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Approches vers une théorie de l'innovation en évolution

Approches vers une théorie de l'innovation en évolution


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Le biologiste évolutionniste Andreas Wagner écrit dans son livre « The Origins of Evolutionary Innovations: A Theory of Transformative Change in Living Systems » (Oxford University Press, 2011) :

Nous connaissons de nombreux exemples d'innovations (de nouveaux phénotypes qualitatifs pouvant apporter un avantage critique) mais nous n'avons aucune compréhension systématique des principes qui permettent aux organismes d'innover.

A propos du terme innovation lui-même il écrit :

Il peut être difficile de définir rigoureusement ce qu'est une innovation évolutive [538,616]. Cependant, ces exemples et d'innombrables autres montrent qu'il est généralement facile à reconnaître : une nouvelle fonctionnalité qui confère à son porteur des capacités qualitativement nouvelles, souvent changeantes. Celles-ci peuvent non seulement faire la différence entre la vie et la mort dans un environnement donné (pensez simplement aux capacités biosynthétiques), elles peuvent également créer de vastes plates-formes pour de futures innovations, comme l'ont fait les innovations de la photosynthèse et des systèmes nerveux complexes.

et à un autre endroit :

Les nombreuses innovations de la nature, dont certaines incroyablement parfaites, font appel à des principes naturels qui accélèrent la capacité d'innovation de la vie.

Des mutations aléatoires sur seulement 3,8 milliards d'années peuvent-elles vraiment être responsables des ailes, des globes oculaires, des genoux, du camouflage, de la digestion du lactose, de la photosynthèse et du reste des merveilles créatives de la nature ? Et si la réponse est non, quel est le mécanisme qui explique la vitesse et l'efficacité de l'évolution ?

Il essaie ensuite de développer un tel cadre pour cet ingrédient crucial sans lequel notre compréhension du processus évolutif semble incomplète.

Ma question
Les hypothèses du professeur Wagner sur l'innovation dans l'évolution (ce qu'il appelle une « théorie de l'innovation ») ont-elles été corroborées empiriquement et existe-t-il d'autres approches vers une « théorie de l'innovation » (selon sa définition) ?

NB
Les définitions de ce que le professeur Wagner entend par « innovation » et « théorie de l'innovation » peuvent être trouvées dans le livre mentionné ci-dessus, voir par ex. ici.

Un bref aperçu de la "théorie de l'innovation" de Wagner peut être trouvé dans les réponses à ma question de suivi : Points clés de la théorie de l'innovation de Wagner


La faille dans son argumentation, d'après ce que je peux voir dans tes citations, est d'assimiler l'évolution à la sélection naturelle. La sélection naturelle n'a jamais été proposée pour expliquer tous évolution, ni comment les traits avantageux surgir, mais a été proposé pour expliquer comment les traits avantageux se propagent. En fin de compte, pourquoi l'adaptation est-elle si répandue?

La théorie moderne de l'évolution est bien plus qu'une théorie de l'évolution par sélection naturelle. Cela peut parfaitement expliquer comment toutes les variations sont apparues. Ses mécanismes de mutation, de migration, de dérive et de sélection peuvent à la fois éroder et générer de nouvelles variations génétiques. La nouvelle variation génétique, et les changements phénotypiques qui en découlent, se produisent par mutation. Différents types de mutations peuvent survenir.

Les mutations sont aléatoires dans leur effet. Maintenant, il est possible que la mutation les taux sommes ne pas Aléatoire; si vous imaginez deux espèces théoriques qui ont toutes deux traversé des goulots d'étranglement génétiques, de sorte qu'elles ont toutes deux peu de variation génétique, alors l'espèce avec un taux de mutation plus élevé force ont une meilleure chance d'éviter l'extinction parce que la mutation augmentera la variation génétique, et la variation génétique limite le taux d'adaptation. Par conséquent, s'il existe un trait génétiquement codé qui augmente les taux de mutation, il peut se propager. Inversement, la mutation est généralement préjudiciable (voir le modèle géométrique de Fisher) donc, en général, il y aura également une sélection pour des taux de mutation plus faibles. D'après ce que je peux comprendre sur la théorie de Wagner sur innovation est que la mutation peut être une sorte de mécanisme prémédité et dirigé avec l'organisme essayant de faire évoluer un certain trait. Ceci est généralement considéré comme très peu probable au sein de la communauté de la biologie évolutive et, pour autant que je sache, il n'y a aucune preuve que cela se produise.


Articles connexes que j'ai publiés sur la biologie SE :


Après avoir lu un peu plus sur sa théorie, je pense que je suis plus clair sur ce qu'il veut dire. Il utilise le terme innovation comme d'autres biologistes évolutionnistes l'utiliseraient adaptation. je n'en ai aucune idée Pourquoi il fait cela, il n'est pas nécessaire d'utiliser une terminologie divergente. En fin de compte, il propose l'adaptation par sélection naturelle.

"Très occasionnellement, une ou plusieurs mutations peuvent également engendrer des innovations évolutives - de nouveaux phénotypes qualitativement différents et supérieurs aux phénotypes existants."


« Les innovations évolutives peuvent être difficiles à définir rigoureusement [1,2], mais elles sont souvent faciles à reconnaître comme des traits qualitativement nouveaux et adaptatifs des organismes. En outre, elles fournissent également fréquemment de nouvelles plates-formes sur lesquelles d'autres changements évolutifs peuvent se dérouler. »

Le problème avec cela vient du fait qu'il utilise sa propre idée préconçue selon laquelle le temps n'a tout simplement pas été suffisant pour permettre à toute la variation génétique de se produire, pour insinuer que la mutation aléatoire est insuffisante.

"Le changement aléatoire en lui-même n'est pas suffisant, car il ne produit pas nécessairement des phénotypes bénéfiques."

L'écriture est suggestif (fort accent mis sur le suggestif, il ne le dit jamais pour autant que je sache mais l'écriture se prête à une idée fausse) qu'il invoquera une sorte d'argument de mutation dirigée. Cependant, son idée réelle semble être que les gènes interagissent et, par conséquent, cela augmentera la vitesse à laquelle les mutations provoquent des changements phénotypiques. Parce qu'il existe des variations temporelles et spatiales non seulement dans la variation génétique, mais aussi dans la sélection, des mutations neutres peuvent s'accumuler dans les gènes qui ont plus tard un effet sur la valeur adaptative (soit en interagissant avec de nouvelles mutations ailleurs dans le réseau génétique, soit par des changements dans le système adaptatif). paysage).

"Wagner a souligné comment l'épistasie - les interactions entre les gènes qui façonnent les conséquences adaptatives des mutations - permet à une variation neutre de moduler les effets d'autres mutations, produisant une vaste gamme de phénotypes mutants possibles qui peuvent conduire à une innovation adaptative."

Cela n'a rien de particulièrement nouveau ou controversé (voir épistasie, réseaux de gènes et lire sur l'évolution à partir de la variation génétique debout par rapport à une nouvelle variation génétique). Fondamentalement, Wagner semble suggérer que la théorie de Darwin repose sur une nouvelle mutation arrivant après des changements de sélection, ce qui n'est pas le cas, et la théorie de Wagner est simplement un moyen pour que la variation génétique permanente persiste à travers les réseaux de gènes. Je ne pense pas que le concept de variation génétique permanente soit nouveau ici, mais la possibilité que la variation génétique permanente puisse être sélectionnée en raison d'une mutation supplémentaire ailleurs dans le réseau génétique semble être une nouveauté de son travail.


MattDMo fait un excellent point sur l'affirmation de Wagner selon laquelle toutes les mutations se produisant au hasard sur seulement 3,8 milliards d'années est invraisemblable :

C'est un argument d'incrédulité, une erreur logique. Ce n'est pas parce que vous ne pouvez pas imaginer que quelque chose se passe que cela ne peut pas arriver.



Commentaires:

  1. Benci

    J'ai accidentellement trouvé ce forum aujourd'hui et je me suis inscrit pour participer à la discussion

  2. Adam

    Désolé pour l'interférence, il y a une suggestion que nous devrions prendre un itinéraire différent.

  3. Shyam

    Bravo, cette phrase géniale vient d'être gravée

  4. Shaktitaxe

    Je m'excuse d'avoir interféré ... J'ai une situation similaire. Prêt à aider.

  5. Aldrik

    C'est d'accord, une phrase très utile

  6. Zulushicage

    Les pierres brûlent! :-RÉ



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