Adaptation biologique: caractéristiques, types, exemples

Une adaptation biologique est une caractéristique présente dans un organisme qui augmente sa capacité de survie et de reproduction par rapport à ses compagnons qui ne possèdent pas ce trait. Le seul processus qui donne lieu à des adaptations est la sélection naturelle.

Si nous nous arrêtons pour observer les différentes lignées d'organismes vivants, nous constaterons qu'elles sont remplies d'une série d'adaptations complexes. De la mimique des papillons à la structure complexe de leurs ailes qui permettent le vol.

Toutes les caractéristiques ou traits que nous observons chez certains organismes ne peuvent pas être immédiatement qualifiés d’adaptations. Certaines peuvent être des conséquences chimiques ou physiques, il peut s'agir de traits produits par la dérive de gènes ou d'un événement appelé l'auto-stop génétique .

Les caractéristiques des organismes peuvent être étudiées en appliquant la méthode scientifique pour vérifier s’il s’agit bien d’adaptations et quelle est leur fonction provisoire.

Pour ce faire, les hypothèses sur l'utilisation potentielle doivent être proposées et testées selon un plan expérimental adéquat, soit en manipulant l'individu, soit par simple observation.

Bien que les adaptations semblent plusieurs fois parfaites et même "conçues", elles ne le sont pas. Les adaptations ne sont pas le résultat d'un processus conscient puisque l'évolution n'a pas de fin ni de but, ni ne cherche à perfectionner les organismes.

Caractéristiques

Une adaptation est un trait qui améliore la condition physique d'un individu. En biologie évolutive, le terme « aptitude» ou «adéquation biologique» fait référence à la capacité d'un organisme à laisser des descendants. Si un individu laisse plus de progéniture qu'un partenaire, on dit qu'il est plus en forme.

L'individu le plus en forme n'est ni le plus fort, ni le plus rapide, ni le plus grand. C'est lui qui survit, trouve un partenaire et se reproduit.

Certains auteurs ajoutent généralement d'autres éléments dans leurs définitions de l'adaptation. Si nous prenons en compte l'historique de la lignée, nous pouvons définir l'adaptation comme un caractère dérivé qui a évolué en réponse à un certain agent sélectif. Cette définition compare les effets du caractère sur l' aptitude d'une variante spécifique.

Types

Les adaptations peuvent apparaître à différents niveaux. Nous pouvons démontrer des adaptations morphologiques et anatomiques telles que des dents qui nous permettent de consommer certains types d'aliments ou des structures conçues pour courir et atteindre rapidement leurs proies ou fuir les prédateurs.

Les adaptations peuvent également être physiologiques, soit au niveau des cellules, soit des processus biochimiques se produisant dans l'organisme.

Par exemple, certains poissons vivant dans des eaux extrêmement froides contiennent des protéines antigel qui leur permettent de nager dans des eaux glacées sans gel.

De la même manière, les adaptations peuvent être comportementales ou éthologiques. Certains comportements chez les animaux favorisent leur survie et leur reproduction.

Chez les reptiles, la capacité de thermorégulation est donnée avec le mouvement vers les zones chaudes ou froides, en fonction des besoins de l'individu. Un autre exemple est le comportement parasite de certains oiseaux qui pondent leurs œufs dans des nids d’autres espèces afin d’éviter le processus de reproduction.

Toutes les fonctionnalités sont-elles des adaptations?

En observant un être vivant, nous remarquerons qu'il est plein de caractéristiques qui nécessitent une explication. Pensez à un oiseau: la coloration du plumage, le chant, la forme des pattes et du bec, les danses complexes des parades, pouvons-nous toutes les considérer comme des caractéristiques adaptatives?

Non. S'il est vrai que le monde naturel regorge d'adaptations, nous ne devrions pas en déduire immédiatement que la caractéristique que nous observons en fait partie. Un trait peut être présent principalement pour les raisons suivantes:

Ils peuvent être une conséquence chimique ou physique

De nombreux traits sont simplement les conséquences d'un événement chimique ou physique. La couleur du sang est rouge chez les mammifères et personne ne pense que la couleur rouge en soi est une adaptation.

Le sang est rouge à cause de sa composition: les globules rouges stockent une protéine responsable du transport de l'oxygène appelée hémoglobine - qui provoque la coloration caractéristique de ce fluide.

Cela peut être une conséquence de la dérive de gènes

La dérive est un processus aléatoire qui produit des changements dans les fréquences alléliques et conduit à la fixation ou à l'élimination de certains allèles de manière stochastique. Ces caractéristiques ne confèrent aucun avantage et n'augmentent pas la condition physique de l'individu.

Supposons que nous ayons une population d'ours blancs et d'ours noirs de la même espèce. À un moment donné, la population étudiée subit une diminution du nombre d'organismes due à une catastrophe environnementale et la plupart des individus blancs meurent par hasard.

Avec le temps, il est fort probable que l'allèle codant pour le manteau noir soit corrigé et que l'ensemble de la population se compose d'individus noirs.

Cependant, il ne s’agit pas d’une adaptation car elle ne confère aucun avantage à la personne qui en est propriétaire. Notez que les processus de dérive des gènes ne conduisent pas à la formation d'adaptations, cela ne se produit que par le mécanisme de la sélection naturelle.

Il peut être corrélé avec une autre fonctionnalité

Nos gènes sont côte à côte et peuvent être combinés de différentes manières dans un processus appelé recombinaison. Dans certains cas, les gènes sont liés et hérités ensemble.

Pour illustrer cette situation, nous allons utiliser un cas hypothétique: les gènes qui codent pour les yeux bleus sont liés à ceux des cheveux blonds. Logiquement, c'est une simplification, il y a probablement d'autres facteurs impliqués dans la coloration des structures, mais nous l'utilisons comme exemple didactique.

Supposons que les cheveux blonds de notre organisme hypothétique lui confèrent un avantage: camouflage, protection contre les radiations, contre le froid, etc. Les individus aux cheveux blonds auront plus d'enfants que leurs pairs qui ne possèdent pas cette caractéristique.

La progéniture, en plus des cheveux blonds, aura les yeux bleus car les gènes sont liés. À travers les générations, on constate que la fréquence des yeux bleus augmente, bien qu’ils ne confèrent aucun avantage adaptatif. Ce phénomène est connu dans la littérature sous le nom de " l'auto-stop génétique ".

Cela peut être une conséquence de l'histoire phylogénétique

Certains caractères peuvent être une conséquence de l'histoire phylogénétique. Les sutures du crâne chez les mammifères contribuent et facilitent le processus de naissance, en pouvant l’interpréter comme une adaptation. Cependant, la caractéristique est représentée dans d'autres lignées et est une caractéristique ancestrale.

Pré-adaptations et exaptations

Au fil des ans, les biologistes de l'évolution ont enrichi la terminologie relative aux caractéristiques de l'organisme, y compris de nouveaux concepts tels que "préadaptation" et "exaptation".

Selon Futuyma (2005), une pré-adaptation est "une caractéristique qui remplit fortuitement une nouvelle fonction".

Par exemple, les pics forts de certains oiseaux peuvent avoir été choisis pour consommer un certain type de nourriture. Mais dans les cas appropriés, cette structure peut également servir d’adaptation à l’attaque des moutons. Ce changement de fonction soudain est une préadaptation.

En 1982, Gould et Vrba ont introduit le concept "d'exaptation" pour décrire une pré-adaptation cooptée pour un nouvel usage.

Par exemple, les plumes des oiseaux nageurs ne sont pas façonnées par la sélection naturelle sous la pression sélective de la nage, mais elles servent fortuitement pour cela.

Comme analogie avec ce processus, nous avons le nez, bien que ce dernier ait probablement été choisi parce qu’il a ajouté un avantage au processus de respiration, nous l’utilisons maintenant pour tenir nos lentilles.

L'exemple le plus célèbre d'exaptation est le pouce du panda. Cette espèce se nourrit spécifiquement de bambou et pour le manipuler, elle utilise un "sixième pouce" dérivé de la croissance d'autres structures.

Exemples d'adaptations

Le vol chez les vertébrés

Les oiseaux, les chauves-souris et les ptérosaures déjà éteints ont acquis de manière convergente leur moyen de locomotion: le vol. Plusieurs aspects de la morphologie et de la physiologie de ces animaux semblent être des adaptations qui augmentent ou favorisent la capacité de voler.

Les os présentent des cavités qui les transforment en structures légères, mais résistantes. Cette conformation est appelée os pneumatisé. Dans les lignées volantes actuelles - oiseaux et chauves-souris - le système digestif présente également certaines particularités.

Les intestins sont beaucoup plus courts que les animaux non volants de taille similaire, probablement pour réduire le poids en vol. Ainsi, la réduction de la surface d'absorption des nutriments a sélectionné une augmentation des voies d'absorption cellulaire.

Les adaptations chez les oiseaux atteignent les niveaux moléculaires. Il a été proposé que la taille du génome ait été réduite en tant qu’adaptation au vol, réduisant ainsi les coûts métaboliques associés au génome volumineux, et donc aux grandes cellules.

Echolocation chez les chauves-souris

Chez les chauves-souris, il existe une adaptation particulière qui leur permet de s'orienter spatialement tout en se déplaçant: l'écholocation.

Ce système consiste en l'émission de sons (les humains ne sont pas capables de les percevoir) qui rebondissent sur des objets et que les chauves-souris sont capables de les percevoir et de les traduire. De même, la morphologie des oreilles de certaines espèces est considérée comme une adaptation pour pouvoir recevoir efficacement les vagues.

Le long cou de girafes

Personne ne doute que les girafes ont une morphologie atypique: un cou allongé qui tient une petite tête et de longues jambes qui supportent son poids. Cette conception empêche différentes activités de la vie de l'animal, telles que prendre de l'eau d'un étang.

L'explication du long cou de ces espèces africaines est, depuis une décennie, l'exemple préféré des biologistes de l'évolution. Avant que Charles Darwin ne conçoive la théorie de la sélection naturelle, le naturaliste français Jean-Baptiste Lamarck gérait déjà un concept - même erroné - de changement biologique et d'évolution.

Pour Lamarck, le cou des girafes s’est allongé car ces animaux s’étiraient constamment pour atteindre les bourgeons des acacias. Cette action entraînerait un changement pouvant être hérité.

À la lumière de la biologie évolutive moderne, il est considéré que l’utilisation et la désaffection des personnages n’ont aucun effet sur la progéniture. L'adaptation du long cou a dû se produire car les individus porteurs de mutations pour cette caractéristique ont laissé plus de progénitures que leurs compagnons avec un cou plus court.

Intuitivement, nous pouvons supposer que le long cou aide les girafes à se nourrir. Cependant, ces animaux cherchent généralement leur nourriture dans les bas arbustes.

Alors, à quoi sert le cou des girafes?

En 1996, les chercheurs Simmons et Scheepers ont étudié les relations sociales de ce groupe et réfuté l’interprétation de la façon dont les girafes ont eu leur cou.

Pour ces biologistes, le cou a été développé comme une "arme" que les hommes utilisent lors des combats pour obtenir les femelles et non pour se nourrir dans les zones les plus élevées. Différents faits appuient cette hypothèse: le cou des hommes est beaucoup plus long et plus lourd que celui des femmes.

Nous pouvons en conclure que, même si une adaptation a une signification apparemment évidente, nous devons remettre en question les interprétations et tester toutes les hypothèses possibles en utilisant la méthode scientifique.

Différences avec l'évolution

Les deux concepts, évolution et adaptation ne sont pas contradictoires. L'évolution peut se produire par le mécanisme de la sélection naturelle, ce qui génère des adaptations. Il est nécessaire de souligner que le seul mécanisme qui produit des adaptations est la sélection naturelle.

Il existe un autre processus, appelé dérive de gènes (mentionné dans la section précédente), qui peut conduire à l'évolution d'une population mais ne produit pas d'adaptations.

Confusions sur les adaptations

Bien que les adaptations semblent être des caractéristiques conçues exactement pour leur utilisation, l’évolution, et donc la conception des adaptations, n’a pas d’objectif ni de but conscient. Ils ne sont pas non plus synonymes de progrès.

Tout comme le processus d'érosion n'est pas destiné à créer de belles montagnes, l'évolution ne vise pas à créer des organismes parfaitement adaptés à leur environnement.

Les organismes ne cherchent pas à évoluer. La sélection naturelle ne donne donc pas à un individu ce dont il a besoin. Par exemple, imaginez une série de lapins qui, en raison de changements environnementaux, doivent subir un gel intense. Le besoin des animaux d'avoir un pelage abondant ne le fera pas apparaître et se répandra dans la population.

En revanche, certaines mutations aléatoires dans le matériel génétique du lapin peuvent générer un pelage plus abondant, rendant le porteur plus d'enfants. Ces enfants héritent probablement de la fourrure de leur père. Ainsi, une fourrure abondante peut augmenter sa fréquence dans la population de lapins et à aucun moment le lapin n'en a eu connaissance.

De plus, la sélection ne produit pas de structures parfaites. Ils ne devraient être que "assez bons" pour pouvoir passer à la génération suivante.