Repenser la théorie de l’évolution

Faut-il repenser la théorie de l’évolution ?

La théorie consensuelle de l’évolution laisse insatisfaite une minorité de la communauté scientifique. Quelques dissidences se sont manifestées régulièrement depuis que la théorie synthétique de l’évolution (dite néo-darwinienne) fut élaborée entre les années 1940 et 1960. La revue Nature a publié le 8 octobre 2014 une mise au point intéressante dans laquelle deux camps expriment leur opinion. Les uns satisfaits de la théorie actuelle et les autres jugeant nécessaire de procéder à une refonte complète de la théorie. Parmi eux figure Kevin Laland qui se fait le porte-parole de ce nouveau courant dont l’événement fondateur fut un congrès réunissant seize spécialistes en 2008 à l’institut Konrad Lorentz. La théorie étendue et synthétique fut débattue (EES, Extended evolutionary synthesis). Ce nouveau cadre est destiné à concurrencer ce qui est devenue la théorie officielle de l’évolution, autrefois désignée comme synthétique et maintenant définie comme standard, à l’instar du modèle du même nom décrivant les particules élémentaires (SET, standard evolutionary theory).

Pour faire simple, Kevin Laland décrit la théorie standard comme un « récit biologique » dans lequel le ressort de l’évolution se conçoit comme une succession de mutations géniques transmises par l’hérédité (Mendel) puis triées par l’épreuve de la sélection naturelle. Ce triage faisant que les mutations finissent par s’accumuler dans un génome censé produire le développement de chaque individu membre d’une espèce. Dans cette critique du modèle standard somme toute convenue le génocentrisme est contesté. D’après Laland, d’autres « processus » doivent être intégrés dans la théorie alternative. Parmi lesquels quatre sont évoqués en renversant en quelque sorte l’ordre causal. Alors que dans le modèle standard (SET) ces processus sont des produits de l’évolution causée par les gènes et les contraintes de la sélection, dans le modèle étendu (EES) ces processus sont deviennent des ressorts non génétiques qui participent au grand jeu de l’évolution des espèces. Ces quatre éléments sont (i) le développement de l’organisme dans le cadre des recherches sur l’EvoDevo avec une tendance intrinsèque à la variation phénotypique, (ii) puis la plasticité phénotypique associée à l’environnement qui canalise en quelque sorte certains traits spécifiques (idée formulée il y a longtemps par Waddington et ses champs morphogénétiques), (iii) ensuite la capacité des organismes à modifier l’environnement, (iv) enfin les mécanismes non génétiques de transmission d’un patrimoine d’information (épigénétique notamment). Ces quatre briques doivent être intégrés dans la théorie étendue selon Laland.

En face, les tenants du modèle standard parmi lesquels Gregory Wray font valoir que ces quatre processus ne méritent pas tant d’attention et ne justifient aucunement une refonte de la théorie synthétique. Ces éléments participent à la description de l’évolution. Le péché originel de Laland serait d’avoir considéré le modèle standard comme un bloc monolithique incapable de progresser et d’incorporer des concepts nouveaux qui n’ont rien de novateur pour certains et seraient plus des fossiles épistémologiques que des idées importantes capables de faire évoluer la théorie de l’évolution. La plasticité environnementale d’un génotype par exemple, est une notion datant d’un siècle. Les partisans du statu quo avancent comme argument le fait que toutes les supposées innovations présentées dans la théorie étendue sont déjà incluses dans la théorie synthétique dont les principes ont été établis au milieu du 20ème siècle. Et quand bien même des innovations seraient avérées, elles ne contredisent aucunement les principes du modèle standard.

Lalande et ses confrères défendent l’existence d’une alternative entre un modèle standard de l’évolution centré autour de ses notions classiques historiquement élaborées et un modèle explicatif différent permettant de concevoir l’évolution avec des éléments déterminants, ce qui laisse entrevoir une modification de l’architectonique autour de laquelle s’articulent les notions décrivant l’évolution (pour une présentation des recherches en cours, voir le chapitre introductif de l’ouvrage collectif dirigé par Massimo Pigliucci et Gerd Müller, Evolution – The extended theory, MIT press, 2011). Comme on le constate, la controverse s’annonce assez animée, sans aucune certitude d’une issue favorable pour la théorie étendue. Néanmoins, l’histoire des sciences montre que les théories ne sont jamais définitives et que les nouveaux modèles parviennent souvent à s’imposer contre les anciennes conceptions pourtant partagées par une majorité des spécialistes du domaine. Tous les enseignements de science devraient mentionner cette fameuse déclaration de Lord Kelvin en 1892 : « La physique est définitivement constituée dans ces concepts fondamentaux ; tout ce qu’elle peut désormais apporter, c’est la détermination précise de quelques décimales supplémentaires. Il y a bien deux petits problèmes : celui du résultat négatif de l’expérience de Michelson et celui du corps noir, mais ils seront rapidement résolus et n’altèrent en rien notre confiance ». Ces deux « petits problèmes » ont alors amené deux grandes révolutions avec deux idées inédites, l’hypothèse des quanta et l’absence d’un temps de référence absolu. Deux théories en ont résulté, la relativité restreinte et la physique quantique.

Si l’on observe les discussions autour de l’évolution, on ne peut éviter de penser à la physique de 1900 avec une interrogation sur le modèle synthétique néo-darwinien qui se trouve face à quelques problèmes. Vont-ils être solutionné ou nécessiter comme dans la physique de 1900 l’introduction de notions et mécanismes inédits, quitte à aboutir à une théorie alternative de l’évolution qui tranche avec le modèle standard ? Une chose est certaine, la tendance est à replacer l’importance des gènes et de prendre des distances avec un génocentrisme qui, depuis la découverte de l’ADN et du code génétique, a « canalisé » les recherches sur l’évolution. En fait, ce récit de la dérive génétique concomitante à la phylogenèse a été vite adopté pour devenir un récit officiel, comme ce fut le cas en cosmologie avec la théorie du big bang qui a été adoptée un peu vite, sans examiner avec le même soin les théories concurrentes.

Il n’y a donc pas de conclusion possible sur cette affaire de l’évolution. Les uns s’en remettent à une théorie bien ficelée mais qui n’explique ni les origines, ni la spéciation de la vie. D’autres veulent modifier substantiellement le modèle standard. Je m’inscris dans cette seconde option avec des travaux menés à l’écart des institutions, ayant abouti vers quelques pistes inédites avec un principe déterminant, celui d’une révolution copernicienne où l’évolution doit être expliquée par la vie et non l’inverse, comme c’est le cas dans le modèle néo-darwinien consensuel. La vie est constituée par deux types de processus, techniques et cognitifs. Ces derniers permettant alors de réintroduire un ressort téléologique inhérent à la Nature. Maintenant que la cosmonadologie quantique est achevée dans ses principes, je vais peut-être poursuivre mes investigations sur l’évolution et le vivant. Il y a une place pour une grande théorie de l’évolution.

La grande théorie de l’évolution

La théorie de l’évolution a évolué depuis Darwin. Le modèle standard dit synthétique ou alors néo-darwinien (SET) est mis en balance avec d’autres alternatives et notamment le modèle étendu. Mais il n’est pas certain que ce modèle (extended evolutionnary theory, EET) ne soit pas lui-même dépassé. Auquel cas, nous pourrions évoquer un modèle encore plus étendu et riche en notions et explication. Ce modèle je le nomme grande théorie de l’évolution. En français, GTE et en anglais GET. L’évolution est une théorie dont on ne connaît pas le nombre définitif d’étapes, deux, trois ou quatre. Il n’est pas inutile de caractériser ces étapes par les notions importantes qui en constituent les colonnes vertébrales successives. Bien évidemment, ces caractéristiques ne sont pas absolues et peuvent être amendées par chaque chapelle de l’évolutionnisme, voire chaque spécialiste. Je vais prendre un choix arbitraire et me contenter d’exposer les trois premières étapes en traduisant en le complétant un schéma proposé par Massimo Pigliucci et Gerd Müller, in : Evolution – The extended theory, MIT press, 2011.

I. Le modèle originel de Darwin. (1) Héritage. (2) Variations. (3) Sélection naturelle. Les centaines de pages écrites par Darwin gravitent essentiellement autour de ces trois notions avec des descriptions précises et riches issues de ses observations sur lors de ses voyages.

II. Le modèle néo-darwinien ou théorie synthétique de l’évolution. Cette théorie est tout simplement un accomplissement des thèses formulées dans l’origine des espèces de Darwin. Son armature s’est constituée entre 1940 et 1960 mais elle n’a cessé de voir s’ajouter des détails, des descriptions et des constats scientifiques que les techniques récentes ont permis de fournir, notamment dans le domaine moléculaire. Avec des précisions sur les mutations, les gènes, les mécanismes de l’hérédités et tout un ensemble de processus nucléaires capables de modifier le génome. (1) Hérédité des caractères, Mendel. (2) Découverte des gènes et des mécanismes produisant des variations dans le génome. (3) Génétique des populations. Cette spécialité scientifique permet d’établir des corrélations entre les homologies génétiques et les rameaux phylogénétiques et de suivre la distribution des gènes dans les espèces en relation avec une « pression évolutive ». (4) Le hasard qui produit des variations. (5) Les processus de spéciation et les tendances évolutives. Ces cinq notions viennent alors compléter une sixième qui est la sélection naturelle.

III. La théorie étendue de l’évolution. Cette nouvelle conception incorpore plusieurs notions et sous-ensemble théoriques venant compléter le modèle synthétique. La controverse porte du la nouveauté de cette théorie étendue. Ont été ajoutés les éléments suivants. (1) La théorie de l’évo-dévo. (2) Plasticité et accommodation. (3) Construction de niches. (4) Hérédité par mécanismes épigénétiques. (5) Théorie des mèmes, Dawkins. (6) Evolvabilité. (7) Sélection multi-niveaux. (8) Evolution génomique. Cette conception dite étendue de l’évolution est controversée car on ne peut dire si elle est différente de la précédente dans son architectonique. Tout dépend alors comment les notions s’articulent, quels sont leur poids respectif et lesquelles occupent des positions centrales. Comme l’ont ouvertement souligné les promoteurs de cette théorie, l’objectif est de prendre une distance avec le génocentrisme. Mais sans quitter pour autant le schéma classique darwinien.

L’intention qui anime les promoteurs de la théorie étendue s’inscrit dans une alternative qui a été parfaitement résumée par John Maynard-Smith dans un petit livre traduit aux éditions Cassini. Avec les deux tendances en biologie, l’une mettant au centre les gènes, le génome et le programme génétique robuste et conservé au cours de l’évolution, l’autre jouant plutôt sur des processus globaux, non génétique, physiques et orchestré autour du principe de l’auto-organisation et un peu moins centré sur l’information génétique. D’où pour simplifier, le choix entre le réductionnisme génétique et le holisme multi-interactif. Ou entre un déterminisme algorithmique dû aux gènes avec leurs expressions régulées depuis le noyaux et un globalisme présupposant l’existence de processus organisateurs qui ne sont pas directement contrôlés par les gènes mais émergent sous l’effet des interactions entre molécules exprimées et cellules différenciées.

Il n’est pas certain que l’alternative en évolutionnisme soit strictement « répondante » face à l’alternative en biologie du développement. Chaque domaine a ses concepts et notions spécifiques. Une théorie exacte de l’évolution doit comprendre le vivant autant comme détermination biologique que comme ensemble d’espèces amenées à interagir dans le milieu, à le transformer et à évoluer ou bien s’y adapter.

IV. La grande théorie de l’évolution. Le panorama très sommaire que je viens de tracer permet de situer deux et certainement trois étapes dans la théorie de l’évolution. Mais au stade de mes investigations, je me pose la question sur cette possible quatrième étape, post-darwinienne, dont j’ai dessiné quelques contours dans un essai qui est loin du compte car la grande théorie de l’évolution me semble pour l’instant inaccessible, sorte d’Everest scientifique hors de portée. Je crois que l’essentiel est de savoir maintenant poser les bonnes questions sur l’évolution. Je vais y réfléchir. J’ai une seule certitude, c’est que le 21ième siècle verra émerger cette grande théorie de l’évolution.

Quelques grandes questions sur l’évolution

Toute théorie scientifique vise à être descriptive (entre autres) et c’est souvent un atout pour qu’elle progresse avec efficacité tout en offrant des perspectives de développement technique. Mais ce serait une mutilation de l’esprit que de limiter les ambitions de la connaissance à une description (ou une prédiction) aussi, une théorie scientifique permet-elle parfois de répondre à des questions plus fondamentales concernant le cosmos, la matière, la vie, l’évolution, la conscience humaine et qui sait, le divin. Mais en ce cas, une mise au point préalable s’impose. Si la science doit répondre à des questions fondamentales, faut-il s’en remettre aux descriptions disponibles en les interprétant ou bien faut-il élargir la description en supposant que la théorie ne soit pas complète ? Cette interrogation préalable nécessite de prendre chaque science à part. Car il n’est pas certain que les sciences aient une richesse et une complétude descriptive de niveau égal. Je pense à la mécanique quantique qui n’a pas besoin d’être modifiée pour être interprétée. A l’inverse, la théorie de l’évolution impose d’analyser les descriptions fournies et les questionnements mal posés ou pas posés avec des réponses qui ne sont pas satisfaisantes. Je pense notamment aux processus conduisant à la spéciation.

La spéciation désigne le phénomène naturel, étalé sur des centaines de millions d’années, qui a vu apparaître les espèces sur la terre. La théorie darwinienne assemble deux descriptions, la sélection naturelle et la spéciation, pour les relier causalement. Le trait d’union entre les deux étant le doublet variation hérédité. La philosophie se demande alors si le succès de la théorie darwinienne ne repose pas sur le principe de la consistance nomologique. Un principe ayant permis à la science moderne de triompher. Mais ce triomphe est à la Pyrrhus comme je m’en suis expliqué en d’autres pages. L’ordre nomologique a enivré les esprits en leur laissant penser qu’ils pouvaient sacrifier l’ordre ontologique. Ce constat est clair dans les sciences physiques ; il l’est moins dans les sciences biologiques. Parce qu’il n’est pas évident de déceler les ruses de la consistance nomologique en sciences de l’évolution. Les symétries observables sont reliées à des symétries cachées nous dit la physique et c’est sans doute la même situation en sciences du vivant et de l’évolution. Je m’explique : les faits observés et analysés dans les sciences du vivant obéissent à des règles formelles établies mais ils sont causés par un ordre sous-jacent plus fondamental. Je pense que cet ordre aurait échappé aux évolutionnistes et biologistes.

Les grandes questions de l’évolution concernent les étapes décisives dans l’histoire du vivant. Il y en a deux, l’origine de la vie et la transition des êtres unicellulaires aux êtres composés de tissus et organes avec la reproduction assurée par les gamètes. Ensuite, on trouve quelques étapes importantes, l’apparition des bilatériens, qui date de 500 (800 ?) millions d’années d’après les fossiles retrouvés avec les traces de vertébrés. Puis arrivent les oiseaux et les mammifères, animaux dont le propre est de ne pas être indifférents à leur progéniture et dont l’évolution est particulière. Enfin, l’homme est une espèce singulière apparue il y a quelques millions d’années et son évolution est elle aussi spécifique. On ne connaît pas l’histoire exacte de la vie. On accède seulement à l’observation des êtres vivants dans leur milieu avec parfois des phénomènes adaptatifs et bien entendu on dispose de fossiles permettant d’extrapoler une histoire de l’évolution. Des espèces prolifèrent, d’autres tendent à disparaître. Tout semble déterminé par un équilibre. Les évolutionnistes ont forgé la notion d’accommodation passive pour décrire cette propension du vivant à s’adapter. A l’inverse, la spéciation, si elle intervient de concert avec l’accommodation, suppose un processus d’essence différente, contraire à l’adaptation passive. La spéciation repose alors sur une force. La signification accordée à la sélection naturelle conduit à concevoir la spéciation comme une force réactive consécutive à des changements dans le milieu, climat, végétaux, espèces nouvelles. D’après Gould, une « explosion » d’espèces se produit pendant une période assez brève comparée à l’échelle de l’évolution. Ensuite, l’évolution se fait lentement avec parfois des périodes où une extinction de masse se produit. Cette théorie des équilibres ponctués paraît plus plausible que le gradualisme. La Nature ne suit pas forcément un fleuve tranquille. Les principes de l’évolution et de la physique s’accordent avec une histoire du vivant fait de ruptures, à l’image de l’histoire des sociétés humaines.

Une autre grande question se pose. Doit-on concevoir deux catégories de transformations. Les unes déterminées par la tendance, faites de convergence adaptative, d’ajustements techniques, d’adaptation, et les autres mues par une force innovante et inventive, laquelle peut rendre compte des embranchements et de l’apparition de classes et d’ordres nouveaux ? Le récit de l’évolution n’est pas figé, il ne doit pas devenir une doctrine, ce serait contraire à la Science.

Les théories darwiniennes décrivent la spéciation mais ne parviennent pas à l’expliquer. Il faudrait commencer par comprendre le développement de l’organisme à partir de l’œuf et la manière dont l’information s’ordonne dans les cellules et les tissus en circulant avec les médiateurs ainsi que toutes les molécules impliquées dans la cognition cellulaire, ADN, ARN, protéines. Puisqu’il faut poser des questions, celle qui vient en premier concerne le concept du vivant. Faut-il se contenter des notions actuelles ou inventer des notions nouvelles, envisager des processus inédits, des représentations différentes ? Certainement mais alors lesquels ? Je n’ai pas la réponse mais une certitude : on ne peut trouver si on ne cherche pas. J’affirme que la compréhension de la spéciation ne peut se faire qu’en résolvant cette énigme du vivant et du développement de l’organisme. Que se passe-t-il au niveau de la double hélice d’ADN et qu’est-ce qui met en place les différents éléments protéiques avec tous ces échafaudages moléculaires dont une bonne part sert aux communications ? Des principes physiques à invoquer ? Une logique moléculaire déterminée par une ontologie de la matière ?

L’autre grande question sur le vivant conduit ainsi à interroger la matière et les descriptions physiques disponibles dans les trois champs théoriques que sont la mécanique quantique, la physique statistique et cosmologie. Il faut concevoir la vie comme un état spécifique de la manière, ni gazeux, ni liquide, ni solide, mais une sorte de mixte « animé » qui peut interagir avec ces trois états. L’os et la carapace c’est du solide, le milieu intracellulaire fait appel à l’eau et les interfaces avec le milieu permettent des échanges gazeux. Mais la vie dépasse ces trois états. Il faut trouver la « bonne physique » qui explique l’énigme de la vie et c’est une question qui mérite quelques recherches. La cosmonadologie quantique suggère l’introduction de l’ordre gravito-quantique et de la téléologie.

On comprend que les grandes questions sur l’évolution ne peuvent être posées en contournant les grandes questions sur le vivant. Ces choses étant dites, il reste une question non pas d’ordre ontologique mais épistémologique. Est-il nécessaire de poser ces questions sur la vie et son évolution ? La recherche moderne se développe avec ses savoirs, méthodes et instruments, avec des résultats qui ne cesseront jamais et sans qu’il soit nécessaire d’expliquer le vivant, pour peu que l’on combine différents mécanismes dans un discours cohérent. Ce dispositif étant alors une sorte de grille théorique amenée à s’étendre au fur et à mesure que les éléments nouveaux seront découverts. De plus, cette grille sert d’éclairage pour aller « pêcher » les nouvelles pièces du puzzle. Le domaine des mécanismes est sans limites. Il se peut néanmoins que ces pièces fassent l’objet de nouvelles hypothèses, dévoilant une sorte de sémantique moléculaire en œuvre, avec les réseaux protéiques et les messagers épigénétiques.

Faisons maintenant un point sur la situation. En premier lieu, les moyens. Même s’ils ne sont pas légion, des savants s’affairent pour examiner ces questions, non cruciales à moyen terme (pour la recherche en vitesse de croisière), portant sur la logique et la compréhension du vivant. Citons par exemple Paul Davies ou Gennaro Auletta. En second lieu, envisageons les relations entre les théoriciens du vivant et les expérimentateurs. Les deux domaines peuvent se nourrir l’un l’autre ; plaidons alors pour un rapprochement entre ce que j’appelle le domaine du génie et le domaine de l’ingénieur.

Pour clore cette présentation sommaire du projet de grande théorie de l’évolution, un avis personnel. En l’état actuel des connaissances, le succès de cette théorie paraît bien loin tant la compréhension complète du vivant nous échappe. Il faut savoir trier dans cette masse de données et la tâche s’avère plus redoutable que la combinaison de la physique quantique et la cosmologie. Les quelques frémissements constatés dans la littérature scientifique ne permettent pas d’anticiper un aiguillage nouveau en matière de biologie et d’évolution, même si quelques chercheurs empruntent les voies pour trouver des modèles alternatifs. La physique est plus près d’un basculement que la biologie. Mais l’un ne se fera pas sans l’autre. Le nouveau paradigme s’organise autour de l’information, de la complexité et de l’ordre lié aux informations reçues et mémorisées. Ce paradigme s’applique en physique et convient parfaitement aux sciences du vivant. En quelques mots, l’expérience, les informations reçues, interprétées, sélectionnées, mémorisées et ordonnées.