est un moyen efficace pour étudier les contraintes historiques et physiques. Cette approche implique l’utilisation de méthodes statistiques pour tenir compte des différences de taille (allométrie) et d’arbres évolutifs (phylogénies) pour retracer l’évolution des caractères entre les lignées.

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