L'évolution est le processus qui catalyse les changements génétiques au sein d'une population d'organismes. Par exemple, une espèce d'algue peut modifier ses protéines absorbant la lumière du vert au rouge pour lui permettre de prospérer plus efficacement dans les eaux plus profondes. Mais le changement visible dans les caractéristiques des algues est le reflet d'un changement dans la fréquence globale de gènes spécifiques dans la population. En termes techniques, c'est ce qu'on appelle la fréquence allélique. Ainsi, un changement évolutif ne peut pas se produire sans changements dans la fréquence des allèles, tandis qu'un changement dans la fréquence des allèles est une indication que l'évolution se produit.
Phénotype et génotype
Le phénotype fait référence à l'ensemble des traits physiques et comportementaux observables d'un organisme. Bon nombre de ces traits sont des expressions directes de l'ADN d'un organisme, appelé génotype. Bien que certains éléments du phénotype soient déterminés par l'interaction des génotypes d'un organisme avec l'environnement, d'une manière ou d'une autre, le phénotype est lié au génotype.
Le génotype d'un organisme spécifique consiste en un ensemble d'instructions génétiques pour la construction de protéines. Ces instructions sont généralement une sorte de sac mélangé. Par exemple, une algue verte peut également avoir de l'ADN qui dirige la synthèse des protéines rouges. Mais d'autres gènes pourraient désactiver le gène de la protéine rouge, ou peut-être qu'il y a juste beaucoup plus de protéines vertes que de protéines rouges. Ainsi, un organisme particulier pourrait avoir un génotype vert fort et un génotype rouge faible.
Génétique des populations
Bien que l'évolution soit entraînée par l'interaction de l'environnement avec un seul organisme, un seul organisme ne peut pas évoluer. Seules les espèces peuvent évoluer. Les généticiens examinent donc la distribution globale du phénotype et du génotype au sein d'une population. De nombreux mélanges différents sont possibles.
Par exemple, une population d'algues vertes pourrait être verte parce qu'elle n'a que des gènes pour fabriquer des protéines vertes. Mais ils pourraient aussi être verts parce qu'ils ont des gènes pour les protéines vertes et les protéines rouges, mais ils ont un autre gène qui indique que les protéines rouges doivent être décomposées juste après leur fabrication. Ainsi, le gène responsable de la fabrication des protéines de couleur peut être soit "vert" soit "rouge". Les deux choix sont appelés allèles, et un mesure de la constitution génétique de l'espèce est donnée par la fréquence des allèles parmi tous les organismes de la espèce.
Équilibre
Imaginez un étang de quelques pieds de profondeur avec des algues qui poussent partout. Les algues près de la surface ont beaucoup de lumière jaune que leur protéine verte absorbe très bien. Mais les algues qui dérivent plus bas n'ont pas beaucoup de lumière jaune - l'eau absorbe le jaune et laisse passer plus de lumière bleuâtre, de sorte que les algues plus profondes ont besoin de protéines rouges pour bien fonctionner à de plus grandes profondeurs. Si vous deviez échantillonner les algues à la surface, les plus saines seraient vertes, tandis que les algues les plus saines sous la surface seraient rouges. Mais les algues se reproduisent toutes les unes avec les autres, donc le pourcentage de gènes de protéines vertes et rouges serait assez stable de génération en génération. La stabilité de la fréquence allélique est décrite par le principe de Hardy-Weinberg.
Changer
Imaginez maintenant qu'il y a une année de fortes tempêtes. Les algues de l'étang débordent des berges et se répandent dans les étangs voisins. L'un des étangs voisins est très peu profond et l'autre est beaucoup plus profond. Dans l'étang peu profond, le gène de la protéine rouge n'est pas utile, donc les algues à protéine verte plus pures réussissent. Cela aura tendance à chasser le gène de la protéine rouge du pool génétique, c'est-à-dire que cela réduira la fréquence allélique du gène de la protéine rouge. L'inverse peut se produire dans l'étang profond. Dans les eaux profondes, la protéine verte n'est d'aucune aide. La différence de profondeur des algues vertes et rouges peut entraîner la diminution des gènes de protéines vertes dans la population d'algues qui ne s'approche jamais de la surface pour se reproduire. La fréquence allélique change en réponse à la pression environnementale: l'évolution est à l'œuvre.
