vignette|407x407px| L'« Arbre paléontologique des vertébrés », tiré de la 5e édition de The Evolution of Man (Londres, 1910) d'Ernst Haeckel. L'histoire évolutive des espèces a été décrite comme un arbre, avec de nombreuses branches issues d'un tronc unique. En biologie, l'évolution désigne le changement des traits héréditaires des populations biologiques au cours des générations successives. La biologie évolutive est le domaine de la biologie qui vise à comprendre les scénarios et les mécanismes de l'évolution des espèces. Les populations biologiques évoluent grâce à des modifications génétiques qui correspondent à des changements dans les traits de caractère observables chez les organismes. Les modifications génétiques incluent les mutations, qui sont causées par des dommages ou par des erreurs de réplication de l'ADN des organismes. À mesure que la variation génétique d'une population dérive de manière aléatoire au fil des générations, la sélection naturelle conduit progressivement les traits à devenir plus ou moins courants en fonction des succès relatifs des organismes possédant ces traits.

L'âge de la Terre est d'environ 4,5 milliards d'années. Les premières preuves incontestées de la vie sur Terre datent d’il y a au moins 3,5 milliards d’années. L'évolution ne tente pas d'expliquer l'origine de la vie (qui est plutôt du domaine de l'abiogenèse), mais elle explique comment les premières formes de vie ont évolué vers l'écosystème complexe que nous connaissons aujourd'hui. Sur la base de similitudes entre tous les organismes actuels, on suppose que toute vie sur Terre est issue de la descendance commune d’un dernier ancêtre commun universel à partir duquel toutes les espèces connues ont divergé au cours du processus d’évolution.

Tous les individus possèdent un matériel héréditaire qui se présente sous la forme de gènes qui leur ont été transmis par leurs parents, et qu'ils transmettront plus tard à leur progéniture. Au sein de la progéniture, il existe des variations de gènes dues à l'introduction de nouveaux allèles via des mutations aléatoires ou via un remaniement des gènes existants au cours de la reproduction sexuée. Ainsi, la progéniture diffère légèrement de ses parents de manière aléatoire. Si ces différences sont utiles, la progéniture a plus de chances de survivre et de se reproduire. Ainsi, un plus grand nombre de descendants de la prochaine génération bénéficieront de cette différence utile et les individus n’auront pas les mêmes chances de succès reproductif. Par ce processus, les traits qui permettent aux organismes de mieux s'adapter à leur environnement deviennent plus fréquents au fil des populations. Ces différences s'accumulent, entraînant des changements au sein de la population globale. Ce processus est responsable de la grande diversité des formes de vie à travers le monde.

La compréhension moderne de l'évolution a débuté en 1859 avec la publication de L'origine des espèces par Charles Darwin. De plus, les travaux de Gregor Mendel sur les plantes ont contribué à expliquer les schémas héréditaires de la génétique. Par la suite, des découvertes de fossiles en paléontologie, des progrès en génétique des populations et un réseau mondial de recherche scientifique ont fourni toujours plus de détails sur les mécanismes de l'évolution. Les scientifiques ont désormais une bonne compréhension de la spéciation, le processus évolutif par lequel de nouvelles espèces vivantes se forment à partir des anciennes. En outre, ils ont pu observer le processus de spéciation en laboratoire ainsi que dans la nature. L'évolution est la principale théorie scientifique utilisée par les biologistes pour comprendre la vie et elle est utilisée dans de nombreuses autres disciplines, notamment en médecine, en psychologie, en biologie de la conservation, en médecine forensique, en anthropologie, en agriculture et bien d'autres applications socioculturelles.

Aperçu simplifié Les principales idées de l'évolution peuvent se résumer comme suit :

Les formes de vie se reproduisent et ont donc tendance à devenir de plus en plus nombreuses. Des facteurs tels que la prédation et la compétition nuisent à la survie des individus. Chaque progéniture diffère de son(ses) parent(s) de manière mineure et aléatoire. Si ces différences sont bénéfiques, la progéniture a plus de chances de survivre et de se reproduire. Il est donc probable qu’un plus grand nombre de descendants de la prochaine génération présenteront des différences bénéfiques et qu’un nombre moins élevé de descendants présenteront des différences préjudiciables. Ces différences s’accumulent au fil des générations, entraînant des changements au sein de la population dans son ensemble. Au fil du temps, les populations peuvent se ramifier en de nouvelles espèces. Ces processus, collectivement appelés évolution, sont responsables des nombreuses formes de vie que l'on observe dans le monde.

Sélection naturelle vignette| Charles Darwin a proposé la théorie de l'évolution par sélection naturelle. Au cours du XIXe siècle, les collections et les musées d'histoire naturelle étaient très populaires. L'expansion européenne et les expéditions navales employaient des naturalistes, tandis que les conservateurs des grands musées présentaient des spécimens préservés ou vivants des différentes formes de vie. Ces historiens de la nature collectaient, cataloguaient, décrivaient et étudiaient les vastes collections de spécimens que les conservateurs de ces musées avaient emmagasinés et géraient. Charles Darwin était un diplômé anglais, instruit et formé dans le cadre des disciplines de l'histoire naturelle. Il avait servi comme naturaliste à bord du , affecté à une expédition de recherche de cinq ans à travers le monde. Au cours de son voyage, il avait observé et collecté un grand nombre d'organismes, s'intéressant de près aux différentes formes de vie le long des côtes de l'Amérique du Sud, ainsi qu'aux îles Galápagos voisines. gauche|vignette| Darwin avait noté que les orchidées avaient des adaptations complexes pour assurer leur pollinisation, toutes dérivées de parties florales communes. Darwin avait acquis une vaste expérience en étudiant l’histoire naturelle et en collectant des formes de vie provenant de lieux éloignés. Grâce à ses études, il avait pu formuler l’idée que chaque espèce se serait développée à partir d’ancêtres présentant des caractéristiques similaires. En 1838, il décrivait comment un processus qu’il appelait sélection naturelle permettait d’atteindre cet objectif.

La taille d’une population dépend de la quantité de ressources que l'environnement est capable de lui fournir. Pour qu'une population puisse conserver sa taille année après année, il doit y avoir un équilibre entre le nombre d'individus et les ressources disponibles. Étant donné que les organismes produisent plus de descendants que leur environnement ne peut en supporter, tous les individus ne pourront pas survivre à chaque génération. Il doit y avoir une lutte compétitive pour les ressources contribuant à la survie. En conséquence, Darwin réalisa que ce n’était pas seulement le hasard qui déterminait la survie. La survie d'un organisme dépendait également des différences entre les « traits » de chaque organisme individuel, ces traits facilitant ou entravant les chances de survie et de reproduction. Les individus les mieux adaptés sont susceptibles de laisser plus de progéniture que leurs concurrents moins aptes à faire face à leur environnement. Ainsi, les traits qui entravent la survie et la reproduction finiront par disparaître au fil des générations, alors que les traits qui aident un organisme à survivre et à se reproduire seront présents dans un nombre d'individus de plus en plus élevé. Darwin s'était rendu compte que la capacité inégale des individus à survivre et à se reproduire pouvait provoquer des changements progressifs des traits caractéristiques d'une population. Il utilisait le terme de « sélection naturelle » pour décrire ce processus.

Les observations des variations entre les différentes espèces animales et florales constituent la base de la théorie de la sélection naturelle. Par exemple, Darwin avait observé que les orchidées et les insectes entretenaient une relation étroite qui permettait la pollinisation des plantes. Il avait noté que les orchidées possédaient différentes structures qui attiraient les insectes, de sorte que le pollen des fleurs restait collé au corps de l'insecte. De cette manière, l'insecte transportait le pollen d’une orchidée mâle vers une orchidée femelle. Malgré l’apparence élaborée des orchidées, ces parties spécialisées sont constituées des mêmes structures de base qui composent les autres fleurs. Dans son livre Fertilisation des orchidées (1862), Darwin avait proposé que les fleurs d'orchidées se seraient adaptées, à partir de parties préexistantes, par le mécanisme de sélection naturelle.

Darwin était encore en train de rechercher et d'expérimenter ses idées sur la sélection naturelle lorsqu'il reçut une lettre d'Alfred Russel Wallace, qui lui décrivait une théorie très similaire à la sienne. Cette lettre conduisit à une publication conjointe immédiate des deux théories. Wallace et Darwin considéraient tous deux l'histoire de la vie comme un arbre généalogique, chaque embranchement de l'arbre représentant l'apparition de nouvelles espèces à partir d'un ancêtre commun. Les feuilles de l'arbre représentaient les espèces modernes et les branches représentaient les ancêtres communs partagés par de nombreuses espèces différentes. Pour expliquer ces relations, Darwin déclarait que tous les êtres vivants étaient apparentés, ce qui signifiait que toute vie devait descendre de quelques formes communes, voire d'un seul ancêtre commun. Il appelait ce processus la « descendance avec modification ».

Darwin publia sa théorie de l'évolution par sélection naturelle dans son livre L'origine des espèces en 1859. Sa théorie signifiait que toute vie, y compris celle des humains, était le produit de processus naturels continus. L'idée selon laquelle toute vie sur Terre aurait un ancêtre commun a suscité de nombreuses critiques de la part de certains groupes religieux. Leurs objections contrastent avec le niveau de soutien en faveur de la théorie par plus de 99 % des membres de la communauté scientifique actuelle.

La sélection naturelle est communément assimilée à la « survie du plus fort ». Mais cette expression n'est pas de Charles Darwin, elle trouve son origine dans les Principes de biologie d'Herbert Spencer en 1864, cinq ans après la publication de l'œuvre originale de L'origine des espèces. La survie du plus fort décrit de manière incorrecte le processus de sélection naturelle, car la sélection naturelle n'est pas seulement une question de survie et ce n'est pas toujours le plus fort qui l'emporte.

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