Carnet du petit Tom : Physique, biologie et évolution...

17 décembre 2006

Classique : L'évolution des cascades biochimiques

Ante scriptum : un certain nombre de papiers classiques sont assez mal connus bien que les concepts introduits soient à la fois intéressants et très actuels. Je me propose donc de commencer une nouvelle thématique pour évoquer certains de ces papiers novateurs, si possible à la lumière des débats scientifiques actuellement sur la place publique.

L'un des arguments souvent utilisés par les adversaires de l'évolution darwinienne pourrait s'intituler "le tout contre les parties" (ou la complexité irréductible dans le jargon de l'Intelligent Design). L'idée générale est que certains processus biochimiques précis ne semblent pas pouvoir être sélectionnés par l'évolution, car toute modification/mutation dans le processus ruinerait totalement la fonction du processus considéré. Dans ce cadre, toute innovation évolutive est impossible, puisque la "dernière" étape dans l'évolution se ferait à partir d'un processus non fonctionnel, mais néanmoins complexe, donc statistiquement très improbable : on ne voit pas pourquoi l'évolution aurait construit un tel réseau "presque" fonctionnel, sans avoir le moindre indice sur sa fonction future.

Un des exemples classiques est la cascade biochimique. Dans de très nombreux processus, une espèce chimique est synthétisée à partir d'une cascade (du genre A transformé en B transformé en C transformé en P, chaque réaction catalysée par une enzyme donnée). Pour produire P, toute la cascade est donc nécessaire : mutez l'enzyme associée à A ou B et toute la cascade s'effondre, P n'est pas produit et l'organisme meurt. Ce serait donc un exemple a priori du "tout contre les parties" : seule la cascade entière fait sens, les éléments pris individuellement n'ont aucun rôle par eux-mêmes.

En 1945, Horowitz a proposé une explication plausible pour l'évolution d'une telle cascade. Sa proposition repose sur le fait que la "fitness" de l'organisme dépend de son environnement. Ainsi, imaginons que P soit très abondant dans la soupe primordiale. Les premiers organismes, ayant besoin de P, n'avaient qu'à se servir et n'avaient aucune raison d'avoir une telle cascade. Seulement, P étant consommé par ces organismes voyait sa concentration diminuer dans l'environnement, par ailleurs riche en autres composants organiques. Imaginons donc qu'un organisme ait trouvé un moyen de transformer une autre métabolite C en P , à l'aide d'une nouvelle enzyme : cet organisme aurait immédiatement été sélectionné. Horowitz propose donc que les cascades biochimiques se sont construites "en commençant par la fin" : d'abord on évolue la dernière étape dans la chaîne, puis l'ingrédient C lui-même venant à manquer, on évolue l'étape B->C, et ainsi de suite. Les processus de transformation biochimiques ont donc évolué grâce à cette rétroaction avec l'environnement : ce sont les modifications de ce dernier, dues à la présence d'organismes vivants, qui changent les fitness des organismes et expliquent l'émergence de la complexité inexplicable dans l'environnement observé aujourd'hui.

Référence

Horowitz, PNAS, 31 (1945)

3 commentaires:

Gonéri a dit…

Les cascades biochimiques, c est bien d en parler, mais pour l heure, c est surtout des cascades de glace qu'il faudrait: il fait trop chaud, les glacons ne se forment pas: si ca continue, mes vacances vont etre un desastre...

A+

Goneri

seven a dit…

Ca reste d'actualité, concordant avec les progrès de la génétique et tout.Bonne idée cette remise à l'odre du jour de fossiles pas si fossiles que ça...
Bonne nuit!
Seven

Enro a dit…

Je ne connaissais pas cette hypothèse, très intéressante. Je trouve que c'est un des avantages de la théorie de l'évolution que de forcer à trouver des "explications" à des phénomènes complexes que l'on n'interrogerait pas sinon (des "boîtes noires")...