Résumé de la review

Les registres fossiles présentent souvent des périodes lors desquelles peu de changements phénotypiques sont observables. Ces périodes sont appelées stases. Dans ce papier, les auteurs présentent les résultats des scientifiques qui ont essayer de comprendre ces stases. Plusieurs domaines sont concernés : paléontologie, génétique des populations, écologie évolutive.
Depuis la première publication de Gould et Eldredge en 1972, de nombreux paléontologues ont étudiés des registres fossiles qui semblent confirmer l'existence de stases : avec les brachiopodes, les trilobites, les macroinvertébrés et les bryozoaires par exemple.
Lors de cette review, les auteurs présentent des processus pour expliquer ces stases. En évolution expérimentale il a de nombreuses fois été montré que le potentiel pour un changement phénotypique rapide est possible. Mais alors qu'est ce qui contraint la propagation des nouveautés ? Trois étapes sont à franchir pour qu'une nouveauté s'installe et donc qu'une stase s'arrête : (1)l'origine, (2)établissement en population local, (3)propagation à l'ensemble de l'espèce.
La plus simple des explications est qu'il faut de la variation génotypique pour qu'il y ait sélection. Cette variation qui est produit par mutation ou recombinaison doit être une nouveauté positive pour être sélectionnée. Mais l'apparition de nouveautés positives dépend de la population dans laquelle elle apparaît : si une population est déjà dans un pic adaptatif local, comment une nouveauté pourrait être positive ? Lors d'une expérience célèbre de Cooper et Lenski (2000) où des cellules d'Escherichia coli ont été manipulés, les auteurs ont montré que une décélération dans les changements phénotypiques au cours du temps : les populations arrivaient en fait sur un pic adaptatif et la possibilité qu'une nouveauté soit positive était faible. Cependant, ce patron n'était observé que quand les populations étaient dans des environnements constants. C'est une des explication de la stase des Coelacanthes : leur environnement très stable et donc la probabilité d'apparition de nouvelles mutations avantageuses est faible. Mais d'autres explications sont possibles. La pléiotropie antagoniste (un gène affectant deux phénotypique), un déséquilibre de liaison ou de l'épistasie (interaction entre gènes). Une stase peut ainsi arriver après une phase d'évolution adaptative rapide.
Les auteurs insistent ensuite sur le rôle de la structure génétique spatiale dans l'apparition et la propagation d'une nouveauté. Pour qu'une nouveauté phénotypique soit retrouvée dans les registres fossiles celle ci doit être propagée à une grande partie de l'espèce. Qu'elle soit isolée ou non, une nouveauté doit se propager. Mais dans le cas où la nouveauté apparaît dans une population isolée, ce qui est selon les auteurs plus probable, la propagation dans une autre population est difficile car la nouveauté arrive à une fréquence d'autant plus faible que la population est grande. Cette propagation est encore plus difficile si les hybrides sont contre-sélectionnés. D'autres études ont proposés des modèles de coévolution qui montraient que cette interaction ne créait pas de nouveautés phénotypique mais plutôt qu'un mécanisme de sélection fréquence dépendante maintenait du polymorphisme. La coévolution qui est souvent identifiée comme moteur de l'évolution ne constituerait donc pas une force permettant de sortir de stases phénotypiques.

En conclusion, les auteurs soulignent le fait que de nombreuses publications théoriques et empiriques sont en accord avec la théorie des stases. Bien que les contraintes génétiques et développementales ne suffisent pas entièrement à les expliquer, le rôle de la structure spatiale des populations d'une espèce est primordial.

Ce que cette review apporte au débat

Cet article vient actualiser la théorie des équilibres ponctués. De nombreuses études s'étaient intéressées à ces questions depuis la première mention de cette théorie en 1972. Les auteurs reprennent très pertinemment les progrès faits sur les métapopulations pour donner d'autres explications à l'observation des stases évolutives observées dans les registres fossiles.

Publiée il y a plus de 2 ans par P. Arnal
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