Évolution de la biodiversité à l'échelle d'une population

Comment vont évoluer les fréquences alléliques de générations en générations ?

Tous les individus d’une population ne se reproduisent pas ou du moins ne donnent pas le même nombre de descendants et ce de façon aléatoire. Plus les individus porteurs d’un allèle ont la possibilité de se reproduire, plus on retrouvera cet allèle dans la génération suivante. Il aura été transmis au cours de la reproduction.
Ainsi, au fil des générations, les fréquences alléliques peuvent être modifiées. Elles augmentent si les individus qui les portent se reproduisent facilement et diminuent si les individus porteurs se reproduisent peu ou pas, migrent ou meurent. Cette variation des allèles est totalement aléatoire car elle dépend de facteurs non prévisibles comme une catastrophe naturelle, une modification brutale du milieu, etc. Ce phénomène sera d’autant plus marqué que l’effectif de la population sera faible et conduit à une perte de diversité génétique de la population.

Exemple.

Fréquences alléliques et dérive génétique

Dans la population 1, on observe les fréquences alléliques suivantes :

• F(allèle 1) = 41 / 45 = 0,91.
• F(allèle 2 ) = 4 / 45 = 0,09.

Dans la population 2, les fréquences sont différentes :

• F(allèle 1) = 14 / 29 = 0,48.
• F(allèle 2) = 15 / 29 = 0,52.

On comprend donc qu’au sein d’une même espèce, le processus de dérive génétique n’aboutira pas à la même fréquence allélique dans deux populations géographiquement isolées. Les paramètres des 2 populations : milieu de vie, prédation ou taille de la population étant différents.

Exemple. Cas des éléphants du parc national Addo (Afrique du Sud).
Aujourd’hui, on compte au sein de la population d'éléphants du parc national Addo, 90 % de femelles sans défenses alors qu’elles étaient seulement 15 % en 1900 et 50 % en 1931. Cette espèce a été la cible d’une chasse intensive au début du XX^e siècle qui a fortement réduit son effectif. On ne comptait plus que 11 représentants en 1920 (8 femelles et 3 mâles). Le parc Addo fût créé en 1931 pour protéger ces individus en voie de disparition qui donnèrent naissance aux individus actuels. Le parc compte actuellement 450 éléphants.

Dérive génétique chez les éléphants du parc Addo

Dans ce cas, la dérive génétique a conduit à l’appauvrissement du patrimoine génétique de l’espèce par la perte du gène codant pour les défenses de l’éléphant.

Le concept de sélection naturelle a été proposé par Charles Darwin dans son ouvrage : L’origine des espèces, publié en 1859. Il avait constaté qu'une sélection artificielle était effectuée par les éleveurs pour modifier les caractéristiques d’une espèce. Ils sélectionnaient les individus les mieux adaptés à leurs besoins pour la reproduction et pour une meilleure production.
Darwin se demanda si cette sélection artificielle existait à l’état naturel ?
Au cours d’un voyage autour du monde, Darwin constate qu’au sein des écosystèmes les espèces coexistent en équilibre sans qu’aucune ne prennent le dessus sur les autres. Il en déduit qu’il existe des facteurs limitant leur développement. De plus, il constate que des modifications physico-chimiques du milieu peuvent influencer la reproduction des espèces.

Exemples. Les pinsons des îles des Galápagos.
Darwin observe la présence sur les îles de deux types de pinsons : des pinsons à gros bec capables de briser les fruits les plus durs dont ceux d’un arbuste résistant à la sécheresse et le pinson à bec moyen qui a du mal à se nourrir avec ce type de fruits. Les populations de pinsons varient d’une île à l’autre dans l’archipel. Il constate aussi que la végétation est différente d’une île à l’autre. Il existe en fait un lien entre la taille du bec des pinsons et le type de ressources alimentaires disponibles sur l’île.

Différentes formes de becs chez deux espèces de pinsons

Ainsi, les conditions du milieu de vie agissent comme un moteur de la sélection naturelle. Dans des conditions données, ce sont les individus qui présentent un avantage sélectif qui vont dominer au sein de la population. Ils seront plus aptes à se reproduire. Si les conditions du milieu changent, un autre groupe d’individus avantagés peut dominer. L’avantage sélectif est conféré par des caractères issus de l’expression des allèles.

La sélection naturelle est un mécanisme évolutif non aléatoire, à l'inverse de la dérive génétique.

Plus une population possède une forte diversité génétique plus elle est capable de faire face à des modifications du milieu et donc de s’adapter et de survivre.