Chiens et chats, cerveau et sociabilité

L’évolution se faisant sur un temps tellement long à l’échelle de nos courtes vies, et grâce à des mécanismes tellement différents, qu’il est parfois difficile pour tout le monde, y compris pour les spécialistes, d’avoir des idées claires sans tomber dans les clichés. Et ces derniers ont parfois la vie dure. Parmi ces clichés, il y a celui de l’intelligence, ou plutôt, de la taille du cerveau. Ainsi, on a tendance à penser que tous les animaux ont subi la même transformation, à savoir une augmentation de la taille relative de leur cerveau, avec des variantes suivant les différents environnements.

Pourquoi? Simplement parce que les études se sont focalisés sur la façon dont chaque espèce a évolué de manière à déterminer l’influence de tel ou tel facteur, en supposant que tous les animaux suivaient le même schéma. Mais en allant contre cette hypothèse classique, des biologistes de l’université d’Oxford ont découvert qu’une donnée avait été largement ignorée. Dans PNAS, on apprend en effet que les différents animaux n’ont pas connu la même augmentation de la taille de leur encéphale. Cette étude se base sur l’analyse de la taille du cerveau chez les mammifères, sur plus de 500 espèces et sur une durée de 60 millions d’années. Et l’on se rend compte que certains groupes ont vu la masse de leur matière grise grandir plus rapidement que d’autres. Même certains animaux en contact avec l’homme semblent laissés pour compte, comme les chats.

Les grands gagnants de la loterie de la cervelle sont les singes, dont les capacités cérébrales ont explosé, devant les chevaux, dauphins, chameaux et chiens. Tous ces animaux ont en commun d’être très sociaux, de communiquer beaucoup et d’agir en groupe. En revanche, les animaux plus solitaires, comme les chats, les cerfs ou les rhinocéros, ont en revanche moins évolué. Les auteurs de l’article supposent que ces différences s’expliquent par cette sociabilisation : non seulement, elle introduit de la compétition entre les membres du groupe, mais elle demande aussi de plus grosses capacités pour s’adapter aux demandes de la communauté.

Finalement, l’indépendance du chat par rapport à l’homme, vue souvent comme une plus grande preuve d’intelligence, n’est pas forcément un avantage du point de vue du développement cognitif, puisqu’elle coupe le mignon félin d’opportunité de communiquer, tant que le chien, plus dépendant, mais aussi plus social, semble se tailler la part du lion sans que l’on s’en rende compte.

 

Ironie du sort.

Si parfois la vie de scientifique semble prélever un lourd tribu sur les plus éminents chercheurs (voir la mort de Marie Curie ou le menton des Bogdanoff), à d’autres moments, le destin semble prendre un malin plaisir à appliquer aux autres le fruit de leurs découvertes. Si le premier exemple qui vient en tête est celui du docteur Guillotin qui finira par passer au Rasoir National, on s’est aperçu récemment du morbide comique du destin de Charles Darwin.

Darwin reste bien entendu célèbre pour son livre fondateur, On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life, qui théorise l’évolution des espèces par le biais de la sélection naturelle. Pour faire rapide, la théorie veut que les individus les plus adaptés à l’environnement se reproduisent plus que les autres, passant ainsi leurs caractéristiques héréditaires, modifiant peu à peu l’espèce. Pour survivre à des changements d’environnements, une espèce doit y être adaptée, mais aussi présenter une grande variété de caractéristiques, variété créée par la reproduction sexuée. Un obstacle à cette diversité est la consanguinité, la reproduction entre cousins plus ou moins éloignés: on ne diversifie alors pas autant les individus. Darwin lui-même avait identifié le problème, en montrant que l’allogamie était plus favorable à l’obtention de plantes saines et robustes que l’autogamie.

Dans le journal BioScience, des chercheurs canadiens et espagnols viennent pourtant de publier une révélation pour le moins ironique: les malheurs de la famille Darwin proviendraient en partie de la consanguinité. Charles était en effet marié à Emma Wedgwood, qui n’était autre que sa cousine.De plus, les parents de la mère de Darwin étaient cousins à la troisième génération. Pour résumer, voilà un morceau de l’arbre généalogique des Darwin:

Des dix enfants qu’ils eurent ensemble, trois périrent en bas-âge, et trois des six qui convolèrent en de longues noces n’eurent pas d’enfants, un signe, d’après les chercheurs, de problèmes reproductifs. Darwin, lui, était atteint d’une maladie chronique, mais ses biographes modernes penchent pour la maladie de Chagas dont on a parlé hier, contracté en Amérique du Sud.

C’est en écrivant sa biographie qu’un des chercheurs s’est aperçu du problème, et a proposé à ses collègues d’analyser la famille Darwin/Wedgwood. Les enfants de Charles Darwin se sont révélés avoir un taux de consanguinité de 6.3%, c’est à dir que pour un gène donné, il y avait 6.3% de chances que les deux parents aient donné le même à leurs enfants, ce qui reste très proche du taux de 6.25% calculé pour un mariage entre premiers cousins.Le taux monte à 12.55% pour les enfants du frère d’Emma.

Darwin lui-même se demanda s’il n’avait pas transmis sa maladie à ses enfants, ce qui n’est pas le cas, la maladie de Chagas étant due à un parasite. En revanche, les statistiques montrent une sensibilité plus grande des enfants avec un fort taux de consanguinité pour des maladies comme la scarlatine ou la tuberculose, ainsi que certains problèmes de fertilité (même si, jugeant à plusieurs siècles d’écart, il se pourrait qu’il y ait d’autres causes au cas des enfants Darwin). Personne n’est à l’abri de l’ironie…

Pourquoi devient-on monogame?

Non seulement d’un point de vue légal, mais aussi d’un point de vue des mœurs, la monogamie est le standard des sociétés occidentales. C’est aussi le standard chez certaines espèces animales, comme le cygne, le manchot ou l’hippocampe. Si l’on pourrait attribuer la monogamie humaine à une combinaison de traditions, d’éducation et de sentiments, dans une proportion variable, ce cocktail semble plus improbable chez les animaux. Il faut donc se pencher du côté de la biologie de l’ évolution.

D'accord, le cygne est monogame, altier et mignon. Ça n'en reste pas une sale bête moins vicieuse et agressive.

C’est ce qu’ont fait deux chercheurs de l’East Carolina University, aidés d’un troisième larron de l’Universidad Ricardo Palma. Pour cela, ils ont utilisé un animal pourtant peu réputé monogame, la grenouille. Dans leur étude sur les facteurs environnementaux et leurs conséquences sur la monogamie et le partage des tâches parentales publiée dans The American Naturalist, ils ont analysé le comportement de 404 espèces de grenouille. Ils ont pu trouver un fort lien entre la taille de la mare utilisée pour la fécondation, et l’implication des parents dans les soins apportés aux enfants: d’après leurs données, plus cette mare est petite, plus les parents sont attentifs, et s’occupent à deux de leur progéniture.

Ils ont alors porté leur attention en détail sur deux espèces de grenouilles, Ranitomeya imitator, et sa cousine, Ranitomeya variabilis, très proches l’une de l’autre. La seule différence entre ces deux grenouilles est la quantité de ressources nutritives disponibles dans les mares où elles se reproduisent. La première se reproduit dans des mares petites, où peu de nourriture est disponible, et les deux parents s’occupent des têtards, tandis que chez la seconde, qui se reproduit dans des mares plus grandes et nourricières, seul le mâle joue un véritable rôle parental.

L’explication semble simple: pour survivre, les têtards d’imitator requièrent les soins des deux parents, et la sélection naturelle va donc favoriser la descendance des couples qui s’occupent de leur progéniture. De plus, en utilisant la génétique pour recréer la généalogie des familles d’imitator observées, les biologistes se sont aperçus que la grande majorité des individus étaient monogames, ce qui est plutôt rare chez les animaux, et jusqu’alors inconnu chez les grenouilles. La polygamie semble en effet plus adaptée d’un point de vue de l’évolution, puisqu’elle permet un plus grand brassage génétique et donc une faculté d’adaptation plus grande.

On a donc affaire à un cas de compromis entre survie de l’espèce et diversité génétique, et à l’association plutôt rare de l’influence d’un seul paramètre environnemental (ici l’abondance de nourriture) sur le comportement sexuel et parental d’une espèce. Toutefois, avant de tirer des conclusions hâtives, il convient de rappeler que l’espèce humaine possède de nombreuses singularités, et qu’extrapoler ses résultats au comportement sexuel de votre partenaire est risqué.  On en retiendra un conseil: chère princesse, avant d’embrasser un crapaud, regardez la taille de sa mare.

Sinon, il convient aujourd’hui de souhaiter aux lecteurs une bonne journée de π.

Un petit pas en avant dans la compréhension de l’évolution.

Parmi les divisions que l’on peut faire entre les êtres humains, en voici une: il y a ceux qui croient que les êtres vivants ont été créés tel quel par un dieu/créateur/horloger/webmaster, et les autres. Cet article va plutôt s’adresser aux autres, puisqu’on va y parler d’évolution.

Papillons de lumière

Je ne sais pas pour vous, mais moi, au siècle dernier (oui, bon, je sais), lorsqu’on m’a présenté l’évolution, on l’a fait avec un exemple  classique: celui de la phalène du bouleau. Pour résumer, il s’agit d’un papillon, que l’on peut trouver par exemple dans les environs de Manchester. Or, il se trouve que 150 ans avant Eric Cantona, ce papillon était blanc. Petit à petit, quelques papillons sombres sont apparus, et, à la fin du XIXe siècle, ces papillons sombres constituaient l’immense majorité de la population des phalènes. L’explication se trouve dans la mutation de la ville, en pleine révolution industrielle: les arbres ont vite été noircis par les pollutions diverses des industries naissantes (il faut dire qu’à l’époque, l’écologie n’était pas à la mode), rendant les papillons blancs plus visibles une fois posés sur l’écorce, et donc plus vulnérables face aux prédateurs (mais quel animal peut bien manger des papillons? C’est presque comme manger des bébés pandas). La sélection naturelle s’est donc effectuée au travers d’une adaptation à l’environnement.

Cette vision de l’évolution par l’adaptation à l’environnement m’a marqué, et je ne suis pas le seul apparemment, l’encyclopédie Wikipedia citée juste au dessus donnant une version des faits un peu similaire. En réalité, il n’est pas évident que ce soit aussi simple.

Le docteur Steve Paterson de l’Université de Liverpool et ses collaborateurs viennent en effet de publier un article dans la prestigieuse revue Nature montrant que le principal vecteur d’évolution pourrait bien être les interactions entre espèces. Cette étude se base sur une hypothèse d’un biologiste américain, Leigh Van Valen, poétiquement appellée « hypothèse de la reine de cœur »: dans De l’autre côté du miroir, la suite d’Alice au pays des merveilles, Alice s’étonne, dans une course avec la reine de cœur, de courir alors que le paysage lui ne défile pas. La reine lui répond alors qu’il faut courir vite pour rester sur place.

C’est en étudiant une bactérie, Pseudomonas Fluorescens (SBW 25 de son petit nom), et un virus parasite, le phage Φ2. Ils ont donc comparé l’évolution du virus dans deux cas: soit le virus et la bactérie peuvent évoluer, soit le virus évolue seul. Dans le premier cas, on assiste à une « course à l’armement » entre les deux organismes: la bactérie évolue pour se défendre du virus, et celui-ci mute pour contourner les nouvelles défenses. Dans ce cas, le virus évolue deux fois plus vite que lorsqu’il n’a pas à affronter une bactérie en constante évolution.

Cette étude montre donc que la coévolution, l’évolution simultanée de plusieurs espèces, est un puissant stimulant pour l’évolution des espèces, potentiellement capable de concurrencer l’adaptation à l’environnement. Etrangement, un regard sur notre histoire peut nous montrer un parallèle assez parlant: c’est en temps de guerre que la technologie fait de grands bonds en avant.

Breaking news: on a trouvé des dragons.

Aperçu aujourd’hui sur le net, une biologiste de l’opération Wallacea aurait trouvé des spécimen de lézards ailés. A confirmer, l’information vient d’ici.

De la supériorité du va-nu-pieds.

Depuis les Reebok Pumps jusqu’aux dernières Nike à ressort, les vendeurs de chaussures de sport misent, en plus du soutien désintéressé et purement caritatif de grands noms, sur des innovations sensées apporter plus de bien être à celui qui les porte: coussin d’air, gel…

Mais l’équipe du Pr. Liebermann, de l’Université de Harvard, vient de jeter un pavé dans la mare: d’après une étude récemment publiée dans la revue Nature d’aujourd’hui, il est meilleur pour notre organisme de courir pieds nus. La principale différence vient de la façon de courir: si 75 à 80% des coureurs de fond posent d’abord le talon quand ils courent, les coureurs ayant grandi sans chaussures, ou ayant passé à la course pieds nus posent d’abord la pointe des pieds.

La force exercée sur le sol pour différents types de course: en a), la course pieds nus avec impact du talon, en b), la course chaussée avec impact du talon, en c), la course pieds nus avec impact de la pointe

En mesurant la force exercée sur le sol par différents groupes de coureurs (américains et kenyans), le chercheur a découvert une différence: une course avec impact du talon montre un état transitoire entre le contact du talon et celui du pied entier (sur l’image du dessus, cela se traduit par une chute brutale de la force exercée, puis une remontée rapide), état qui peut cependant être un peu atténué par les chaussures. C’est au cours de cette transition que l’organisme encaisse le plus de dommages. De plus, l’étude montre que pour ce type de course, la cheville ne joue finalement qu’un tout petit rôle.

Au contraire, pour la course adoptée naturellement par ceux qui courent sans chaussure, la force exercée ne montre pas de transition brutale, et la souplesse de la cheville et du genou permettent aussi de diminuer les dommages de l’impact de façon bien plus efficace.

Au final, la course pieds nus permet de réduire considérablement l’intensité des chocs subis par le coureur. Quand on sait qu’un coureur moyen en subit environ 600 par kilomètre, on se rend compte que l’enjeu n’est pas négligeable. Et cela se tient d’un point de vue évolutionniste: les chaussures de sport ne sont apparues que vers les années 70s, le corps de l’homme s’est donc adapté, via la sélection naturelle, à la course pieds nus.

La solution n’est pas forcément de pousser M. Adidas sur la place de Grève, et de bruler bien vite nos chaussures: l’atout indéniable de celles-ci étant d’apporter une protection au pied lors de la course, contre tout ce qui peut traîner sur la route (cailloux, épines, vieilles seringues). L’idéal, outre avoir des pieds reposant sur un centimètre de corne, serait donc d’arriver à des chaussures moins rigides, plus proches de la chaussette.