Le Problème De L'altruisme En Biologie Évolutive Et Ses Solutions Proposées Les Plus Célèbres
Lorsque Charles Darwin a publié De l'origine des espèces en 1859, il a proposé une nouvelle façon révolutionnaire de penser le monde naturel. Darwin a insisté sur le fait que la beauté et la diversité remarquables de la nature ne sont pas une création statique. C'est plutôt le résultat de centaines de millions d'années de petits changements lents appelés évolution.
Au cœur de la théorie de Darwin se trouve le processus de sélection naturelle . Les règles de la sélection naturelle sont simples : survie et reproduction. Bien que cela puisse être assez facile pour les humains - même les plus stupides d'entre nous - le monde naturel est beaucoup plus sélectif.
Il y a une raison pour laquelle les plantes et les animaux se reproduisent en bien plus grand nombre qu'il n'est nécessaire pour maintenir leurs populations : la plupart de ces graines, œufs et jeunes enfants ne survivent pas. Lorsque les ressources – nourriture, lumière, eau, compagnons – sont rares, le moindre avantage physique peut être la différence entre la vie et la mort, entre l'extinction ou la reproduction.
Dans ses études approfondies sur diverses espèces, des pigeons aux balanes, Darwin a reconnu que la variation était le moteur de l'évolution. Même lorsque les mêmes animaux s'accouplent, leur progéniture présente des variations marquées de taille, de couleur et d'autres traits physiques.
Si l'une de ces différences aléatoires améliore les chances de survie d'une plante ou d'un animal - des dents plus pointues ou des griffes plus longues - ce trait est plus susceptible d'être transmis à la génération suivante. De même, si une variation aléatoire améliore les chances de réussite de l'accouplement et de la reproduction, comme des plumes colorées pour attirer les partenaires, les gènes de ce trait sont plus susceptibles d'être transmis.
Ainsi, l'évolution est la somme de milliards de « choix ». Ces choix sont logiques, mais ils sont difficiles - rester en forme.
Les biologistes évolutionnistes mesurent la "forme physique" d'un organisme par sa capacité à se reproduire. Un individu qui transmet son matériel génétique à 20 descendants au cours de sa vie est plus apte à la reproduction qu'un autre individu de la même espèce qui ne produit que 13 descendants. Selon cette logique, un individu sans progéniture a un niveau de forme physique de zéro - félicitations, vous avez été expulsé du pool génétique.
Ou peut être pas. Et s'il existait un mécanisme au sein de la sélection naturelle qui récompense non seulement les plus forts, les plus intelligents, les plus rapides, mais aussi les plus serviables et les plus altruistes ? Continuez à lire pour explorer la théorie fascinante et controversée sur la sélection des parents.
problème d'altruisme
La concurrence est la clé de la théorie de la sélection naturelle de Darwin . Dans la nature, les membres d'une même espèce se disputent sans pitié des ressources limitées. Sans compétition, les faibles génétiquement auraient les mêmes chances de survie et de reproduction que les forts, et l'évolution s'arrêterait. Pour que l'évolution fonctionne - pour que les organismes deviennent de plus en plus en forme avec le temps - il doit y avoir des gagnants et des perdants.
Mais il y a un problème. Dans la nature, certaines espèces refusent de jouer le jeu de la concurrence. Au lieu de se battre bec et ongles pour survivre et se reproduire, ces animaux consacrent leur vie à aider les autres à survivre et à se reproduire. En biologie évolutive, ce comportement est appelé altruisme biologique.
Que pense-t-on d'une abeille ouvrière qui passe chaque instant de sa courte vie à récolter du nectar pour nourrir la ruche sans jamais s'accoupler ? Ou un célibataire qui se porte volontaire pour aider à construire des nids et à protéger les petits d'autres oiseaux, sans ? jamais avoir sa propre famille
L'altruisme dans la nature semble contredire les principes de base de la sélection naturelle - comment les gènes du comportement altruiste sont-ils transmis d'une génération à l'autre si ces individus altruistes ne produisent pas leur propre progéniture ? Le soi-disant « problème de l'altruisme » a déconcerté les scientifiques pendant un siècle après Darwin.
La solution pionnière, mise au point dans les années 1960 par un étudiant diplômé obscur nommé William Hamilton, s'appelle Kin Selection. Hamilton a suggéré que le comportement altruiste dans le monde naturel n'était pas aléatoire. L'oiseau assistant ne choisit pas au hasard deux étrangers et protège leurs petits. Au lieu de cela, un comportement altruiste est plus susceptible d'être exprimé chez les animaux envers des parents, des organismes liés au sang.
En aidant les parents uniparents. Un organisme altruiste garantit qu'au moins une partie du matériel génétique partagé sera transmise à la génération suivante. Selon la règle de Hamilton, le coût altruiste de ne pas avoir d'enfants est plus que compensé par le succès reproductif accru du clan. Les gènes de l'altruisme sont transmis parce qu'ils améliorent la condition physique générale du groupe.
Voici à quoi ressemble mathématiquement la règle de Hamilton :
où c est le coût pour celui qui donne le comportement altruiste, b est le bénéfice dont bénéficient les autres et r est le "coefficient de relation", où des valeurs plus élevées de ce coefficient indiquent des liens sanguins plus étroits entre les organismes.
Confus? Il serait peut-être utile d'examiner quelques exemples spécifiques de comportement altruiste chez les animaux. Et comment ce comportement est stimulé par l'élection de parents.
Exemples de sélection de parenté
Il existe de nombreux exemples dans la nature de comportements altruistes. Mais seuls quelques exemples semblent évidents de ce que les biologistes évolutionnistes ont appelé la sélection de parenté.
Le maquis de Floride est l'un des exemples les mieux étudiés d'un organisme qui préfère clairement ses parents de sang lorsqu'il présente un comportement altruiste. Le geai pelé de Floride est l'une des nombreuses espèces d'oiseaux chez lesquelles certains membres du groupe social travaillent comme aides pendant la saison de reproduction. Au lieu de s'accoupler avec leurs compagnons, les aides abandonnent leur élevage personnel. Ils aident les autres couples à se nourrir et à protéger le nid des prédateurs.
Lorsqu'un troupeau de geais de Floride en flocons a été identifié et suivi sur plusieurs générations. Les chercheurs ont constaté une forte préférence pour les relations d'aide entre les membres de la famille proche. Sur les 74 relations d'aide observées, 48 ont aidé leurs parents biologiques, 16 ont aidé un père biologique, sept ont aidé un frère, deux ont aidé une mère et une seule a aidé un étranger non apparenté.
Les grandes colonies de certaines fourmis, abeilles et guêpes sont d'autres exemples courants de sélection de parenté. Dans beaucoup de ces colonies, la reine est la seule femelle qui se reproduit. Presque toutes les autres tâches de la colonie sont prises en charge par des hordes de travailleurs stériles. De la recherche de nourriture et de la cueillette de nourriture à la construction d'un nid ou d'une ruche et à l'élevage des jeunes. Puisque des générations successives de ces insectes sont nées de la même mère, ces générations sont liées par la fraternité. Ce motif peut expliquer le souci des ouvrières de nourrir et de protéger les jeunes (les amener) au détriment de leur reproduction personnelle.
Les signaux d'avertissement sont un autre exemple courant de comportement altruiste motivé par la sélection des parents. Dans certains groupes d'animaux étroitement apparentés, comme les écureuils et les singes, les membres du clan sonnent l'alarme lorsqu'un prédateur est prêt à bondir. Ce signal d'avertissement permet aux membres de la famille d'échapper au danger, avec le potentiel d'attirer une attention dangereuse sur l'expéditeur du signal d'avertissement lui-même, et cela est donc considéré comme un comportement altruiste.
Malgré son attrait logique et émotionnel, le choix des proches a ses détracteurs. Ensuite, nous examinerons certaines des critiques les plus fortes de la sélection des parents, dont celle d'un biologiste évolutionniste de premier plan.
Arguments contre la sélection de parenté.
À première vue, la théorie de la sélection des parents a beaucoup de sens. Si la sélection naturelle est conçue pour exclure les traits qui réduisent le succès reproducteur, comment expliquer l'existence de traits altruistes qui réduisent à zéro l'aptitude reproductive ? La sélection des parents montre que ces traits sont transmis par des parents qui partagent une grande partie du même matériel génétique et ont plus d'enfants avec l'aide de leurs donneurs altruistes.
? Mais que se passe-t-il si nous nous concentrons trop sur l'individu
Bien sûr, un comportement altruiste comme garder le nid d'un autre oiseau ou ramasser de la nourriture pour la reine peut réduire à zéro la capacité de reproduction d'un oiseau ou d'une abeille,mais que se ? passe-t-il s'il augmente la valeur nette de l'ensemble du groupe
Darwin lui-même, en 1871 dans son livre The Descent of Man, a d'abord postulé l'idée de la sélection de groupe. Selon cette théorie, les traits altruistes sont transmis si la capacité de reproduction du groupe est augmentée. Les relations de sang n'ont rien à voir là-dedans. Darwin a expliqué cela en utilisant le concept de sacrifice de soi. Les tribus de singes qui affichent un comportement désintéressé et se sacrifient tout entier vaincront les groupes rivaux qui ne se soucient que d'eux-mêmes, transmettant ainsi ces gènes "nobles".
En fait, la sélection de groupe était la solution dominante au problème altruiste avant l'arrivée de la sélection de parenté. Il s'avère que la force de l'argument de la sélection de parenté n'est pas théorique mais mathématique. À l'aide de simulations mathématiques complexes, Hamilton et son collègue Maynard Smith ont démontré que la sélection de masse n'a pas la force évolutive qui perpétue le comportement altruiste de génération en génération.
L'argument est encore compliqué par le fait que, dans la nature, de nombreux groupes sociaux très unis sont également constitués de parents proches. Où s'arrête la sélection de parenté et où commence la sélection collective ? Le débat s'enflamme aujourd'hui. L'éminent biologiste de Harvard Edward Wilson, l'un des premiers partisans de la sélection des parents, a co-écrit un article dans Nature en 2011 affirmant que la sélection des parents était un non-sens et qu'il avait les mathématiques pour le prouver.
(Wilson a rencontré des preuves qui le rendaient méfiant quant à la relation entre le degré de parenté et l'altruisme. Les chercheurs ont découvert des espèces d'insectes qui partageaient beaucoup de matériel génétique entre elles mais n'agissaient pas de manière altruiste, et d'autres espèces qui partageaient peu et le faisaient, proposant une théorie alternative selon laquelle les origines de l'altruisme et du travail d'équipe n'ont rien à voir avec la parenté ou le degré d'attachement entre les individus. leurs gènes – y compris ceux qui les prédisposent à coopérer – sont transmis aux générations futures). Il a continué en disant que la sélection collective se produit chez les humains.
Wilson, âgé de 85 ans, a été critiqué par ses pairs (sélection de masse, farouchement combattue par de nombreux biologistes de l'évolution qui soutiennent que la sélection naturelle fonctionne au niveau des gènes d'un individu plutôt qu'un groupe), mais sa position affirmée est la preuve que la théorie de Darwin les idées révolutionnaires sont encore des conflits surviennent après plus de 150 ans.
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