Dans les collèges et les lycées, les enfants découvrent concrètement l'évolution des espèces par des schémas, appelés « arbres phylogénétiques ». Nous nous sommes donc penchés sur ce sujet. Nous allons alors aborder de nouvelles notions et de nouvelles sciences, en particulier la paléontologie...
Qu'est-ce qu'un arbre phylogénétique ?
Un arbre phylogénétique est constitué de feuilles, de branches et de nœuds. Les feuilles représentent les espèces disparues ou vivantes. Les branches relient les espèces entre elles, selon des relations d'évolution. Leur longueur indique la « distance temporelle » qui les sépare. Sur les branches, sont indiqués les caractères qui différencient les espèces. Un nœud représente l'ancêtre commun hypothétique des espèces rattachées. Il correspond au moment où elles se sont différenciées. L'arbre phylogénétique représente finalement les relations de parenté des espèces au sens de « qui est plus proche de qui » contrairement à l'arbre généalogique qui indique des relations parentés au sens de « qui descend de qui ». « Là où la généalogie est une représentation directe du passé, la phylogénie ne s'attache qu'à reconstituer le passé » (1).
Pourquoi devons-nous étudier l'arbre phylogénétique ?
L'unité et la diversité de la vie sont expliquée par ce schéma très simple et aux qualités pédagogiques extraordinairement efficaces. Toutes les branches de l'arbre se rejoignent indirectement en un seul point afin de montrer que toutes les espèces dérivent d'un ancêtre commun. L'arbre comprend de nombreuses branches et feuilles, décrivant ainsi la différenciation des espèces. La base de l'arbre traduit donc l'unité, et les ramifications, la diversité. L'arbre phylogénétique remplace en un seul coup d'œil une somme colossale de connaissances et de discours scientifiques complexes. Il est une vulgarisation condensée et incroyablement réussie de la théorie d'évolution. Il est donc important de connaître les limites de cette représentation qui reflètent également les limites elles-mêmes de l'évolutionnisme...
Comment se construit un arbre phylogénétique ?
La construction d'un arbre phylogénétique consiste à identifier et à classer les espèces selon des caractères, puis à les relier par leurs caractères communs et enfin à évaluer la distance temporelle entre elles. Cela revient donc à différencier les espèces en identifiant les caractères nouveaux qui les séparent puis à dater la différenciation des espèces.
Cet arbre est construit principalement à partir de deux méthodes :
- la comparaison de caractères dérivés : on compare des structures observables sur lesquelles on peut faire des hypothèses d'homologie ;
- la datation des différenciations en combinant plusieurs méthodes provenant de la génétique, de la stratigraphie et de la paléontologie.
L'arbre phylogénétique associe donc les résultats de plusieurs sciences dont certaines ont pour objet d'étude l'être vivant actuel, d'autres le monde passé. L'arbre établit ainsi des relations entre le présent et le passé. Il tente en particulier d'expliquer le présent par le passé. Le coccyx de l'homme serait par exemple une trace laissée par un de nos ancêtres qui avait une queue (2). Mais les évolutionnistes expliquent aussi le passé par le présent. Et parfois, nous arrivons à une boucle infernale : nous avons un coccyx car un de nos ancêtres avait une queue, et un de nos ancêtres avait une queue car nous avons un coccyx, donc nous sommes bien « dérivés » d'un ancêtre qui a évolué pour devenir un homme...
Qu'est-ce qu'un caractère ?
Un caractère est un attribut physique (anatomie, morphologie, physiologie), comportemental ou moléculaire, observable chez un organisme. La forme d'un œil, l'organisation des organes, l'allaitement, l'ordre des gènes sont des caractères. Un caractère est dit ancestral ou primitif quand il est présent chez les ancêtres hypothétiques d'un groupe d'espèces. Il est dit dérivé ou évolué quand il est nouveau dans une espèce par rapport à son ancêtre.
L'évolutionnisme établit donc des filiations en comparant les caractères. Par les fossiles, la paléontologie décrit les modalités d'apparitions et de disparitions des caractères ; par la génétique, il explique ses transformations par des mutations génétiques.
Qu'est-ce que la paléontologie ?
La paléontologie (3) est « la science étudiant la vie ancienne » ou encore « la recherche et l'interprétation des traces du passé, l'étude de ces formes de vie aujourd'hui disparues » à partir des restes de leur corps et des traces de leurs activités. Ces traces sont appelées fossiles. Dans la plupart des cas, ils proviennent d'un processus de minéralisation. Il est possible, de manière rarissime, de découvrir des matières organiques partiellement ou totalement conservées : mammouth dans le pergélisol (4), momification dans du bitume (5)...
A partir des fossiles, les scientifiques définissent l'existence d'êtres vivants et tentent de les reconstituer tels qu'ils étaient. Cela peut concerner des espèces encore vivantes ou disparues. Dans le premier cas, nous parlons de « fossiles vivants » ou plus exactement d'espèces panchroniques. Grâce à ce matériel, « nous arrivons à nous faire une idée, incomplète bien sûr, mais exacte, de la faune et de la flore d'une époque donnée et à recomposer laborieusement l'image des mondes disparus » (6). En classant les espèces dans un ordre chronologique, la paléontologie essaye de retracer l'histoire de l'apparition successive des vivants.
Comment pouvons-nous relier des espèces entre elles ?
Les espèces sont reliées entre elles par des caractères homologues. « Sont dits homologues deux structures qui, prises chez deux organismes différents, entretiennent avec les structures voisines les mêmes relations typologiques, les mêmes connections, et ceci quelles que soient leurs formes et leurs fonctions » (7). Cette homologie est dite structurale. Pour reconnaître que deux structures sont homologues, on ne cherche pas une ressemblance dans la forme. Au contraire, on identifie ces structures quelles que soient les variations de formes. Par exemple, le cinquième métatarsien d'une tortue, d'un homme, d'un lézard, du sphénodon sont tous homologues de par leur position dans le pied qui est toujours le même au regard des autres os.
A cette homologie structurale est ensuite associée l'homologie classique, dite « homologie par filiation » : deux structures prises chez deux organismes sont alors dits homologues lorsque celles-ci sont hérités d'un ancêtre commun à ceux-ci. Par exemple, le cinquième métatarsien du sphénodon et du lézard est coudé et forme un angle prononcé. Sur l'arbre phylogénétique, et plus précisément sur le nœud reliant le sphénodon et le lézard, apparaîtra l'hypothèse d'un ancêtre commun qui aura ce caractère nouveau. Cet ancêtre n'est pas celui de l'homme et de la tortue qui ne possèdent pas ce caractère.
En ne s’intéressant qu'aux différences de caractères homologues dérivés, la phylogénie tente d'établir des rapprochement entre l'évolution des espèces à partir de règles simples. Plus le nombre d'espèces qui partagent un caractère dérivé est faible, plus l'ancêtre commun hypothétique est récent. L'ancêtre commun possède la somme des caractères dérivés de ses descendants. L'arbre phylogénétique se construit ensuite à partir de tous les caractères dérivés en recherchant l'arbre le plus parcimonieux, c'est-à-dire celui qui nécessite le moins de transformations d'états de caractères en d'autres.
Comment pouvons-nous dater les fossiles ?
La paléontologie n'a pas de sens si elle ne peut pas dater les fossiles. Pour cela, elle s'appuie sur deux disciplines principales : - la stratigraphie, qui étudie les couches de l'écorce terrestre en vue d'établir la façon dont elles se sont constituées ;
- la radiochronologie, discipline qui se propose de dater les roches et les fossiles par l'étude des corps radioactifs qui s'y trouvent.
La stratigraphie étudie la succession des couches géologiques, appelées strates. A partir de quelques principes, elle a établi une chronologie relative de l'histoire de la Terre, aujourd'hui universellement admise et enseignée. Elle ne donne pas une durée par rapport au temps présent.
Pour obtenir une datation absolue, les scientifiques utilisent les propriétés de la radioactivité. Certains éléments naturels (père), dits radioactifs, se décomposent pour donner naissance à un élément plus stable (fils). Une loi détermine de manière absolue le temps de leur désintégration en connaissant la quantité d'éléments « père » et « fils ». Ainsi, en mesurant la quantité d'éléments « père » et « fils » dans un corps, on détermine son âge de façon absolue. Il existe différentes méthodes de datation selon la nature des éléments radioactifs mesurés.
La datation par le Carbone 14 est probablement la méthode la plus connue. Elle est fondée sur la mesure de l'activité radiologique du Carbone 14 (C14) contenu dans la matière organique, dont on souhaite connaître l'âge absolu, à savoir le temps écoulé depuis sa mort. Le C14 est le seul élément radioactif que l'on trouve dans les restes d'organismes. Tous les végétaux absorbent les C14 présents en quantité infime dans l'atmosphère. Les animaux les absorbent à leur tour en se nourrissant de ces végétaux. A leur mort, le C14 se désintègre. En mesurant le C14 restant dans l'organisme, on déduit le temps écoulé depuis sa mort. On peut ainsi dater des objets jusqu'à environ 40 000 ans, avec une précision de 150 à 200 ans.
Ainsi par la radiochronologie, on date de manière absolue les strates et donc les fossiles qui y sont contenus, et par conséquent les espèces. Ou nous pouvons aussi dater les fossiles puis les strates qui les ont contenus... Nous pouvons ainsi retrouver une nouvelle boucle infernale : un fossile date la strate qui date un fossile...
Comment calculons-nous la distance temporelle entre deux espèces ?
Par la génétique, on peut identifier le génome des êtres vivants, et par la comparaison génétique de deux organismes, on obtient le nombre de différences génétiques entre eux. Plus ce nombre est important, plus les individus sont considérés comme étant éloignés dans la filiation. Par le taux de divergence génétique, on établie en quelque sorte une datation relative. On parle alors d'horloge moléculaire.
Ainsi, entre deux espèces, dont on peut dater l'existence de manière absolue et dont la divergence génétique est connue, on peut établir un rapport entre cette divergence et la durée qui les sépare. On calcule finalement une vitesse de mutation. En faisant l'hypothèse que cette vitesse est constante, quelle que soit les espèces, on calcule la date de différenciation de toutes les espèces de l'arbre phylogénétique. Ainsi selon les évolutionnistes, on peut reconstruire l'histoire de l'évolution de la vie... En théorie...
Car l'arbre phylogénétique n'est qu'une représentation d'une théorie et non celle d'une histoire. Le modèle dans lequel il est construit est en outre bien éloigné de la réalité. Nous allons désormais vous présenter, dans les prochains articles, les limites du modèle et donc de l'évolutionnisme ...
2 Cours BioGeoPal L3 de l'institut physique du globe de Paris, « Les fossiles pour étudier l'évolution », www.step.ipgp.fr.
3 Du grec « palaios », ancien, « ontos », vie, être et « logos », étude, science.
4 Sous-sol gelé en permanence ou au moins pendant deux ans.
5 Père André Boulet (marianiste), Création et Rédemption à l'épreuve de l'évolution, 2009, édition Téqui.
6 Jules Carles, Le transformisme, édition PUF, Que sais-je ?, 1970.
7 Guillaume Lecointre, Qu'est-ce qu'un arbre phylogénétique ?
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