Au sein d’une espèce ou entre les populations, les forces évolutives (ou mécanismes évolutifs) expliquent comment les populations évoluent au cours du temps. Les forces évolutives sont au nombre de trois :
I. La dérive génétique
- Dérive génétique : évolution au hasard des fréquences alléliques au sein d’une population au cours du temps.
- Fréquence allélique : pourcentage de présence d’un allèle donné au sein d’une population.
Par exemple, on a deux allèles pour un gène, l’allèle A et l’allèle a. À un instant donné T, au sein de la population étudiée, on a 50 % des individus qui possèdent l’allèle A et 50 % qui possèdent l’allèle a. Donc, on a une fréquence pour A de 50 % et une fréquence pour a de 50 %. On regarde comment cette fréquence évolue au cours du temps, c’est-à-dire au cours des générations.
A. Effectif de 10 individus
Si on prend un effectif très réduit de 10 individus, on constate au hasard, en lançant les dés, qu’à un moment donné, en quelques générations on perd l’allèle A (trait orange sur le schéma). C’est le hasard qui est forcé car l’effectif est réduit.
On relance les dés et on constate aléatoirement qu’au bout de 100 générations, rien n’a changé (en violet sur schéma).
On relance encore les dés et au bout d’une cinquantaine de générations, on a perdu l’allèle a (en vert sur le schéma).
A effectif réduit, cette évolution au hasard, aléatoire, des fréquences alléliques est forcée et va très souvent vers la perte d’un des deux allèles, dans le cas d’une étude d’un gène qui ne possède que deux allèles.
B. Effectif de 1 000 individus
Si on fait la même simulation avec un effectif beaucoup plus important de 1000 individus et au départ une fréquence de 50 % A et 50 % a, on observe qu’au cours du temps, on conserve à chaque fois l’allèle A et l’allèle a.
D’un point de vue évolutif, cela signifie que quand l’effectif est grand, on a la chance de conserver une biodiversité : autant d’individus qui possèdent l’allèle A que d’individus qui possèdent l’allèle a.
On parle de chance car c’est important d’avoir des individus différents. En effet, au sein d’une population, plus les individus sont différents, plus la probabilité que certains survivent à un changement environnemental est grande.
C. Effet fondateur
Dans cette dérive génétique, on peut pousser l’évolution à son extrême en illustrant l’effet de fondation ou l’effet fondateur.
Si à un instant T, on a une population 1 avec des individus porteurs d’un allèle A1, d’autres A2, d’autres A3 et d’autres A4. On a une migration avec un petit effectif : deux A2 et deux A4 migrent et se trouvent géographiquement isolés.
Si on applique la fréquence allélique dans cette population 2, on a très rapidement l’un ou l’autre des allèles qui se fixe et on se retrouve avec une population totalement homogène d’un point de vue allélique avec que du A2 ou que du A4.
Au cours du temps, au cours des mutations cumulées, cette population 2 va devenir de plus en plus différente de la population 1 de départ, jusqu’à (parfois) former une nouvelle espèce.
II. Les mutations
Les mutations sont une force évolutive très importante car c’est un changement ponctuel aléatoire dans la séquence en nucléotide d’un gène, ce qui est source de nouveaux allèles. Cela augmente la biodiversité au sein de la population et, à plus grande échelle, au sein de l’espèce.
Ces mutations sont parfois neutres d’un point de vue évolutif (elles n’apportent aucun avantage, ni aucun inconvénient pour l’individu) et parfois positives face à l’environnement.
III. La sélection naturelle
La sélection naturelle énoncée par Charles Darwin est aussi un facteur important car lorsque l’environnement change avec une population faite d’individus différents, à un moment donné, certains individus vont avoir un avantage adaptatif par rapport à d’autres et donc vont se reproduire d’avantage.
Darwin parlait de fitness : ces individus ont un pouvoir de reproduction plus important. En se reproduisant plus, ils vont transmettre leur patrimoine génétique, leurs allèles, et donc au cours des générations on va voir la fréquence des allèles sélectivement avantagés augmenter.
Il ne faut pas croire que l’environnement exerce une pression qui va faire muter les individus : les mutations préexistent aux changements d'événements. Par exemple, dans le cas des insecticides : on a des insectes résistants aux néonicotinoïdes car au sein d’une population d’insectes, certains ont fait une mutation qui leur permet de résister. Ils ne meurent pas et vont ainsi transmettre à leur descendance le nouvel allèle. Ce n’est pas l’insecticide qui a entrainé la mutation, elle existait avant.