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24.7 : Introduction aux populations humaines - Biologie

24.7 : Introduction aux populations humaines - Biologie


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pousse comme une mauvaise herbe

On l'a appelée l'espèce de mauvaise herbe la plus prospère au monde parce qu'elle a grandi si rapidement en nombre et s'est propagée jusqu'à présent géographiquement. Partout où cette espèce est allée, elle a envahi les écosystèmes locaux. L'espèce en question est-elle une mauvaise herbe comme les pissenlits illustrés à la figure (PageIndex{1}) ? Non; qu'un honneur douteux a été rendu à notre propre espèce, Homo sapiens.

Tant de gens

Notre espèce est relativement jeune, les premiers humains modernes ne remontant qu'à environ 200 000 ans. Cependant, dans une période de temps relativement courte depuis lors, un total d'environ 108 milliards de personnes ont vécu sur la planète Terre. Plus de 7 % d'entre eux, soit environ 7,6 milliards de personnes, étaient en vie en septembre 2019. Le nombre d'humains sur la planète devrait atteindre au moins 9 milliards d'ici 2050 et pourrait atteindre 11 milliards ou plus d'ici 2100 ! L'espèce humaine vit également actuellement sur tous les continents. Six des sept continents de la Terre sont habités en permanence à grande échelle. Seul l'Antarctique est peu habité et sans établissements permanents.

L'augmentation et la propagation rapides de la population humaine ont soulevé des inquiétudes quant à notre existence continue en tant qu'espèce. Certains penseurs ont émis l'hypothèse que l'augmentation rapide et continue du nombre d'humains dépassera tôt ou tard les ressources disponibles sur la planète Terre et conduira à une catastrophe démographique. Certains scientifiques pensent que nous avons un long chemin à parcourir avant que cela ne se produise. D'autres pensent que nous avons déjà dépassé notre limite, citant des preuves de dommages environnementaux généralisés causés par des actions humaines et plus d'un milliard de personnes dans le monde qui vivent dans une extrême pauvreté.

Étudier la population humaine

Nous en savons plus sur la population humaine et son évolution que sur la population de toute autre espèce grâce à démographie, qui est l'étude scientifique des populations humaines. La démographie englobe la taille, la répartition et la structure des populations. La structure de la population est la proportion de personnes par âge, sexe et, souvent, par d'autres paramètres, tels que l'origine ethnique ou l'éducation. La démographie englobe également les processus démographiques qui modifient la taille et la structure de la population, notamment les naissances, les décès et les migrations.

La démographie est considérée comme au carrefour de plusieurs disciplines dont la sociologie, l'économie, l'épidémiologie, l'anthropologie et l'histoire. En plus d'étudier les populations actuelles, les démographes reconstruisent les caractéristiques des populations passées, telles que l'estimation de la taille de la population mondiale il y a 10 000 ans. Les démographes font également des prédictions sur les populations à l'avenir, telles que le nombre de personnes qui vivront dans les villes en 2050. En outre, de nombreux démographes étudient les relations entre les caractéristiques de la population et d'autres facteurs, tels que les facteurs économiques, sociaux ou culturels. Un exemple est le phénomène de gonflement des jeunes décrit ci-dessous.

Données démographiques

Les données démographiques sont régulièrement collectées par les gouvernements de la plupart des pays. Des sources importantes de données démographiques comprennent les registres des statistiques de l'état civil. Ces registres enregistrent toutes les naissances et tous les décès ainsi que certains changements de statut, tels que les mariages, les divorces et les migrations. Les recensements sont également d'importantes sources de données démographiques. Ils sont généralement menés par les gouvernements nationaux tous les 10 ans. Par exemple, le gouvernement des États-Unis mène un recensement national tous les 10 ans depuis 1790. Un recensement a pour objectif principal de compter chaque personne dans le pays, mais il recueille aussi généralement des informations sur des variables telles que l'âge, le sexe, l'état matrimonial, l'éducation, le statut d'emploi et la profession.

Mesures démographiques

Les démographes utilisent les données des registres de l'état civil et des recensements, entre autres sources, pour calculer les mesures des caractéristiques de la population. Certaines de ces mesures sont utiles à connaître au fur et à mesure que vous en apprendrez plus sur les populations humaines ci-dessous et dans d'autres concepts de ce chapitre. Ils comprennent les éléments suivants :

  • taux de natalité — nombre de naissances vivantes en 1 an pour 1 000 personnes dans la population
  • taux de mortalité nombre de décès en 1 an pour 1 000 personnes dans la population
  • taux de fécondité — le nombre moyen de naissances vivantes par femme à la fin des années de procréation
  • taux de fécondité de remplacement — taux de fécondité auquel les femmes n'ont en moyenne que suffisamment d'enfants pour se remplacer elles-mêmes et leur partenaire dans la population
  • espérance de vie — l'âge moyen de décès dans une population, ou la durée de vie moyenne
  • taux de croissance démographique (r) — le nombre net de personnes ajoutées à une population en 1 an pour 100 personnes déjà dans la population

Structure âge-sexe

Les structure âge-sexe d'une population est un paramètre de population fréquemment mesuré. Il fait référence au nombre d'individus de chaque sexe et groupe d'âge dans la population. La structure âge-sexe d'une population est souvent représentée par un type spécial de graphique à barres appelé pyramide des âges. Vous pouvez voir deux exemples de pyramides des âges dans la figure (PageIndex{2}), le premier, à gauche, pour le pays d'Afrique subsaharienne du Nigeria et le second, à droite, pour la France. Les deux pyramides des âges représentent la répartition par âge et par sexe en 2015. Dans chaque cas, la population est répartie le long de l'axe horizontal, les hommes étant affichés à gauche et les femmes à droite. Les populations masculines et féminines sont réparties en tranches d'âge de 5 ans représentées par des barres horizontales le long de l'axe vertical, avec les tranches d'âge les plus jeunes en bas et les plus âgées en haut.

De nombreuses informations sur une population peuvent être tirées de sa pyramide des âges, car sa forme change lentement au fil du temps en fonction des naissances et des décès et, dans certains cas, des migrations internationales. Les naissances ajoutent des personnes à une population uniquement dans le groupe d'âge le plus jeune, tandis que les décès retirent des personnes de tous les groupes d'âge d'une population. La pyramide des âges du Nigeria, par exemple, est en fait de forme pyramidale, avec une large base de jeunes enfants et des côtés effilés montrant une diminution rapide du nombre de personnes à un âge plus avancé. Ce type de pyramide reflète une population qui a des taux de natalité élevés et des taux de mortalité relativement élevés. La pyramide des âges de la France, en revanche, a une forme non pyramidale. La base étroite d'enfants et de jeunes adultes reflète un taux de natalité relativement faible au cours des dernières décennies. L'augmentation du nombre de personnes au milieu ou à la fin de l'âge adulte est la preuve d'un taux de natalité plus élevé dans les générations précédentes (le baby-boom de l'après-Seconde Guerre mondiale) associé à de faibles taux de mortalité. La proportion plus élevée de femmes que d'hommes aux âges plus avancés, qui est particulièrement prononcée dans la pyramide des âges française, s'explique par les taux de mortalité plus élevés chez les hommes que chez les femmes, en particulier dans les tranches d'âge supérieures. Cette tendance est observée dans la plupart des populations humaines.

Les pyramides des âges peuvent également fournir des informations sur la stabilité politique et sociale et le développement économique. Un exemple de ceci est le soi-disant « explosion de la jeunesse », qui est une cohorte disproportionnée de jeunes adultes, les groupes d'âge auxquels les gens entrent généralement sur le marché du travail et dans l'électorat. À titre d'exemple, vous pouvez voir un renflement des jeunes dans la pyramide des âges de 2010 pour l'Égypte dans la figure (PageIndex{3}). Une explosion de la jeunesse peut entraîner chez les jeunes adultes des taux élevés de chômage et d'aliénation sociale et politique. Ces conditions, à leur tour, peuvent entraîner un risque accru de violence et d'instabilité politique. Une explosion de la jeunesse a été présentée comme un contributeur important à la montée du fascisme en 20el'Europe du siècle dernier, la propagation du communisme pendant la guerre froide et les événements du printemps arabe, qui ont commencé en Égypte en 2011.

Revoir

  1. Pourquoi l'espèce humaine a-t-elle été qualifiée d'espèce de mauvaise herbe la plus prospère au monde ?
  2. Qu'est-ce que la démographie ? Quels aspects de la population étudie-t-elle ?
  3. Identifier et définir six mesures démographiques communes.
  4. Quelle est la structure âge-sexe d'une population?
  5. Comment une pyramide des âges représente-t-elle la structure âge-sexe d'une population ?
  6. Expliquez ce que l'on peut apprendre sur une population à partir de sa pyramide des âges.

Changements biologiques dans les populations humaines avec l'agriculture

L'agriculture a longtemps été considérée comme une amélioration de la condition humaine : Homo sapiens fait la transition de la recherche de nourriture à l'agriculture au néolithique, la santé et la nutrition se sont améliorées, la longévité a augmenté et la charge de travail a diminué. Une étude récente des restes humains archéologiques dans le monde par des anthropologues biologistes a montré que cette caractérisation du passage de la chasse et de la cueillette à l'agriculture était incorrecte. Contrairement aux modèles antérieurs, l'adoption de l'agriculture a entraîné une baisse globale de la santé bucco-dentaire et générale. Ce déclin est indiqué par une prévalence élevée de diverses conditions pathologiques squelettiques et dentaires et des altérations des schémas de croissance squelettique et dentaire chez les agriculteurs préhistoriques par rapport aux butineuses. De plus, des changements dans la composition et la technologie de préparation des aliments ont contribué aux altérations craniofaciales et dentaires, et les niveaux d'activité et le déclin de la mobilité ont entraîné une diminution générale de la robustesse du squelette. Ces résultats indiquent que le passage de la collecte de nourriture à la production alimentaire a entraîné des changements biologiques importants et généralisés dans les populations humaines au cours des 10 000 dernières années.


Contenu

Les idées principales de l'évolution peuvent être résumées comme suit :

    les formes se reproduisent et ont donc tendance à devenir plus nombreuses.
  • Des facteurs tels que la prédation et la compétition vont à l'encontre de la survie des individus.
  • Chaque progéniture diffère de ses parents de manière mineure et aléatoire.
  • Si ces différences sont bénéfiques, la progéniture est plus susceptible de survivre et de se reproduire.
  • Cela rend probable que plus de descendants dans la prochaine génération auront des différences bénéfiques et moins auront des différences préjudiciables.
  • Ces différences s'accumulent au fil des générations, entraînant des changements au sein de la population.
  • Au fil du temps, les populations peuvent se diviser ou se ramifier en de nouvelles espèces.
  • Ces processus, collectivement connus sous le nom d'évolution, sont responsables des nombreuses formes de vie diverses observées dans le monde.

Au XIXe siècle, les collections d'histoire naturelle et les musées étaient populaires. L'expansion européenne et les expéditions navales employaient des naturalistes, tandis que les conservateurs des grands musées présentaient des spécimens préservés et vivants des variétés de la vie. Charles Darwin était un diplômé anglais instruit et formé dans les disciplines de l'histoire naturelle. Ces historiens de la nature recueilleraient, catalogueraient, décriraient et étudieraient les vastes collections de spécimens conservés et gérés par les conservateurs de ces musées. Darwin a servi comme naturaliste de navire à bord du HMS Beagle, affecté à une expédition de recherche de cinq ans à travers le monde. Au cours de son voyage, il a observé et collecté une abondance d'organismes, étant très intéressé par les diverses formes de vie le long des côtes de l'Amérique du Sud et des îles Galápagos voisines. [12] [13]

Darwin a acquis une vaste expérience en collectant et en étudiant l'histoire naturelle des formes de vie de lieux éloignés. Grâce à ses études, il a formulé l'idée que chaque espèce s'était développée à partir d'ancêtres aux caractéristiques similaires. En 1838, il décrivit comment un processus qu'il appelait la sélection naturelle y parviendrait. [14]

La taille d'une population dépend de la quantité et du nombre de ressources capables de la soutenir. Pour que la population conserve la même taille année après année, il doit y avoir un équilibre, ou un équilibre entre la taille de la population et les ressources disponibles. Étant donné que les organismes produisent plus de progéniture que leur environnement ne peut en supporter, tous les individus ne peuvent pas survivre à chaque génération. Il doit y avoir une lutte compétitive pour les ressources qui aident à la survie. En conséquence, Darwin s'est rendu compte que ce n'était pas le hasard seul qui déterminait la survie. Au lieu de cela, la survie d'un organisme dépend des différences de chaque organisme individuel, ou "traits", qui aident ou entravent la survie et la reproduction. Les individus bien adaptés sont susceptibles de laisser plus de progéniture que leurs concurrents moins bien adaptés. Les traits qui entravent la survie et la reproduction seraient disparaître au fil des générations. Les traits qui aident un organisme à survivre et à se reproduire seraient accumuler au fil des générations. Darwin s'est rendu compte que la capacité inégale des individus à survivre et à se reproduire pouvait provoquer des changements graduels dans la population et a utilisé le terme sélection naturelle pour décrire ce processus. [15] [16]

Les observations des variations chez les animaux et les plantes ont formé la base de la théorie de la sélection naturelle. Par exemple, Darwin a observé que les orchidées et les insectes ont une relation étroite qui permet la pollinisation des plantes. Il a noté que les orchidées ont une variété de structures qui attirent les insectes, de sorte que le pollen des fleurs se colle au corps des insectes. De cette façon, les insectes transportent le pollen d'une orchidée mâle à une orchidée femelle. Malgré l'apparence élaborée des orchidées, ces parties spécialisées sont fabriquées à partir des mêmes structures de base qui composent les autres fleurs. Dans son livre, Fertilisation des orchidées (1862), Darwin a proposé que les fleurs d'orchidées aient été adaptées à partir de parties préexistantes, par sélection naturelle. [17]

Darwin était encore en train de rechercher et d'expérimenter ses idées sur la sélection naturelle lorsqu'il a reçu une lettre d'Alfred Russel Wallace décrivant une théorie très similaire à la sienne. Cela a conduit à une publication conjointe immédiate des deux théories. Wallace et Darwin ont tous deux vu l'histoire de la vie comme un arbre généalogique, chaque fourche dans les membres de l'arbre étant un ancêtre commun. Les extrémités des membres représentaient des espèces modernes et les branches représentaient les ancêtres communs qui sont partagés entre de nombreuses espèces différentes. Pour expliquer ces relations, Darwin a dit que tous les êtres vivants étaient liés, ce qui signifiait que toute vie devait descendre de quelques formes, voire d'un seul ancêtre commun. Il a appelé ce processus la descendance avec modification. [16]

Darwin a publié sa théorie de l'évolution par sélection naturelle dans À propos de l'origine des espèces en 1859. [18] Sa théorie signifie que toute vie, y compris l'humanité, est le produit de processus naturels continus. L'implication que toute vie sur Terre a un ancêtre commun a rencontré des objections de la part de certains groupes religieux. Leurs objections contrastent avec le niveau de soutien à la théorie par plus de 99 pour cent des membres de la communauté scientifique d'aujourd'hui. [19]

La sélection naturelle est communément assimilée à la survie du plus fort, mais cette expression trouve son origine dans Herbert Spencer Principes de biologie en 1864, cinq ans après que Charles Darwin eut publié ses œuvres originales. 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 apte qui survit. [20]

La théorie de la sélection naturelle de Darwin a jeté les bases de la théorie de l'évolution moderne, et ses expériences et observations ont montré que les organismes des populations variaient les uns des autres, que certaines de ces variations étaient héritées et que ces différences pouvaient être influencées par la sélection naturelle. Cependant, il ne pouvait pas expliquer la source de ces variations. Comme beaucoup de ses prédécesseurs, Darwin pensait à tort que les traits héréditaires étaient le produit de l'usage et de la désuétude, et que les caractéristiques acquises au cours de la vie d'un organisme pouvaient être transmises à sa progéniture. Il a recherché des exemples, tels que de grands oiseaux qui se nourrissent au sol et qui ont des jambes plus fortes grâce à l'exercice et des ailes plus faibles qui ne volent pas jusqu'à ce que, comme l'autruche, ils ne puissent plus voler du tout. [21] Ce malentendu s'appelait l'hérédité des caractères acquis et faisait partie de la théorie de la transmutation des espèces avancée en 1809 par Jean-Baptiste Lamarck. À la fin du XIXe siècle, cette théorie est connue sous le nom de lamarckisme. Darwin a produit une théorie infructueuse qu'il a appelée pangenèse pour tenter d'expliquer comment les caractéristiques acquises pouvaient être héritées. Dans les années 1880, les expériences d'August Weismann indiquèrent que les changements d'usage et de désusage ne pouvaient être hérités, et le lamarckisme tomba progressivement en disgrâce. [22]

Les informations manquantes nécessaires pour aider à expliquer comment de nouvelles caractéristiques pourraient passer d'un parent à sa progéniture ont été fournies par les travaux de génétique pionniers de Gregor Mendel. Les expériences de Mendel avec plusieurs générations de plants de pois ont démontré que l'hérédité fonctionne en séparant et en remaniant les informations héréditaires lors de la formation des cellules sexuelles et en recombinant ces informations lors de la fécondation. C'est comme mélanger différentes mains de cartes à jouer, avec un organisme recevant un mélange aléatoire de la moitié des cartes d'un parent et la moitié des cartes de l'autre. Mendel a appelé les informations les facteurs cependant, ils sont devenus plus tard connus sous le nom de gènes. Les gènes sont les unités de base de l'hérédité dans les organismes vivants. Ils contiennent les informations qui orientent le développement physique et le comportement des organismes.

Les gènes sont faits d'ADN. L'ADN est une longue molécule composée de molécules individuelles appelées nucléotides. L'information génétique est codée dans la séquence de nucléotides, qui composent l'ADN, tout comme la séquence des lettres dans les mots porte des informations sur une page. Les gènes sont comme de courtes instructions constituées des "lettres" de l'alphabet de l'ADN. Mis ensemble, l'ensemble de ces gènes donne suffisamment d'informations pour servir de "manuel d'instructions" sur la façon de construire et de faire fonctionner un organisme. Les instructions énoncées par cet alphabet d'ADN peuvent cependant être modifiées par des mutations, ce qui peut altérer les instructions portées dans les gènes. À l'intérieur de la cellule, les gènes sont transportés dans des chromosomes, qui sont des packages pour transporter l'ADN. C'est le remaniement des chromosomes qui résulte en des combinaisons uniques de gènes dans la progéniture. Étant donné que les gènes interagissent les uns avec les autres au cours du développement d'un organisme, de nouvelles combinaisons de gènes produites par la reproduction sexuée peuvent augmenter la variabilité génétique de la population même sans nouvelles mutations. [23] La variabilité génétique d'une population peut également augmenter lorsque les membres de cette population se croisent avec des individus d'une population différente, provoquant un flux de gènes entre les populations. Cela peut introduire des gènes dans une population qui n'étaient pas présents auparavant. [24]

L'évolution n'est pas un processus aléatoire. Bien que les mutations de l'ADN soient aléatoires, la sélection naturelle n'est pas un processus aléatoire : l'environnement détermine la probabilité du succès reproducteur. L'évolution est le résultat inévitable de la copie imparfaite d'organismes qui se reproduisent eux-mêmes et se reproduisent sur des milliards d'années sous la pression sélective de l'environnement. Le résultat de l'évolution n'est pas un organisme parfaitement conçu. Les produits finaux de la sélection naturelle sont des organismes adaptés à leur environnement actuel. La sélection naturelle n'implique pas de progrès vers un but ultime. L'évolution ne recherche pas des formes de vie plus avancées, plus intelligentes ou plus sophistiquées. [25] Par exemple, les puces (parasites sans ailes) descendent d'une scorpion ailée ancestrale, et les serpents sont des lézards qui n'ont plus besoin de membres, bien que les pythons développent encore de minuscules structures qui sont les restes des pattes arrière de leur ancêtre. [26] [27] Les organismes sont simplement le résultat de variations qui réussissent ou échouent, en fonction des conditions environnementales du moment.

Les changements environnementaux rapides provoquent généralement des extinctions. [28] De toutes les espèces qui ont existé sur Terre, 99,9 pour cent sont maintenant éteintes. [29] Depuis que la vie a commencé sur Terre, cinq extinctions de masse majeures ont entraîné des baisses importantes et soudaines de la variété des espèces. Le plus récent, l'événement d'extinction du Crétacé-Paléogène, s'est produit il y a 66 millions d'années. [30]

La dérive génétique est une cause de changement de fréquence allélique au sein des populations d'une espèce. Les allèles sont différentes variantes de gènes spécifiques. Ils déterminent des choses comme la couleur des cheveux, le teint de la peau, la couleur des yeux et le groupe sanguin, en d'autres termes, tous les traits génétiques qui varient d'un individu à l'autre. La dérive génétique n'introduit pas de nouveaux allèles dans une population, mais elle peut réduire les variations au sein d'une population en supprimant un allèle du pool génétique. La dérive génétique est causée par un échantillonnage aléatoire d'allèles. Un échantillon vraiment aléatoire est un échantillon dans lequel aucune force extérieure n'affecte ce qui est sélectionné. C'est comme tirer des billes de la même taille et du même poids mais de couleurs différentes d'un sac en papier brun. Dans toute progéniture, les allèles présents sont des échantillons des allèles des générations précédentes, et le hasard joue un rôle dans la survie d'un individu pour se reproduire et transmettre un échantillon de sa génération à la suivante. La fréquence allélique d'une population est le rapport des copies d'un allèle spécifique qui partagent la même forme par rapport au nombre de toutes les formes de l'allèle présentes dans la population. [31]

La dérive génétique affecte davantage les populations plus petites qu'elle n'affecte les populations plus importantes. [32]

Principe de Hardy-Weinberg Modifier

Le principe de Hardy-Weinberg stipule que dans certaines conditions idéalisées, y compris l'absence de pressions de sélection, une grande population n'aura aucun changement dans la fréquence des allèles au fil des générations. [33] Une population qui satisfait à ces conditions est dite en équilibre Hardy-Weinberg. En particulier, Hardy et Weinberg ont montré que les allèles dominants et récessifs n'ont pas automatiquement tendance à devenir respectivement plus et moins fréquents, comme on l'avait pensé précédemment.

Les conditions pour l'équilibre de Hardy-Weinberg incluent qu'il ne doit pas y avoir de mutations, d'immigration ou d'émigration, qui peuvent toutes changer directement les fréquences alléliques. De plus, l'accouplement doit être totalement aléatoire, tous les mâles (ou femelles dans certains cas) étant des partenaires tout aussi désirables. Cela garantit un véritable mélange aléatoire d'allèles. [34] Une population qui est en équilibre Hardy-Weinberg est analogue à un jeu de cartes, peu importe combien de fois le jeu est mélangé, aucune nouvelle carte n'est ajoutée et aucune ancienne n'est retirée. Les cartes du jeu représentent les allèles du pool génétique d'une population.

En pratique, aucune population ne peut être en parfait équilibre Hardy-Weinberg. La taille finie de la population, combinée à la sélection naturelle et à de nombreux autres effets, fait que les fréquences alléliques changent au fil du temps.

Goulot d'étranglement de la population Modifier

Un goulot d'étranglement se produit lorsque la population d'une espèce est considérablement réduite sur une courte période de temps en raison de forces externes. [35] Dans un véritable goulet d'étranglement de population, la réduction ne favorise aucune combinaison d'allèles c'est un hasard totalement aléatoire que les individus survivent. Un goulot d'étranglement peut réduire ou éliminer la variation génétique d'une population. D'autres événements de dérive après l'événement de goulot d'étranglement peuvent également réduire la diversité génétique de la population. Le manque de diversité créé peut rendre la population exposée à d'autres pressions sélectives. [36]

L'éléphant de mer du Nord est un exemple courant de goulot d'étranglement démographique. En raison d'une chasse excessive tout au long du XIXe siècle, la population d'éléphants de mer du Nord a été réduite à 30 individus ou moins. Ils se sont complètement rétablis, avec un nombre total d'individus d'environ 100 000 et en augmentation. Les effets du goulot d'étranglement sont cependant visibles. Les phoques sont plus susceptibles d'avoir de graves problèmes de maladie ou de troubles génétiques, car il n'y a presque pas de diversité dans la population. [37]

Effet fondateur Modifier

L'effet fondateur se produit lorsqu'un petit groupe d'une population se sépare et forme une nouvelle population, souvent par isolement géographique. La fréquence allélique de cette nouvelle population est probablement différente de celle de la population d'origine et modifiera la fréquence de certains allèles dans les populations. Les fondateurs de la population détermineront la constitution génétique, et potentiellement la survie, de la nouvelle population pendant des générations. [34]

Un exemple de l'effet fondateur se trouve dans la migration Amish vers la Pennsylvanie en 1744. Deux des fondateurs de la colonie en Pennsylvanie portaient l'allèle récessif du syndrome d'Ellis-van Creveld. Parce que les Amish ont tendance à être des isolats religieux, ils se croisent, et à travers des générations de cette pratique, la fréquence du syndrome d'Ellis-van Creveld chez les Amish est beaucoup plus élevée que la fréquence dans la population générale. [38]

La synthèse évolutive moderne est basée sur le concept selon lequel les populations d'organismes présentent une variation génétique importante causée par la mutation et par la recombinaison de gènes au cours de la reproduction sexuée. Il définit l'évolution comme le changement des fréquences alléliques au sein d'une population causé par la dérive génétique, le flux de gènes entre les sous-populations et la sélection naturelle. La sélection naturelle est soulignée car le mécanisme le plus important de l'évolution, les grands changements sont le résultat de l'accumulation progressive de petits changements sur de longues périodes de temps. [39] [40]

La synthèse évolutionniste moderne est le résultat d'une fusion de plusieurs domaines scientifiques différents pour produire une compréhension plus cohérente de la théorie évolutionniste. Dans les années 1920, Ronald Fisher, J.B.S. Haldane et Sewall Wright ont combiné la théorie de la sélection naturelle de Darwin avec les modèles statistiques de la génétique mendélienne, fondant la discipline de la génétique des populations. Dans les années 1930 et 1940, des efforts ont été faits pour fusionner la génétique des populations, les observations des naturalistes de terrain sur la distribution des espèces et des sous-espèces, et l'analyse des archives fossiles dans un modèle explicatif unifié. [41] L'application des principes de la génétique aux populations naturelles, par des scientifiques tels que Theodosius Dobzhansky et Ernst Mayr, a fait progresser la compréhension des processus d'évolution. L'œuvre de Dobjansky de 1937 Génétique et origine des espèces aidé à combler le fossé entre la génétique et la biologie de terrain en présentant le travail mathématique des généticiens des populations sous une forme plus utile aux biologistes de terrain, et en montrant que les populations sauvages avaient beaucoup plus de variabilité génétique avec des sous-espèces isolées géographiquement et des réservoirs de diversité génétique dans les gènes récessifs que les modèles des premiers généticiens des populations ne l'avaient permis. Mayr, sur la base d'une compréhension des gènes et d'observations directes des processus évolutifs à partir de recherches sur le terrain, a introduit le concept d'espèce biologique, qui définit une espèce comme un groupe de populations croisées ou potentiellement croisées qui sont isolées sur le plan de la reproduction de toutes les autres populations. Dobzhansky et Mayr ont tous deux souligné l'importance des sous-espèces isolées sur le plan de la reproduction par des barrières géographiques dans l'émergence de nouvelles espèces. Le paléontologue George Gaylord Simpson a aidé à incorporer la paléontologie à une analyse statistique des archives fossiles qui a montré un modèle cohérent avec la voie ramifiée et non directionnelle de l'évolution des organismes prédite par la synthèse moderne. [39]

Les preuves scientifiques de l'évolution proviennent de nombreux aspects de la biologie et comprennent des fossiles, des structures homologues et des similitudes moléculaires entre l'ADN des espèces.

Enregistrement fossile Modifier

Les recherches dans le domaine de la paléontologie, l'étude des fossiles, soutiennent l'idée que tous les organismes vivants sont liés. Les fossiles fournissent la preuve que les changements accumulés dans les organismes sur de longues périodes de temps ont conduit aux diverses formes de vie que nous voyons aujourd'hui. Un fossile lui-même révèle la structure de l'organisme et les relations entre les espèces présentes et disparues, permettant aux paléontologues de construire un arbre généalogique pour toutes les formes de vie sur Terre. [42]

La paléontologie moderne a commencé avec les travaux de Georges Cuvier. Cuvier a noté que, dans la roche sédimentaire, chaque couche contenait un groupe spécifique de fossiles. Les couches plus profondes, qu'il a proposé d'être plus anciennes, contenaient des formes de vie plus simples. Il a noté que de nombreuses formes de vie du passé ne sont plus présentes aujourd'hui. L'une des contributions réussies de Cuvier à la compréhension des archives fossiles a été d'établir l'extinction comme un fait. Pour tenter d'expliquer l'extinction, Cuvier a proposé l'idée de "révolutions" ou de catastrophisme dans laquelle il a spéculé que des catastrophes géologiques s'étaient produites tout au long de l'histoire de la Terre, anéantissant un grand nombre d'espèces. [43] La théorie des révolutions de Cuvier a été remplacée plus tard par des théories uniformitaristes, notamment celles de James Hutton et Charles Lyell qui ont proposé que les changements géologiques de la Terre soient graduels et cohérents. [44] Cependant, les preuves actuelles dans les archives fossiles soutiennent le concept d'extinctions massives. En conséquence, l'idée générale de catastrophisme est réapparue comme une hypothèse valable pour au moins certains des changements rapides des formes de vie qui apparaissent dans les archives fossiles.

Un très grand nombre de fossiles ont maintenant été découverts et identifiés. Ces fossiles servent d'enregistrement chronologique de l'évolution. Les archives fossiles fournissent des exemples d'espèces de transition qui démontrent des liens ancestraux entre les formes de vie passées et présentes. [45] Un tel fossile de transition est Archéoptéryx, un organisme ancien qui avait les caractéristiques distinctes d'un reptile (telles qu'une longue queue osseuse et des dents coniques) mais qui avait aussi des caractéristiques d'oiseaux (telles que des plumes et un triangle). L'implication d'une telle découverte est que les reptiles et les oiseaux modernes sont issus d'un ancêtre commun. [46]

Anatomie comparée Modifier

La comparaison des similitudes entre les organismes de leur forme ou de l'apparence de leurs parties, appelée leur morphologie, a longtemps été un moyen de classer la vie en groupes étroitement liés. Cela peut être fait en comparant la structure des organismes adultes dans différentes espèces ou en comparant les modèles de croissance, de division et même de migration des cellules au cours du développement d'un organisme.

Taxonomie Modifier

La taxonomie est la branche de la biologie qui nomme et classe tous les êtres vivants. Les scientifiques utilisent des similitudes morphologiques et génétiques pour les aider à catégoriser les formes de vie en fonction des relations ancestrales. Par exemple, les orangs-outans, les gorilles, les chimpanzés et les humains appartiennent tous au même groupe taxonomique appelé famille, dans ce cas la famille appelée Hominidae. Ces animaux sont regroupés en raison de similitudes de morphologie qui proviennent d'une ascendance commune (appelée homologie). [47]

Des preuves solides de l'évolution proviennent de l'analyse de structures homologues : des structures chez différentes espèces qui n'effectuent plus la même tâche mais qui partagent une structure similaire. [48] ​​Tel est le cas des membres antérieurs des mammifères. Les membres antérieurs d'un humain, d'un chat, d'une baleine et d'une chauve-souris ont tous des structures osseuses étonnamment similaires. Cependant, chacun des membres antérieurs de ces quatre espèces effectue une tâche différente. Les mêmes os qui construisent les ailes d'une chauve-souris, qui sont utilisées pour le vol, construisent également les nageoires d'une baleine, qui sont utilisées pour nager. Une telle « conception » n'a pas de sens s'ils ne sont pas liés et construits de manière unique pour leurs tâches particulières. La théorie de l'évolution explique ces structures homologues : les quatre animaux partageaient un ancêtre commun, et chacun a subi des changements au cours de nombreuses générations. Ces changements de structure ont produit des membres antérieurs adaptés à différentes tâches. [49]

Cependant, les comparaisons anatomiques peuvent être trompeuses, car toutes les similitudes anatomiques n'indiquent pas une relation étroite. Les organismes qui partagent des environnements similaires développeront souvent des caractéristiques physiques similaires, un processus connu sous le nom de évolution convergente. Les requins et les dauphins ont des formes corporelles similaires, mais ne sont que très éloignés les uns des autres : les requins sont des poissons et les dauphins sont des mammifères. De telles similitudes résultent du fait que les deux populations sont exposées aux mêmes pressions sélectives. Au sein des deux groupes, les changements qui aident à la natation ont été favorisés. Thus, over time, they developed similar appearances (morphology), even though they are not closely related. [50]

Embryology Edit

In some cases, anatomical comparison of structures in the embryos of two or more species provides evidence for a shared ancestor that may not be obvious in the adult forms. As the embryo develops, these homologies can be lost to view, and the structures can take on different functions. Part of the basis of classifying the vertebrate group (which includes humans), is the presence of a tail (extending beyond the anus) and pharyngeal slits. Both structures appear during some stage of embryonic development but are not always obvious in the adult form. [51]

Because of the morphological similarities present in embryos of different species during development, it was once assumed that organisms re-enact their evolutionary history as an embryo. It was thought that human embryos passed through an amphibian then a reptilian stage before completing their development as mammals. Such a re-enactment, often called recapitulation theory, is not supported by scientific evidence. What does occur, however, is that the first stages of development are similar in broad groups of organisms. [52] At very early stages, for instance, all vertebrates appear extremely similar, but do not exactly resemble any ancestral species. As development continues, specific features emerge from this basic pattern.

Vestigial structures Edit

Homology includes a unique group of shared structures referred to as vestigial structures. Vestigial refers to anatomical parts that are of minimal, if any, value to the organism that possesses them. These apparently illogical structures are remnants of organs that played an important role in ancestral forms. Such is the case in whales, which have small vestigial bones that appear to be remnants of the leg bones of their ancestors which walked on land. [53] Humans also have vestigial structures, including the ear muscles, the wisdom teeth, the appendix, the tail bone, body hair (including goose bumps), and the semilunar fold in the corner of the eye. [54]

Biogéographie Modifier

Biogeography is the study of the geographical distribution of species. Evidence from biogeography, especially from the biogeography of oceanic islands, played a key role in convincing both Darwin and Alfred Russel Wallace that species evolved with a branching pattern of common descent. [55] Islands often contain endemic species, species not found anywhere else, but those species are often related to species found on the nearest continent. Furthermore, islands often contain clusters of closely related species that have very different ecological niches, that is have different ways of making a living in the environment. Such clusters form through a process of adaptive radiation where a single ancestral species colonises an island that has a variety of open ecological niches and then diversifies by evolving into different species adapted to fill those empty niches. Well-studied examples include Darwin's finches, a group of 13 finch species endemic to the Galápagos Islands, and the Hawaiian honeycreepers, a group of birds that once, before extinctions caused by humans, numbered 60 species filling diverse ecological roles, all descended from a single finch like ancestor that arrived on the Hawaiian Islands some 4 million years ago. [56] Another example is the Silversword alliance, a group of perennial plant species, also endemic to the Hawaiian Islands, that inhabit a variety of habitats and come in a variety of shapes and sizes that include trees, shrubs, and ground hugging mats, but which can be hybridised with one another and with certain tarweed species found on the west coast of North America it appears that one of those tarweeds colonised Hawaii in the past, and gave rise to the entire Silversword alliance. [57]

Biologie moléculaire Modifier

Every living organism (with the possible exception of RNA viruses) contains molecules of DNA, which carries genetic information. Genes are the pieces of DNA that carry this information, and they influence the properties of an organism. Genes determine an individual's general appearance and to some extent their behaviour. If two organisms are closely related, their DNA will be very similar. [58] On the other hand, the more distantly related two organisms are, the more differences they will have. For example, brothers are closely related and have very similar DNA, while cousins share a more distant relationship and have far more differences in their DNA. Similarities in DNA are used to determine the relationships between species in much the same manner as they are used to show relationships between individuals. For example, comparing chimpanzees with gorillas and humans shows that there is as much as a 96 percent similarity between the DNA of humans and chimps. Comparisons of DNA indicate that humans and chimpanzees are more closely related to each other than either species is to gorillas. [59] [60] [61]

The field of molecular systematics focuses on measuring the similarities in these molecules and using this information to work out how different types of organisms are related through evolution. These comparisons have allowed biologists to build a relationship tree of the evolution of life on Earth. [62] They have even allowed scientists to unravel the relationships between organisms whose common ancestors lived such a long time ago that no real similarities remain in the appearance of the organisms.

Artificial selection Edit

Artificial selection is the controlled breeding of domestic plants and animals. Humans determine which animal or plant will reproduce and which of the offspring will survive thus, they determine which genes will be passed on to future generations. The process of artificial selection has had a significant impact on the evolution of domestic animals. For example, people have produced different types of dogs by controlled breeding. The differences in size between the Chihuahua and the Great Dane are the result of artificial selection. Despite their dramatically different physical appearance, they and all other dogs evolved from a few wolves domesticated by humans in what is now China less than 15,000 years ago. [63]

Artificial selection has produced a wide variety of plants. In the case of maize (corn), recent genetic evidence suggests that domestication occurred 10,000 years ago in central Mexico. [64] [ unreliable source? ] Prior to domestication, the edible portion of the wild form was small and difficult to collect. Aujourd'hui The Maize Genetics Cooperation • Stock Center maintains a collection of more than 10,000 genetic variations of maize that have arisen by random mutations and chromosomal variations from the original wild type. [65]

In artificial selection the new breed or variety that emerges is the one with random mutations attractive to humans, while in natural selection the surviving species is the one with random mutations useful to it in its non-human environment. In both natural and artificial selection the variations are a result of random mutations, and the underlying genetic processes are essentially the same. [66] Darwin carefully observed the outcomes of artificial selection in animals and plants to form many of his arguments in support of natural selection. [67] Much of his book À propos de l'origine des espèces was based on these observations of the many varieties of domestic pigeons arising from artificial selection. Darwin proposed that if humans could achieve dramatic changes in domestic animals in short periods, then natural selection, given millions of years, could produce the differences seen in living things today.

Coevolution is a process in which two or more species influence the evolution of each other. All organisms are influenced by life around them however, in coevolution there is evidence that genetically determined traits in each species directly resulted from the interaction between the two organisms. [58]

An extensively documented case of coevolution is the relationship between Pseudomyrmex, a type of ant, and the acacia, a plant that the ant uses for food and shelter. The relationship between the two is so intimate that it has led to the evolution of special structures and behaviours in both organisms. The ant defends the acacia against herbivores and clears the forest floor of the seeds from competing plants. In response, the plant has evolved swollen thorns that the ants use as shelter and special flower parts that the ants eat. [68] Such coevolution does not imply that the ants and the tree choose to behave in an altruistic manner. Rather, across a population small genetic changes in both ant and tree benefited each. The benefit gave a slightly higher chance of the characteristic being passed on to the next generation. Over time, successive mutations created the relationship we observe today.

Given the right circumstances, and enough time, evolution leads to the emergence of new species. Scientists have struggled to find a precise and all-inclusive definition of espèce. Ernst Mayr defined a species as a population or group of populations whose members have the potential to interbreed naturally with one another to produce viable, fertile offspring. (The members of a species cannot produce viable, fertile offspring with members of autre species). [69] Mayr's definition has gained wide acceptance among biologists, but does not apply to organisms such as bacteria, which reproduce asexually.

Speciation is the lineage-splitting event that results in two separate species forming from a single common ancestral population. [15] A widely accepted method of speciation is called allopatric speciation. Allopatric speciation begins when a population becomes geographically separated. [48] Geological processes, such as the emergence of mountain ranges, the formation of canyons, or the flooding of land bridges by changes in sea level may result in separate populations. For speciation to occur, separation must be substantial, so that genetic exchange between the two populations is completely disrupted. In their separate environments, the genetically isolated groups follow their own unique evolutionary pathways. Each group will accumulate different mutations as well as be subjected to different selective pressures. The accumulated genetic changes may result in separated populations that can no longer interbreed if they are reunited. [15] Barriers that prevent interbreeding are either prezygotic (prevent mating or fertilisation) or postzygotic (barriers that occur after fertilisation). If interbreeding is no longer possible, then they will be considered different species. [70] The result of four billion years of evolution is the diversity of life around us, with an estimated 1.75 million different species in existence today. [71] [72]

Usually the process of speciation is slow, occurring over very long time spans thus direct observations within human life-spans are rare. However speciation has been observed in present-day organisms, and past speciation events are recorded in fossils. [73] [74] [75] Scientists have documented the formation of five new species of cichlid fishes from a single common ancestor that was isolated fewer than 5,000 years ago from the parent stock in Lake Nagubago. [76] The evidence for speciation in this case was morphology (physical appearance) and lack of natural interbreeding. These fish have complex mating rituals and a variety of colorations the slight modifications introduced in the new species have changed the mate selection process and the five forms that arose could not be convinced to interbreed. [77]

The theory of evolution is widely accepted among the scientific community, serving to link the diverse speciality areas of biology. [19] Evolution provides the field of biology with a solid scientific base. The significance of evolutionary theory is summarised by Theodosius Dobzhansky as "nothing in biology makes sense except in the light of evolution." [78] [79] Nevertheless, the theory of evolution is not static. There is much discussion within the scientific community concerning the mechanisms behind the evolutionary process. For example, the rate at which evolution occurs is still under discussion. In addition, there are conflicting opinions as to which is the primary unit of evolutionary change—the organism or the gene.

Rate of change Edit

Darwin and his contemporaries viewed evolution as a slow and gradual process. Evolutionary trees are based on the idea that profound differences in species are the result of many small changes that accumulate over long periods.

Gradualism had its basis in the works of the geologists James Hutton and Charles Lyell. Hutton's view suggests that profound geological change was the cumulative product of a relatively slow continuing operation of processes which can still be seen in operation today, as opposed to catastrophism which promoted the idea that sudden changes had causes which can no longer be seen at work. A uniformitarian perspective was adopted for biological changes. Such a view can seem to contradict the fossil record, which often shows evidence of new species appearing suddenly, then persisting in that form for long periods. In the 1970s palaeontologists Niles Eldredge and Stephen Jay Gould developed a theoretical model that suggests that evolution, although a slow process in human terms, undergoes periods of relatively rapid change (ranging between 50,000 and 100,000 years) [80] alternating with long periods of relative stability. Their theory is called l'équilibre ponctué and explains the fossil record without contradicting Darwin's ideas. [81]

Unit of change Edit

A common unit of selection in evolution is the organism. Natural selection occurs when the reproductive success of an individual is improved or reduced by an inherited characteristic, and reproductive success is measured by the number of an individual's surviving offspring. The organism view has been challenged by a variety of biologists as well as philosophers. Richard Dawkins proposes that much insight can be gained if we look at evolution from the gene's point of view that is, that natural selection operates as an evolutionary mechanism on genes as well as organisms. [82] In his 1976 book, Le gène égoïste, he explains:

Individuals are not stable things, they are fleeting. Chromosomes too are shuffled to oblivion, like hands of cards soon after they are dealt. But the cards themselves survive the shuffling. The cards are the genes. The genes are not destroyed by crossing-over, they merely change partners and march on. Of course they march on. That is their business. They are the replicators and we are their survival machines. When we have served our purpose we are cast aside. But genes are denizens of geological time: genes are forever. [83]

Others view selection working on many levels, not just at a single level of organism or gene for example, Stephen Jay Gould called for a hierarchical perspective on selection. [84]


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Résultats de recherche : Contribution à la revue › Article › peer-review

T1 - Contributions of A. Roberto Frisancho to human population biology

N1 - Copyright: Copyright 2009 Elsevier B.V., All rights reserved.

N2 - Over the span of his career, A. Roberto Frisancho has been one of the prime architects of the development and expansion of human population biology. His research and scholarly publications have helped to move the field beyond simple descriptions of human variation to address the nature and evolutionary origins of human biological diversity. Frisancho's early work in the Peruvian Andes elegantly demonstrated the importance of developmental acclimatization for promoting adaptive responses to the multiple stressors of high-altitude environments. Since mid-1970s, he has played a major role in developing and expanding the use of anthropometric techniques for assessing physical growth and nutritional status. Frisancho's influential publications have helped to make the use of anthropometric methods commonplace in the fields of nutritional science and public health. Throughout his career, Frisancho's work has examined how environmental, genetic, and developmental factors interact to influence human health and nutritional status. His research has addressed topics ranging from the determinants of low-birth weight infants in teenage mothers to the origins of obesity and associated metabolic diseases in populations of the developing world. Both the breadth and impact of Frisancho's work have been truly remarkable. The field of human population biology owes much to the tremendous contributions of A. Roberto Frisancho.

AB - Over the span of his career, A. Roberto Frisancho has been one of the prime architects of the development and expansion of human population biology. His research and scholarly publications have helped to move the field beyond simple descriptions of human variation to address the nature and evolutionary origins of human biological diversity. Frisancho's early work in the Peruvian Andes elegantly demonstrated the importance of developmental acclimatization for promoting adaptive responses to the multiple stressors of high-altitude environments. Since mid-1970s, he has played a major role in developing and expanding the use of anthropometric techniques for assessing physical growth and nutritional status. Frisancho's influential publications have helped to make the use of anthropometric methods commonplace in the fields of nutritional science and public health. Throughout his career, Frisancho's work has examined how environmental, genetic, and developmental factors interact to influence human health and nutritional status. His research has addressed topics ranging from the determinants of low-birth weight infants in teenage mothers to the origins of obesity and associated metabolic diseases in populations of the developing world. Both the breadth and impact of Frisancho's work have been truly remarkable. The field of human population biology owes much to the tremendous contributions of A. Roberto Frisancho.


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