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Comment
procède l'évolution des formes vivantes ? Par sélection
des variations les mieux adaptées, répond la théorie
synthétique de l'évolution. Pour le paléontologue
Jean Chaline, cette vision est devenue insatisfaisante, car trop restrictive.
Elle doit inclure les découvertes récentes de la biologie
du développement, notamment l'existence des homéogènes
(ou gène Hox) régulant la chronologie d'expression des autre
gènes et la forme du développement embryonnaire. En compagnie
de physiciens et d'économistes, Jean Chaline tente par ailleurs
de formaliser des lois plus générales d'évolution
périodique des phénomènes complexes, applicables
à l'univers, à la vie et aux sociétés. Entretien
avec un visionnaire.
Depuis
bientôt quarante ans, vous étudiez la population des rongeurs
quaternaires, notamment des campagnols. De très nombreuses données
quantitatives ont été accumulées. Avez-vous pu en
extraire un modèle évolutif ?
Jean Chaline : j'ai
pu montré en étudiant les campagnols que l'évolution
graduelle existait bien à l'intérieur d'une lignée
comme celle des rats-taupiers d'Europe (Mimomys) ou d'Amérique
(Ondatra). Mais les changements majeurs entre espèces se font par
de sauts, par des discontinuités génétiques qui se
matérialisent parfois de façon couplée, mais qui
sont plus généralement découplées (différence
homme-singe en particulier) au niveau du développement et de la
morphologie.
J'ai proposé - sans aucun succès à cause de la pensée
gouldienne unique en cours - de modifier le modèle des "équilibres
ponctués" de Gould et Eldredge en un modèle des équilibres
et déséquilibres (évolution graduelle liée
à l'environnement) ponctués par les phénomènes
de spéciation. Mais on m'a refusé une note à Nature
(une simple réponse) sur le sujet, après une note de Gould
vantant son modèle généralisant abusivement les ponctuations…
sans prendre en compte les vrais exemples de gradualismes dûment
démontrés (campagnols et ammonites).
En fait les systèmes en général évoluent par
des "sauts discrets" et graduellement, mais à des échelles
différentes… Cela a tout de même été publié
dans les Compte-rendus de l'Académie des Sciences et Quaternary
International…
On
annonce régulièrement la "crise" ou le "dépassement"
de la théorie darwinienne de l'évolution. Mais les alternatives
proposées (neutralisme de Kimura, ponctuationnisme de Gould-Eldredge
dont vous venez de parler, crypto-créationnisme de Denton) n'offrent
pas de modèles solides. Vous-même, comment vous situez par
rapport à la synthèse évolutionnaire d'inspiration
néo-darwinienne ?
Jean Chaline : à
mon avis, le stade de la théorie synthétique (1930-47) est
complètement dépassé à cause de la découverte
de l'ADN, de la biologie du développement et des hétérochronies
qui lui sont liées. Ces nouvelles approches montrent que pour passer
d'un plan d'organisation mouche à celui d'un vertébré,
il ne faut faire intervenir que 4 gènes "Hox" antagonistes,
et non des milliers, voire des millions de mutations toujours triées
dans le même sens par la sélection naturelle, comme le postulait
la théorie synthétique des années quarante.
La "Hox connection" remet en cause la plupart des concepts de
la théorie synthétique, dont il ne reste plus grand chose
d'original. La sélection naturelle joue un grand rôle de
tri des innovations. Cela n'empêche pas la contingence et le hasard
de jouer eux aussi, au contraire, mais pas comme le pensait J. Monod de
façon absolu ! Le hasard est contraint. La théorie neutraliste
intervient, le ponctualisme doit être aussi intégré,
mais à leur place, à leur échelle repective. Ici
intervient un nouveau concept majeur, celui de l'organisation hiérarchique
du vivant, avec toutes ses échelles où apparaissent des
propriétés différentes, imprévisibles par
l'analyse du niveau sou-jacent ! Quant à l'adaptation considérée
comme le moteur de l'évolution, la biologie du développement
montre par exemple que la main à 5 doigts n'est pas une adaptation
graduelle (graduaptation), mais un effet secondaire du gène "shh"
qui conditionne aussi le système nerveux et le tube digestif (voir
à ce sujet les travaux de l'équipe de Dubloule)! J'ai développé
ces idées dans un livre intitulé Les horloges du vivant.
Mais la "pensée unique" néo-darwinienne refuse
de voir les nouvelles réalités et ne se pose surtout pas
de question.
Ce n'est pas la fonction qui crée l'organe, comme le pensait Lamarck.
Ce n'est pas l'adaptation (sélection naturelle) qui façonne
l'organe, comme l'estimait la théorie synthétique (sauf
dans le cas des "graduaptations", c'est-à-dire des adaptations
graduelles d'un caractère). C'est le nouvel organe, apparu par
mutation (saltaptation), qui permet une nouvelle fonction - à condition
que la sélection naturelle lui donne son label de survie !
Par contre, je rejette totalement les approches de Denton qui est un créationniste
incompétent en paléontologie… J'ai écrit un roman
scientifique anticréationniste, Opération Adam, sous le
pseudonyme de Ivan Petrovitch C. où je présente les arguments
des deux camps…
Depuis
D'Arcy Thompson jusqu'à René Thom, beaucoup de chercheurs
se sont penchés sur les constantes ou ruptures morphologiques de
l'évolution et, plus généralement, sur la géométrie
du vivant. Avez-vous une dette vis à vis de cette lignée
scientifique ? Quels sont selon vous ses principaux apports ?
Jean Chaline : en ce qui concerne les ruptures morphologiques, la première étape a été de tenter de quantifier les différences morphologiques, ce qui se fait maintenant très bien avec la morphologie géométrique. D'Arcy Thomson et R. Thom ont été des précurseurs dans ce domaine… où ils ont présenté des données empiriques descriptives. Mais ils ont été peu suivis en raison du manque de formation des jeunes chercheurs. Comme disait justement Thom, prédire n'est pas expliquer !
Vous
avez tenté de dresser un modèle probabiliste d'évolution,
capable notamment de prédire certains sauts macro-évolutifs.
Quelles en sont les principales conclusions (notamment pour l'espèce
humaine) ? Possède-t-on suffisamment d'archives paléontologiques
pour alimenter ce modèle et réduire au minimum le "bruit"
de ses incertitudes ?
Jean Chaline : j'ai
travaillé à ce sujet avec Laurent Nottale, astrophysicien
à Meudon. Il a proposé la théorie de la relativité
d'échelle, qui relie la théorie de la relativité
générale à celle des quanta en introduisant les échelles
dans les équations (toujours cette question d'échelle !).
Pierre Grou (économiste) s'est associé à notre réflexion.
Nous avons recherché les points communs aux systèmes univers,
vie et sociétés… Or, en 1991, avec Jacques Dubois (Institut
de Physique du Globe), j'avais montré que les apparitions et extinctions
d'espèces chez les campagnols se faisaient en suivant des lois
de puissance (méthode de la poussière de Cantor), ce qui
impliquait l'existence de structures fractales.
C'est pourquoi j'ai proposé en 1996 à Nottale de rechercher
si les dates d'apparition des grands plans d'organisation des primates
(simiens, cercopithèques, grands singes, australopithèques
et hommes) ne suivaient pas de telles lois.
Nottale venait de recevoir un travail de D. Sornette (physicien à
Nice) sur l' "invariance d'échelle discrète" s'exprimant
lors des phénomènes critiques (passage de la glace à
l'eau par exemple) selon des lois log-périodiques. Il a essayé
cette loi que D. Sornette avait appliqué au tremblement de terre
de Kobé et aux krachs boursiers et, curieusement, de façon
totalement insoupçonnée, les dates données s'alignaient
selon une loi log-périodique d'accélération…
Nous avons testé cette loi sur les rongeurs en général
(la moitié des mammifères) où apparaît d'abord
une décélération, puis une accélération
; sur les échinodermes, où se réalise une décélération
; sur les grands événements de la vie, avec toujours une
accélération. Un essai sur les dinosaures d'après
les données américaines les plus précises montre
également une accélération chez les sauropodes et
les théropodes.
Nous avons montré que dans cette loi, le temps critique où
le phénomène atteint son paroxysme ne correspond pas à
la période d'extinction, mais à celle probable de la perte
des capacités d'évolution qui le fragilise à l'occasion
d'un futur changement d'environnement. Nous venons de le tester sur le
développement embryologique humain avec une décélération
depuis la fécondation…
Le problème qui se pose est celui de trouver des "cladogrammes"
les plus crédibles, ce qui est difficile en raison du manque de
rigueur de certains collègues pour identifier les apomorphies.
De plus, il faut des événements datés avec la meilleure
précision possible. C'est pourquoi les exemples sont si rares et
que nous sommes preneurs.
Nous avons testé honnêtement les biais possibles et tous
ont été rejetés avec une forte probabilité…
On
accuse parfois le darwinisme d'être déterministe. Il semble
que vous ajoutiez une dimension supplémentaire en faisant l'hypothèse
d'un "déterminisme chaotique", de nature fractale. Aboutirons-nous
à un "hyperdéterminisme" bio-physique ?
Jean Chaline : ce qui
a beaucoup frappé certains collègues paléontologues
(pas les physiciens, matheux et chimistes enthousiastes), notamment ceux
qui ont mal accueilli cette approche, c'est le fait d'introduire du déterminisme
dans ce qui leur paraissait se faire au hasard.
Or cette critique relève uniquement de leur culture limitée
dans ce domaine. Il y a deux formes de hasard selon Mandelbrot, le "hasard
bénin" du mouvement brownien, qui s'exprime selon une courbe
de Gauss, et le "hasard sauvage" de Lévy, qui s'exprime
par des lois de puissance comme celle utilisée par Sornette. Notre
loi est une loi du hasard ! Donc leur critique passe à la trappe
ubuesque…
La pensée unique existe à un état que je ne soupçonnais
pas dans toutes les disciplines et il est très difficile d'introduire
des idées nouvelles qui remettent en cause des idées reçus,
si rassurantes…
La mauvaise qualité des archives paléontologiques est bien
connue, mais ce que ne savent pas nos collègues, c'est qu'il suffit
de trois points de la courbe pour l'établir et définir le
point critique Tc qui caractérise la lignée considérée.
C'est extraordinaire. C'est-à-dire que la loi est si "structurante"
(il s'agit d'une loi de structuration) qu'elle s'impose même avec
des données moyennes ! Le bruit de fond des incertitudes est pris
en compte et ne trouble pas le résultat. Un collègue a proposé
d'autres caractères et dates pour les primates. Or, la loi log-périodique
obtenue avec ses données est la même que le nôtre,
car ses autres choix entrent dans la variabilité des données
des plans d'organisation retenus.
Nous avons appliqué la même loi à l'évolution
économique, puisqu'elle s'applique aux krachs, et nous avons conclu
(selon des "prédictions probabilistes") que le système
économique actuel s'effondrerait vers 2080 (plus ou moins 30 ans).
Voilà qui devrait rassurer José Bové, mais a fait
réagir bien des collègues !
Un physicien, Diogo Queiros Condé, qui faisait un post-doc à
Cambridge sur la turbulence, a retrouvé notre loi dans ces phénomènes.
Etonnant, non ? C'est-à-dire qu'il s'agit vraisemblablement d'une
loi universelle s'appliquant aux "systèmes évolutifs
temporels de type critique". Et l'évolution des espèces
s'y intègre.
Nous avons publié le livre les "arbres de l'évolution"
pour montrer la première étape de notre approche. Actuellement,
nous poursuivons notre effort et nous avons trouvé une explication
de ces lois log-périodiques, ce sera l'objet d'un prochain livre.
Le darwinisme est déterministe à certaines échelles,
et pas à d'autres… Raison de plus pour accepter l'idée que
nous sommes dans un nouveau stade de la théorie synthétique,
quelque soit le nom qu'on lui donne.En fait, on passe d'un stade à
l'autre tous les 50 ans environ (Lamarck:1809; Darwin:1859; mutationnisme:
1900-1910: théorie synthétique: 1930-40). Mais l'orthodoxie
se défend bec et ongles…
On ne peut donc pas dire que nous introduisons un hyperdéterminisme.
En fait, il s'agit de l'extension de l'application des lois physiques
non-linéaires au domaine de l'évolution du vivant, qui suit
les mêmes lois physiques que l'inorganique, selon les échelles.
Comment
décririez-vous l'émergence récente de l'espèce
humaine (ou des espèces humaines, si l'on prend en compte la floraison
des phylum depuis 3 millions d'années) ? Y a-t-il eu selon vous
un élément déterminant dans cette apparition ?
Jean Chaline : en ce qui concerne l'évolution humaine j'ai proposé un modèle alternatif à celui de l' "East-side story" de Coppens : l'Inside Story (à cause du rôle majeur de la génétique, de la biologie du développement et de ses altérations ou hétérochronies). Le modèle de Coppens est démenti par toutes les données scientifiques, aussi bien génétiques, que dévelopementales, et même climatiques, puisque ce n'est pas la Vallée du Rift qui détermine le climat de l'Afrique, mais la convergence intertropicale ou équateur météorologique, comme l'a montré Hadley en 1735. Si la théorie de Coppens était vraie, selon laquelle la bipédie humaine résulterait de l'apparition des savanes en Afrique, toutes les espèces qui vivent dans les savanes devraient alors être bipèdes !
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Entretien paru dans Dossier BioSciences,
11, mai juillet 2002.
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