La logique du vivant

1. A propos de la séquence

2. D'où vient le concept de "logique du vivant" ?

Le concept de « logique du vivant » est lié à l’essor de la biologie moléculaire. Il a fait l’objet de deux ouvrages majeurs, publiés en 1970 par deux auteurs français, François Jacob et Jacques Monod . Ils analysent tous les deux le phénomène vivant d’un point de vue mécanistique et philosophique, en confortant la vision darwinienne de la variation du vivant dans le temps. 

Ce qu’est un organisme aujourd’hui est le résultat d’une suite de changements physiologiques, morphologiques, comportementaux dus au hasard et dépendants les uns des autres, qui lui ont conféré un avantage en fonction de la nature du monde tel qu’il était au moment de ces changements.

Il existe aussi des transformations physiologiques, etc. qui ne confèrent ni avantage ni désavantage et qui ne remettent pas en cause la survie de l’organisme. En revanche, une transformation désavantageuse conduit à l’affaiblissement des performances de l’organisme.

2.1. L'évolution du vivant

Cette vision évolutive du vivant appliquée à la problématique de la biodiversité conduit à se poser la question du nombre d’espèces : pourquoi y en a-t-il probablement 10 millions plutôt que 100 ou une seule ? Comment en est-on arrivé à 10 millions ? 

La réponse se trouve dans la capacité d’adaptation de chaque organisme, c’est-à-dire dans son dialogue continu avec ce qui l’environne, à savoir les composantes chimiques et physiques de son milieu de vie ainsi qu’avec l’ensemble des organismes autour de lui.

Les voies que peuvent prendre cette adaptation sont sélectionnées selon le principe de compromis (« trade-off » en anglais), absolument central en écologie : un organisme ne peut pas être au maximum de ses performances dans tous les domaines car il dispose d’une quantité de ressources (énergie, éléments constitutifs etc.) limitée, répartie entre diverses fonctions : recherche de nourriture, entretien des tissus, régulation thermique, croissance, reproduction, etc.

Une quasi infinité de compromis sont possibles pourvu que les capacités de production de descendants soient préservées. En effet, à l’échelle des temps de l’évolution, l’investissement dans la longévité et la reproduction est déterminant du point de vue de la persistance de l’organisme :

• si l’investissement est fort, l’organisme prend de plus en plus de place,
• s’il est faible l’organisme régresse et est menacé d’extinction.

L’environnement physique et chimique des organismes, la nature et la disponibilité des ressources qui leur sont nécessaires, sont extrêmement variables dans le temps et dans l’espace.

2.2. Le processus permanent d'adaptation

L’instabilité-diversité du monde vivant n’est pas à l’œuvre uniquement à l’échelle des temps de l’évolution, qui peuvent varier de quelques semaines à quelques milliers d’années ou bien davantage en fonction du temps nécessaire pour passer d’une génération à l’autre. Elle se voit aussi dans la modification d’une année à l’autre de l’organisation des écosystèmes. 

En fait, dès qu’un organisme s’installe quelque part parce qu’il est adapté aux conditions du moment, il modifie fatalement ces conditions par consommation ou interception de ressources qui lui sont éventuellement moins favorables et qui ouvrent une fenêtre d’installation pour d’autres espèces plus adaptées à ces nouvelles conditions. 

Adaptation au milieu biophysique et adaptation aux autres organismes sont des processus permanents, qui débouchent sur une différenciation quasi continue des organismes. Il est en effet toujours possible d’être plus adapté que précédemment et, dès qu’un organisme s’est modifié, sa relation aux autres et son impact sur le milieu physique sont modifiés également, les conditions pour les autres sont donc changées, de nouvelles adaptations apparaissent. De fait, le monde vivant est en perpétuelle évolution. Un monde vivant figé, stable, homogène est tout simplement inconcevable !

2.3. Les interactions entre organismes

Un autre moteur très puissant de la diversification du vivant est l’ensemble des interactions qui existent entre les organismes :

• les parasites et leurs hôtes, 
• les phytophages et les plantes, 
• les prédateurs et leurs proies, 
• les plantes à fleurs et leurs pollinisateurs.

Imaginons deux espèces en compétition pour la nourriture :

1. Subir cette compétition a un coût pour l’organisme, qui peut se répercuter sur le nombre de descendants produits.
2. Cela crée une situation favorable à la sélection de nouveaux caractères (on parle de pression de sélection) qui réduisent l’intensité de cette compétition via, par exemple, le changement partiel de régime alimentaire.
3. Cela a pour effet de rétablir une longévité plus grande ou un effort reproductif plus élevé.

En d’autres termes, la réponse évolutive à la compétition est l’évitement de cette compétition par la différenciation de l’organisme.

La compétition est un exemple d’interaction à effet négatif pour les deux partenaires. 

Un exemple d'interaction : la phalène du bouleau à Manchester Ce papillon nocturne se pose le jour sur des troncs d’arbres, notamment ceux du bouleau. La plupart des individus sont de couleur claire ce qui leur permet de se rendre invisibles sur le tronc blanc des bouleaux et d’échapper aux prédateurs. Quelques individus sombres existent également, mais en nombre très faible, car l’essentiel de la prédation par les oiseaux s’exerce sur eux. Cette situation a été modifiée pendant des décennies, lors de la période de forte activité industrielle dans la région qui avait conduit à une pollution de l’air importante et à l’apparition d’une couche de suie sur le tronc des boulots. La prédation sur la phalène s’est alors déplacée sur les formes claires qui étaient devenues très visibles, tandis que les formes sombres sont devenues majoritaires. En d’autres termes, une bonne partie de la survie de la phalène du bouleau s’est jouée autour de la diversité existant au sein de l’espèce, en l’occurrence la diversité des couleurs.

Source : O. Leillinger, Wikimedia, CC BY-SA 2.5

A côté des interactions perdant-perdant comme la compétition, il existe

• des interactions gagnant-perdant comme la prédation, le parasitisme, l’herbivorie
• des interactions gagnant-gagnant de type symbiose ou mutualisme

qui elles aussi génèrent une logique d’adaptation réciproque et permanente qui aboutit au maintien ou à l’accroissement des capacités des partenaires à produire des descendants.

3. Ressources complémentaires

4. Crédits

Cette leçon fait partie du Socle commun de connaissances et de compétences transversales sur l'anthropocène (S3C), produit par la Fondation UVED et soutenu par le Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche.

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Première édition :  octobre 2023