Si vous aviez bravé les jungles de la province chinoise du Fujian au début du 20e siècle, divers récits disent que vous auriez pu assister à un animal incroyablement inattendu: un tigre bleu. Ces tigres ont été décrits comme « merveilleusement beaux » avec des corps « une nuance profonde de maltais, se changeant en bleu presque profond sur les parties inférieures. »Dès les années 1950, les chasseurs ont signalé avoir repéré leurs poils bleus aux côtés de la fourrure orange traditionnelle des autres tigres de Chine méridionale sur les sentiers.
Puis les tigres bleus ont disparu. La dernière observation signalée remonte à 1953, et les tigres bleus sont bientôt devenus des légendes, avec moins qu’une peau préservée pour prouver qu’ils ont jamais existé.
Il est tentant de penser que le bleuissement des chats était lié à une faille qui les a laissés incapables de rivaliser avec leurs parents orange vif. Mais il est plus probable que leurs manteaux bizarres n’aient rien à voir avec leur extinction; c’était simplement de la malchance que la couleur soit apparue dans une petite population qui a continué à se rétrécir.
Ce genre d’évolution fortuite relève de la théorie neutre, l’idée historiquement controversée selon laquelle la « survie du plus apte” n’est pas la seule, voire la plus courante, façon dont les espèces changent, se divisent ou disparaissent. Aussi simple que la proposition puisse paraître, ses conséquences sur la génétique, l’évolution, l’écologie et même les disciplines en dehors de la biologie ont été balayées.
Théorie pas si neutre
L’augmentation ou la chute aléatoire de variants génétiques dans une population est connue sous le nom de dérive génétique. Aujourd’hui, il est accepté comme un moteur clé de l’évolution et de la diversité, mais cela n’a pas toujours été le cas. Jusque dans les années 1960, les biologistes attribuaient généralement toute variation aux forces sélectives: les traits délétères entravaient la reproduction d’un individu, assurant qu’au fil du temps, les traits disparaîtraient (sélection négative ou purifiante). Inversement, des traits utiles ont renforcé le nombre de descendants d’un individu et augmenté sa propre prévalence (sélection positive) — tout cela comme prévu par le principe de sélection naturelle de Charles Darwin et Alfred Russel Wallace.
Ensuite, les études de séquençage sur les protéines ont révélé une variation génétique beaucoup plus importante au sein des populations que prévu. L’idée que la sélection agissait sur tous ces gènes à la fois, en pesant leurs effets et en choisissant ceux qui devraient rester ou partir, ne convenait pas à certains scientifiques.
En 1968, le généticien renommé Motoo Kimura a proposé une explication alternative, maintenant appelée théorie neutre. Kimura postule que la plupart des variations entre les organismes ne sont ni avantageuses ni désavantageuses. Par conséquent, la plus grande partie de la variété que nous voyons n’est pas le produit de la main cachée de la sélection, mais plutôt de la chance. ”Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’un apport de variation, et des forces aléatoires feront le reste », a déclaré Armand Leroi, biologiste de l’évolution à l’Imperial College de Londres.
La théorie neutre de l’évolution moléculaire de Kimura a suscité un débat car elle semblait réduire l’influence de la sélection. Mais la révolution génomique de la fin du 20ème siècle et le séquençage généralisé de l’ADN ont confirmé que Kimura avait raison; échanger une lettre contre une autre dans le code d’un gène a généralement peu d’effet.
Depuis, la théorie neutre est l’hypothèse par défaut (ou hypothèse nulle) en génétique. « Si vous voulez montrer qu’une variante donnée d’une séquence d’ADN est en cours de sélection, vous devez d’abord vraiment montrer qu’elle ne peut pas être simplement expliquée par la neutralité”, a déclaré Leroi.
(Population)La taille compte
Certains continuent de combattre l’idée que des forces neutres favorisent la diversité au niveau moléculaire, mais Parul Johri, généticien des populations à l’Université d’État de l’Arizona, explique en grande partie cela par une incompréhension de son rôle dans l’évolution. « Kimura n’a jamais dit que tout était neutre”, a-t-elle déclaré. Ce qui compte, c’est la quantité de forces neutres qui ont façonné la biodiversité. Et cela dépend en grande partie de la taille du groupe que vous regardez.
Imaginez une population de 10 oiseaux : un rouge, un vert et tout le reste brun. Ces couleurs ne sont ni nuisibles ni utiles, donc tous les oiseaux ont les mêmes chances de se reproduire. Puis une tornade tue six des oiseaux bruns, purement par hasard. Maintenant, la moitié de la population est brune, un quart est rouge et un quart est vert. Un événement aléatoire a provoqué un changement majeur dans la diversité. C’est une dérive génétique.
S’il y avait eu 98 oiseaux bruns et les mêmes oiseaux rouges et verts, cependant, la catastrophe n’aurait pas eu autant d’importance. Même si la tornade tuait encore 60% de la population, tous bruns, 38 oiseaux bruns l’auraient fait avec les oiseaux colorés, ce qui aurait donné une population toujours brune à 95%. ”Plus la taille de la population est petite, plus la dérive est grande », a déclaré Johri.
Une partie de l’attrait de la théorie neutre est qu’elle est mathématiquement simple. ”Une grande partie de la théorie était facile », a expliqué Johri, car « tout n’est que probabilité. »Cela a permis aux généticiens pour la première fois de revenir sur l’histoire: En supposant que les changements génétiques étaient neutres, les scientifiques pouvaient calculer la taille d’une population dans le passé ou déterminer l’âge du dernier ancêtre commun d’un groupe.
Mais pour que de telles inférences soient exactes, les scientifiques doivent combiner la théorie neutre avec les effets de la sélection. C’est un problème depuis la fin des années 1970, a noté Johri, car les mathématiques n’ont pas vraiment changé depuis la vague de travail après la proposition de Kimura, malgré une surabondance de nouvelles données. ”Le cadre mathématique — il doit continuer à évoluer », a-t-elle déclaré.
C’est exactement ce qu’elle et ses collègues avaient l’intention de faire dans un article en génétique en mai. Ils ont proposé un nouveau cadre statistique qui incorporait à la fois une théorie neutre et une sélection purifiante, rapprochant les mathématiques de la réalité correspondante.
Voir la Forêt neutre pour les Arbres
Bien que la théorie neutre soit généralement acceptée en génétique des populations, elle continue de susciter la controverse dans d’autres domaines, notamment l’écologie. En écologie traditionnelle, les espèces sont considérées comme occupant des niches uniques où elles peuvent mieux prospérer que toute autre espèce; plus il y a de niches, plus il peut y avoir d’espèces. « Mathématiquement, c’est exactement le même argument que les généticiens de population utilisaient”à propos des variantes de gènes, a déclaré Leroi.
Stephen Hubbell de l’Université de Californie à Los Angeles a donc adapté le cadre de Kimura à l’écologie. Dans le livre de Hubbell de 2001, The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography, il a soutenu que de nombreuses espèces peuvent occuper n’importe quelle niche donnée, et qu’elles la détiennent est finalement motivée par le hasard. Des écosystèmes entiers évoluent par « dérive écologique » aléatoire, tout comme la dérive génétique a influencé la fréquence des traits.
Cela peut sembler non darwinien — et de nombreux biologistes le considèrent comme provocateur. Mais les théoriciens neutres prennent la position que, pour un organisme individuel, les espèces de ses concurrents n’ont pas d’importance: un rouge-gorge rivalise avec les autres merles pour les vers autant qu’il le fait avec les merles, et chaque arbre d’une forêt rivalise avec le reste pour la lumière du soleil. En conséquence, des événements aléatoires peuvent régner sur les espèces qui persistent.
Dans les études, cette théorie neutre n’a généralement pas été très efficace pour prédire la composition des écosystèmes, mais de nombreux écologistes continuent de la trouver utile comme hypothèse nulle pour affiner leurs analyses des modèles de diversité basés sur des niches. Et beaucoup considèrent l’idée comme une extrémité d’un spectre, car les forces sélectives et neutres sont toujours à l’œuvre.
Des gènes aux noms de bébés
La diffusion de la théorie neutre ne s’est pas arrêtée à l’écologie. Il a été utilisé pour expliquer la diversité dans tout, des crypto-monnaies aux noms de bébé, selon Leroi, car c’est un cadre « très élégant” pour comprendre comment les variations peuvent augmenter et diminuer même en l’absence de différences fonctionnelles entre elles.
Mais les forces neutres obtiennent parfois plus de crédit qu’elles ne le méritent. Dans un article publié en mai dans Nature Human Behaviour, Leroi et ses collègues ont décrit ce qu’ils ont appelé le « syndrome neutre”: la tendance à rejeter les forces sélectives comme explications simplement parce qu’un modèle de variation pourrait s’expliquer par la neutralité. Pour vraiment dire à quel point les forces neutres sont importantes, de meilleurs tests pour distinguer leurs effets de la sélection sont nécessaires, ont fait valoir les chercheurs. « Mon intuition est que lorsque nous aurons de tels tests, nous découvrirons pour la culture et certainement pour les arbres en Amazonie que, en fait, les forces neutres ne sont pas si importantes”, a déclaré Leroi.
Il ne pleut pas totalement sur le défilé de neutral theory, cependant. « Bien que je me sois plaint qu’il soit étendu bon gré mal gré à d’autres choses, c’est aussi une bonne chose”, a-t-il reconnu, car cela pourrait générer de nouvelles idées dans des domaines comme l’économie.
Que l’on aime l’admettre ou non, les forces aléatoires influencent toujours subtilement le monde. La théorie neutre fournit un cadre pour rendre ces forces connues et mesurables. Leroi estime qu’il devrait continuer à étendre son influence « jusqu’à ce qu’elle devienne partie intégrante de l’explication de la diversité partout où nous la voyons dans le monde, que ce soit au supermarché ou dans une forêt tropicale humide.”
Cet article a été réimprimé le TheAtlantic.com .