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Les animaux ont-ils évolué à partir des plantes ?


Les animaux ont-ils évolué à partir des plantes ? Les ancêtres des animaux avaient-ils des chloroplastes dans leurs cellules ?


Voir cet article « Estimations du temps de divergence pour l'histoire ancienne des phyla des animaux et l'origine des plantes, des animaux et des champignons » pour plus d'informations sur les estimations de divergence (je ne sais pas s'il existe des articles plus récents sur ce sujet).

Les plantes, les animaux et les champignons sont des eucaryotes, distincts des eubactéries et des archaebactéries, qui sont des procaryotes. La différence réside dans la composition de la cellule, en particulier un noyau contenu dans une membrane pour les eucaryotes, ainsi que d'autres organites liés à la membrane, par ex. chloroplastes. Ils partagent tous un ancêtre commun, selon cet article, qui divise 1,576 Bya (il y a un milliard d'années) +/- 88 Mya (bien qu'il indique que les relations ne sont pas résolues - il est souvent difficile de résoudre des relations si profondes dans un arbre). Ils forment des groupes distincts connus sous le nom de Royaumes selon la classification biologique basée sur Linné ; les Champignons, Plantae et Animalia. Ainsi, pour répondre à votre question, non, les animaux n'ont pas évolué à partir des plantes.

Les plantes ont des chloroplastes dans leurs cellules, qui fournissent la capacité de produire de l'énergie via la photosynthèse. On pense que le chloroplaste résultait d'une relation symbiotique entre les premières plantes et une cyanobactérie en ce sens qu'elles dépendaient toutes les deux l'une de l'autre pour leur survie et ont donc coévolué. Les animaux ne contiennent pas de chloroplastes et contiennent à la place un organite appelé mitochondrie (bien que la plupart des plantes aient également des mitochondries), qui aurait également été un endosymbionte bactérien, probablement lié aux rikettsias.

Les protistes contiennent également des chloroplastes. Les protistes sont intermédiaires entre les trois groupes et ont été notoirement difficiles à classer, étant placés dans un quatrième royaume, les protozoaires, bien que ce groupe ait été contesté. Le système actuel de Cavalier-Smith a été proposé en 2004 et classe la vie en 6 royaumes.

On pense que les chloroplastes ont évolué à partir d'un seul événement endosymbiotique chez Archaeplastida, bien qu'il existe des preuves suggérant certains événements endosymbiotiques secondaires. Consultez ce document pour plus d'informations; la figure 1 montre les relations entre les différents groupes et les événements endosymbiotiques. Les Opisthokonts sont à l'origine des royaumes Fungi et Animalia.


Non. Les animaux forment le règne Animalia (ou Metazoa) qui est distinct du règne Plantae.

Les deux ont évolué indépendamment des eucaryotes unicellulaires.

En fait, les animaux sont plus étroitement liés aux champignons qu'aux plantes.


Les animaux ont-ils évolué à partir des plantes ? - La biologie

Évolution végétale et animale

L'histoire de l'évolution animale

Pour beaucoup de gens, les animaux sont peut-être les êtres vivants les plus familiers et les plus intéressants. C'est peut-être parce que nous sommes nous-mêmes des animaux. En tant que tels, nous avons un certain nombre de caractéristiques communes avec tous les organismes placés dans le règne animal, et ces caractéristiques communes indiquent que nous avons une histoire évolutive partagée.

Tous les animaux et les plantes sont classés comme eucaryotes multicellulaires : leur corps est composé d'un grand nombre de cellules, et l'examen microscopique de ces cellules révèle qu'elles contiennent un noyau et un certain nombre d'autres organites . Par rapport aux organismes procaryotes tels que les bactéries, les plantes et les animaux ont une origine évolutive relativement récente. Les preuves ADN suggèrent que les premiers eucaryotes ont évolué à partir des procaryotes, il y a entre 2500 et 1000 millions d'années. C'est-à-dire que les eucaryotes en tant que taxon date de l'ère protérozoïque, la dernière ère du précambrien. Les fossiles d'organismes unicellulaires simples et multicellulaires plus complexes se trouvent en abondance dans les roches de cette période. En fait, le nom "Protérozoïque" signifie "début de la vie".

Les plantes et les animaux doivent leurs origines à endosymbiose , un processus où une cellule en ingère une autre, mais pour une raison quelconque, ne parvient pas à la digérer. La preuve en est dans le fonctionnement de leurs cellules. Les plantes et les animaux reposent sur des structures appelées mitochondries libérer de l'énergie dans leurs cellules, en utilisant respiration aérobie produire la molécule porteuse d'énergie ATP . Il existe de nombreuses preuves que les mitochondries ont évolué à partir de bactéries aérobies libres : elles ont la taille des cellules bactériennes qu'elles divisent indépendamment de la cellule par fission binaire ils ont le leur génome sous la forme d'une seule molécule d'ADN circulaire, leur ribosomes sont plus similaires à ceux des bactéries qu'aux ribosomes trouvés dans le cytoplasme des cellules eucaryotes et, comme les chloroplastes, ils sont entourés d'une double membrane, comme on pourrait s'y attendre s'ils dérivent de cellules bactériennes englouties par une autre cellule.

Comme les plantes, les animaux ont évolué dans la mer. Et c'est là qu'ils sont restés pendant au moins 600 millions d'années. En effet, en l'absence d'une couche d'ozone protectrice, la terre était baignée de niveaux mortels de rayonnement UV. Une fois que la photosynthèse avait suffisamment élevé les niveaux d'oxygène atmosphérique, la couche d'ozone s'est formée, ce qui signifie qu'il était alors possible pour les êtres vivants de s'aventurer sur la terre.

La plus ancienne preuve fossile d'animaux multicellulaires, ou métazoaires , sont des terriers qui semblent avoir été créés par des organismes lisses ressemblant à des vers. De telles traces fossiles ont été trouvées dans des roches de Chine, du Canada et d'Inde, mais elles nous en disent peu sur les animaux qui les ont fabriquées en dehors de leur forme de base.

Entre 620 et 550 millions d'années (au cours de la période vendienne), des animaux multicellulaires relativement grands, complexes et à corps mou apparaissent pour la première fois dans les archives fossiles. Bien que présent dans plusieurs localités du monde, ce groupe particulier d'animaux est généralement connu sous le nom de faune d'Ediacara, d'après le site australien où ils ont été découverts pour la première fois.

Les animaux d'Ediacaran sont déroutants en ce qu'il y a peu ou pas de preuves de parties dures du squelette, c'est-à-dire qu'il s'agissait d'organismes au corps mou, et bien que certains d'entre eux aient pu appartenir à des groupes qui survivent aujourd'hui, d'autres ne semblent pas avoir de relation avec les animaux. nous savons. Bien que de nombreux organismes édiacariens aient été comparés aux méduses ou aux vers modernes, ils ont également été décrits comme ressemblant à un matelas, avec des parois extérieures dures autour de cavités internes remplies de liquide - un peu comme une éponge.

En tant que groupe, les animaux Ediacaran avaient une apparence plate et matelassée et beaucoup présentaient une symétrie radiale. Ils variaient en taille de 1 cm à > 1 m et ont été classés en trois groupes principaux sur la base de leur forme : discoïde, fronde ou ovale-allongé. La grande variété d'animaux édiacariens est importante, car elle suggère qu'il doit y avoir eu une longue période d'évolution avant leur première apparition dans les archives fossiles.

L'« explosion » cambrienne et les schistes de Burgess

Les animaux édiacariens disparaissent des archives fossiles à la fin du Vendien (il y a 544 millions d'années). A leur place on trouve des représentants de presque tous les phylums modernes reconnus aujourd'hui : éponges, méduses et coraux, vers plats, mollusques, annélide les vers, les insectes, les échinodermes et les cordés, ainsi que de nombreux phylums « inférieurs » tels que les vers némertiens. Ces organismes "modernes" apparaissent relativement rapidement à l'échelle des temps géologiques, et leur apparition abrupte est souvent décrite comme "l'explosion cambrienne". Je continue de prendre les choses entre parenthèses parce que c'est intéressant, pertinent et mémorable

L'un des assemblages les plus célèbres de fossiles cambriens provient des schistes de Burgess en Colombie-Britannique. Les roches des schistes de Burgess se sont déposées au Cambrien moyen, alors que "l'explosion" était déjà en cours depuis plusieurs millions d'années. Ils contiennent des animaux familiers tels que des trilobites, des mollusques et des échinodermes, mais aussi la première apparition de brachiopodes, et quelques animaux étranges, par ex. Opabinie, qui peut avoir appartenu à des embranchements éteints. Même un premier accord, Pikaia, a été trouvé dans cet assemblage fossile.

Les fossiles des schistes de Burgess sont importants, non seulement pour leurs preuves d'une variété précoce parmi les formes animales, mais aussi parce que les parties molles des animaux et leur corps dur (c'est-à-dire l'animal entier) sont préservés, et les animaux qui étaient entièrement à corps mou. La préservation des organismes à corps mou est rare et, dans ce cas, semble s'être produite lorsque les animaux ont été rapidement enfouis dans une coulée de boue dans des eaux profondes et anaérobies, où il y avait peu de pourriture bactérienne. Avant la découverte de cet assemblage fossile, au début du 20e siècle, il n'y avait aucune preuve d'animaux à corps mou du Cambrien (rappelez-vous que c'était avant la découverte de la faune d'Ediacaran).

Ces fossiles fournissent également de bonnes preuves d'animaux prédateurs (par exemple Anomalocaris ), et donc de relations prédateurs-proies complexes. Ils donnent également un aperçu de la façon dont l'évolution a pu progresser relativement tôt dans l'histoire des animaux multicellulaires, et en fait, certains auteurs considèrent le Cambrien comme une période d'« expérimentation » et de diversité extrêmes.

Qu'est-ce qui a causé l'« explosion » cambrienne ?

La cause de la prolifération des formes animales au Cambrien est un sujet de débat considérable parmi les scientifiques. Certains soulignent l'augmentation des niveaux d'oxygène atmosphérique qui a commencé il y a environ 2000 millions d'années, soutenant un taux métabolique plus élevé et permettant l'évolution d'organismes plus grands et de structures corporelles plus complexes. La chimie océanique modifiée aurait joué un rôle ici, permettant pour la première fois le développement de parties dures du corps telles que les dents et les squelettes de soutien à base de carbonate de calcium (CaCO3) et soutenant également des niveaux plus élevés de production primaire en raison de concentrations accrues de phosphates et de nitrates. L'extinction massive qui a marqué la fin de la période vendienne aurait ouvert des niches écologiques que les nouveaux animaux ont exploitées, tout comme les changements d'habitat provoqués par la dérive des continents.

Les facteurs génétiques étaient également cruciaux. Des recherches récentes suggèrent que la période précédant l'explosion cambrienne a vu l'évolution progressive d'une « boîte à outils génétiques » de gènes (les gènes homeobox ou « hox ») qui régissent les processus de développement. Une fois assemblé, ce kit d'outils génétiques a permis une période sans précédent d'expérimentation évolutive - et de compétition. De nombreuses formes observées dans les archives fossiles du Cambrien ont disparu sans laisser de trace. Le changement évolutif futur se limitait alors à agir sur les plans corporels qui subsistaient.

Récemment, de nombreux scientifiques ont commencé à se demander si l'explosion cambrienne était un événement réel, ou un reflet de l'inégalité de cet ancien enregistrement fossile. Les données génétiques suggèrent que les animaux multicellulaires ont évolué il y a environ 1 000 millions d'années, ce qui est soutenu par des embryons fossiles provenant de roches en Chine qui remontent à 600 millions d'années. Ces embryons sont plus complexes que ceux d'organismes simples tels que les éponges et les méduses, ce qui suggère que les animaux multicellulaires doivent avoir évolué beaucoup plus loin dans le temps. De plus, les trilobites constituaient un groupe très diversifié même au début du Cambrien, et certains scientifiques suggèrent que cela indique que le groupe des arthropodes doit avoir une origine évolutive beaucoup plus précoce.

Quelles que soient leurs origines, les animaux peuvent s'être aventurés sur terre au début du Cambrien. Auparavant, les scientifiques pensaient que les animaux n'avaient commencé à coloniser la terre qu'au Silurien (il y a 440 à 410 millions d'années). Cependant, la découverte en 2002 des empreintes d'animaux qui se sont précipités sur les dunes de sable il y a environ 530 millions d'années a changé cette vision. Ces animaux étaient des arthropodes et ressemblaient à des mille-pattes de la taille d'écrevisses. Ils ne vivaient probablement pas sur terre, mais venaient plutôt à terre pour s'accoupler ou échapper aux prédateurs. A cette époque, les seules plantes terrestres semblent avoir ressemblé à des mousses.

Les animaux ont continué à se diversifier dans les mers de l'Ordovicien (il y a 505 à 440 millions d'années). Il s'agissait principalement d'invertébrés, y compris les graptolites, qui étaient des colonies ramifiées en forme de bâton de petits animaux, ainsi que des brachiopodes , trilobites, céphalopodes , coraux, crinoïdes et conodontes . Nous plaçons maintenant les conodontes avec les cordés, mais pendant longtemps ils n'étaient connus que par leurs dents minuscules, mais très communes.

En termes de nombre d'espèces, les invertébrés étaient de loin les animaux ordoviciens les plus communs - comme ils le sont encore aujourd'hui. Cependant, des membres d'un autre taxon évoluaient également dans les mers ordoviciennes. C'étaient les poissons.

Comme les conodontes, les poissons sont membres de la accord phylum car ils présentent certaines caractéristiques déterminantes : une tige dorsale raidissante appelée notochorde, un cordon nerveux dorsal, des fentes branchiales pharyngées et une queue qui s'étend au-delà de l'anus. Cependant, les poissons sont placés dans le sous-embranchement des Vertébrés, car ils présentent également le développement de caractéristiques squelettiques telles qu'une colonne vertébrale, un crâne et des os des membres.

Tous les groupes de poissons modernes n'étaient pas représentés dans les océans de l'Ordovicien. A cette époque, seul le poisson sans mâchoire avait évolué à partir d'un ancêtre chordé. Les requins et leurs parents et deux groupes éteints, les placodermes (qui avaient des plaques osseuses couvrant leurs têtes) et le acanthodiens (les premiers vertébrés à mâchoires connus, avec un squelette de cartilage) ont fait leur apparition au Silurien. Cependant, ni les requins ni les agnathans ne sont devenus communs jusqu'au Dévonien. Les deux autres lignées vivantes, les à nageoires rayonnées (par exemple la carpe et le kahawai) et le à nageoires lobées les poissons (par exemple le poisson-poumon et le cœlacanthe), ont évolué au cours de la période dévonienne.

Les Agnathans, ou poissons sans mâchoire, étaient les premiers poissons : un excellent fossile de Haikouichthys ercaicunensis remonte à environ 530 millions d'années, au Cambrien. Auparavant, les premiers agnathans connus étaient datés d'environ 480 millions d'années. Les Agnathans ont traditionnellement été placés avec les vertébrés en raison de la présence d'un crâne, bien que les formes modernes telles que la myxine n'aient pas de colonne vertébrale. Les premiers agnathans étaient Ostracodermes. Ils se nourrissaient de fond et étaient presque entièrement recouverts de plaques de blindage. Lorsque les requins et les poissons osseux ont commencé à évoluer, il y a environ 450 millions d'années, la plupart des ostracodermes ont disparu. Seule la lignée qui a produit les myxines et les lamproies modernes a survécu.

Les poissons ont continué à évoluer pendant la période silurienne (il y a 440 à 410 millions d'années). Dans le même temps, certains groupes de plantes et d'animaux ont fait un grand pas en colonisant la terre pour la première fois. Nous ne savons pas pourquoi cette avancée s'est produite, mais elle était probablement le résultat de la compétition dans les écosystèmes marins, ainsi que de la possibilité d'échapper aux prédateurs et de la disponibilité de nouvelles niches terrestres.

Les arthropodes, qui s'étaient aventurés temporairement sur terre 100 millions d'années plus tôt, ont été les premiers animaux à devenir des colons plus permanents. Des empreintes fossiles faites dans les plaines sablonneuses entourant des lacs temporaires datant d'environ 420 millions d'années ont été trouvées en Australie occidentale.

Les arthropodes étaient pré-adapté à la vie sur terre. Au moment où ils ont débarqué, ils avaient déjà développé des corps plus légers et des jambes minces et fortes qui pouvaient les soutenir contre l'attraction de la gravité. Leur extérieur dur exosquelettes fournissait une protection et aiderait à retenir l'eau, bien que le développement d'une cuticule cireuse et imperméable soit nécessaire pour une conservation efficace de l'eau.

Les araignées, les mille-pattes et les acariens étaient parmi les premiers animaux terrestres. Certains d'entre eux étaient des géants : le plus grand était Slimonia, la taille d'un homme et un parent des scorpions. Cet animal était encore trop gros et trop lourd et les pattes trop petites pour s'aventurer sur la terre ferme pendant un certain temps. Ils vivaient donc dans des environnements marins marginaux (deltaïques).

Problèmes rencontrés lors de l'emménagement

Ces premiers animaux terrestres ont dû résoudre les mêmes problèmes auxquels les plantes étaient confrontées lorsqu'elles se sont déplacées vers la terre : conservation de l'eau, échanges gazeux, reproduction et dispersion, et le fait que l'eau ne les soutenait plus contre l'attraction de la gravité. Comme les plantes, les animaux ont développé des couches externes imperméables, des systèmes d'échange de gaz internes, des modes de reproduction sans eau et des systèmes de soutien solides ( endosquelettes et exosquelettes) qui leur permettaient de se déplacer sur terre. N'oubliez pas que tous les taxons d'animaux n'ont pas réussi à résoudre ces problèmes de la même manière.

L'évolution des amphibiens

Au Dévonien, deux grands groupes d'animaux dominaient la terre : le tétrapodes (vertébrés terrestres à 4 pattes) et les arthropodes, y compris les arachnides et les insectes aptères. Les premiers tétrapodes ont été amphibiens , tel que Ichthyostega, et étaient étroitement liés à un groupe de poissons connus sous le nom de poissons à nageoires lobées, par ex. Eusthénoptéron . Autrefois considéré comme éteint, le cœlacanthe est un représentant vivant de ce groupe.

Eusthénoptéron avait un certain nombre de exaptations qui le pré-adaptait à la vie sur terre : il avait des membres (avec des doigts) qui lui permettaient de se déplacer au fond des piscines, des poumons - ce qui signifiait qu'il pouvait avaler de l'air à la surface, et les débuts d'un cou. Ce dernier point est important car un prédateur terrestre ne peut pas compter sur le courant d'eau pour apporter de la nourriture dans sa bouche, mais doit bouger la tête pour attraper une proie. Et les os dans Eusthénoptéronles nageoires de sont presque identiques à celles des membres des premiers amphibiens, un exemple de homologie .

Ichthyostegale crâne de était presque identique à celui du poisson à nageoires lobées Eusthénoptéron, un cou défini séparait son corps de sa tête, et il conservait une queue profonde avec des nageoires. Tandis que Ichthyostega avait quatre membres forts, la forme de ses pattes arrière suggère qu'il ne passait pas tout son temps sur terre.

Tous les tétrapodes modernes ont un maximum de 5 chiffres sur chaque membre, et sont donc dits avoir un pentadactyle membre. Pendant longtemps, les scientifiques ont cru que la pentadactylie était l'état ancestral des tétrapodes. Cependant, un examen attentif des fossiles des premiers amphibiens tels que Ichthyostega et Acanthostega a révélé la présence de jusqu'à 8 orteils sur chaque pied !

De plus, ces premiers amphibiens étaient des animaux de grande taille avec des corps forts et des côtes proéminentes - d'apparence assez différente des représentants modernes tels que les grenouilles et les axolotls.

Qu'est-ce qui a motivé l'évolution des amphibiens ?

On croyait à l'origine que les tétrapodes évoluaient pendant les périodes de sécheresse, lorsque la capacité de se déplacer entre les piscines serait un avantage. Les animaux auraient également pu profiter de proies terrestres, comme les arthropodes. Les animaux juvéniles pourraient éviter la prédation par les adultes terrestres en vivant dans des eaux peu profondes.

Cependant, des preuves fossiles et géologiques nous indiquent que les premiers tétrapodes vivaient dans des lagunes des régions tropicales, de sorte que la sécheresse n'était pas un problème.Il était peu probable qu'ils se nourrissent sur terre : les arthropodes sont des proies petites et rapides, peu probables pour les grands amphibiens paresseux. Mais les amphibiens qui pondent leurs œufs sur terre, plutôt que dans l'eau, auraient un avantage sélectif, évitant la prédation par les vertébrés aquatiques (tels que d'autres amphibiens et poissons) sur les gamètes, les œufs et les nouveau-nés.

Même aujourd'hui, certains amphibiens, par ex. les grenouilles Eleutherodactylidae d'Australie et d'Indonésie pondent leurs œufs dans le sol de la terre. Cependant, ils doivent toujours être dans un environnement humide et la taille de l'œuf est limitée à moins de 1,5 cm de diamètre. En effet, l'œuf dépend uniquement de la diffusion pour les échanges gazeux, et signifie que l'embryon doit se développer rapidement en une forme larvaire à la recherche de nourriture plutôt que de subir un développement prolongé au sein de l'œuf.

Dans les mers du Dévonien, les brachiopodes étaient devenus un groupe d'invertébrés dominant, tandis que les poissons continuaient d'évoluer, les requins devenant les vertébrés marins dominants. Les placodermes et les poissons acanthodiens étaient assez divers au Dévonien, mais leur nombre a ensuite diminué rapidement et les deux groupes se sont éteints à la fin de la période carbonifère. Les poissons à nageoires lobées ont également culminé en nombre au cours du Dévonien.

Les premiers reptiles et l'œuf amniotique

L'une des plus grandes innovations évolutives de la période carbonifère (il y a 360 - 268 millions d'années) a été la oeuf amniotique , ce qui a permis au début reptiles s'éloigner des habitats riverains et coloniser les régions sèches. L'œuf amniotique a permis aux ancêtres des oiseaux, des mammifères et des reptiles de se reproduire sur terre en empêchant l'embryon à l'intérieur de se dessécher, afin que les œufs puissent être pondus loin de l'eau. Cela signifiait également que contrairement aux amphibiens, les reptiles pouvaient produire moins d'œufs à la fois, car il y avait moins de risque de prédation sur les œufs. Les reptiles ne passent pas par un stade larvaire de recherche de nourriture, mais subissent un développement direct en une forme adulte miniature lorsqu'ils sont dans l'œuf, et la fécondation est interne.

La première date de développement de l'œuf amniotique remonte à environ 320 millions d'années. Cependant, les reptiles n'ont pas subi de radiation adaptative pendant encore 20 millions d'années. La pensée actuelle est que ces premiers amniotes passaient encore du temps dans l'eau et venaient à terre principalement pour pondre leurs œufs plutôt que pour se nourrir. Il a fallu attendre l'évolution de herbivore que de nouveaux groupes de reptiles sont apparus, capables de profiter de la flore abondante du Carbonifère.

Les premiers reptiles appartenaient à un groupe appelé les cotylosaures. Hylonomus et Paléothyris étaient deux membres de ce groupe. C'étaient de petits animaux de la taille d'un lézard avec des crânes, des épaules, un bassin et des membres semblables à ceux des amphibiens, ainsi que des dents et des vertèbres intermédiaires. Le reste du squelette était reptilien. Beaucoup de ces nouvelles caractéristiques « reptiliennes » sont également observées chez les petits amphibiens modernes (qui peuvent également avoir des œufs à développement direct pondus sur terre, par exemple les grenouilles leiopelmides de Nouvelle-Zélande, alors peut-être que ces caractéristiques étaient simplement associées à la petite taille du corps du premier reptiles.

Une transition majeure dans l'évolution de la vie s'est produite lorsque les mammifères ont évolué à partir d'une lignée de reptiles. Cette transition a commencé au cours du Permien (il y a 286 - 248 millions d'années), lorsque le groupe de reptiles qui comprenait Dimétrodon a donné naissance aux therapsides "à face de bête". (L'autre branche principale, les sauropsides "à face de lézard", a donné naissance aux oiseaux et aux reptiles modernes). Ces reptiles ressemblant à des mammifères ont à leur tour donné naissance aux cynodontes, par ex. Thrinaxodon durant la période triasique.

Cette lignée fournit une excellente série de fossiles de transition . Le développement d'un trait mammifère clé, la présence d'un seul os dans la mâchoire inférieure (par rapport à plusieurs chez les reptiles) peut être retracé dans l'histoire fossile de ce groupe. Il comprend les excellents fossiles de transition, Diarthrognathus et Morganucodon, dont les mâchoires inférieures ont à la fois des articulations reptiliennes et mammifères avec la partie supérieure. D'autres caractéristiques nouvelles trouvées dans cette lignée incluent le développement de différents types de dents (une caractéristique connue sous le nom d'hétérodontie), les débuts d'un palais secondaire et l'élargissement de l'os dentaire dans la mâchoire inférieure. Les jambes sont maintenues directement sous le corps, une avancée évolutive qui s'est produite indépendamment chez les ancêtres des dinosaures.

La fin du Permien a été marquée par peut-être la plus grande extinction de masse jamais survenue. Certaines estimations suggèrent que jusqu'à 90 % des espèces qui vivaient alors se sont éteintes. (Des recherches récentes ont suggéré que cet événement, comme l'événement plus connu de la fin du Crétacé, a été causé par l'impact d'un astéroïde.) Au cours de la période triasique suivante (il y a 248 à 213 millions d'années), les survivants de cet événement ont rayonné le grand nombre de niches écologiques aujourd'hui vacantes.

Cependant, à la fin du Permien, ce sont les dinosaures, et non les reptiles ressemblant à des mammifères, qui ont profité des niches terrestres nouvellement disponibles pour se diversifier dans les vertébrés terrestres dominants. Dans la mer, les poissons à nageoires rayonnées ont commencé le principal rayonnement adaptatif qui les verrait devenir la plus riche en espèces de toutes les classes de vertébrés.

Développements dans la lignée des dinosaures

Un changement majeur, dans le groupe de reptiles qui a donné naissance aux dinosaures, était dans la posture des animaux. Cela est passé du mode habituel « étendu », où les membres font saillie latéralement, à une posture droite, avec les membres tenus directement sous le corps. Cela a eu des implications majeures pour la locomotion, car cela a permis des mouvements beaucoup plus écoénergétiques.

Les dinosaures, ou « terribles lézards », se répartissent en deux groupes principaux sur la base de leur structure de hanche : les saurischiens (ou dinosaures « à hanches de lézard ») et les ornithischiens (appelés à tort les dinosaures « à hanches d'oiseaux »). Les ornithischiens comprennent Tricératops, Iguanodon, Hadrosaure, et stégosaure). Les saurischiens sont subdivisés en théropodes (tels que Cœlophyse et Tyrannosaure rex) et les sauropodes (par ex. Apatosaure). La plupart des scientifiques s'accordent à dire que les oiseaux ont évolué à partir des dinosaures théropodes.

Bien que les dinosaures et leurs ancêtres immédiats aient dominé les écosystèmes terrestres du monde pendant le Trias, les mammifères ont continué à évoluer pendant cette période.

Développements ultérieurs chez les premiers mammifères

Les mammifères sont avancés synapsides . Synapsida est l'une des deux grandes branches de l'arbre généalogique des amniotes. Les amniotes sont le groupe d'animaux qui produisent un œuf amniotique, c'est-à-dire les reptiles, les oiseaux et les mammifères. L'autre grand groupe d'amniotes, les Diapsida, comprend les oiseaux et tous les reptiles vivants et éteints autres que les tortues et les tortues. Les tortues et les tortues appartiennent à un troisième groupe d'amniotes, les Anapsida. Les membres de ces groupes sont classés sur la base du nombre d'ouvertures dans la région temporale du crâne.

Les synapsides se caractérisent par une paire d'ouvertures supplémentaires dans le crâne derrière les yeux. Cette ouverture a donné aux synapsides (et de même aux diapsides, qui ont deux paires d'ouvertures) des muscles de la mâchoire plus forts et une meilleure capacité de morsure que les animaux antérieurs. (Les muscles de la mâchoire d'une synapside sont ancrés aux bords de l'ouverture du crâne). Les pélycosaures (comme Dimétrodon et Édaphosaurus) étaient des synapsides précoces, c'étaient des reptiles ressemblant à des mammifères. Les synapsides ultérieurs comprennent les thérapsides et les cynodontes, qui vivaient au Trias.

Les cynodontes possédaient de nombreuses caractéristiques chez les mammifères, notamment la réduction ou l'absence totale de côtes lombaires impliquant la présence d'un diaphragme, des dents canines bien développées, le développement d'un palais secondaire osseux de sorte que l'air et la nourriture avaient des passages séparés vers l'arrière de la gorge. du dentaire - l'os principal de la mâchoire inférieure et des trous pour les nerfs et les vaisseaux sanguins de la mâchoire inférieure, suggérant la présence de moustaches.

Il y a 125 millions d'années, les mammifères étaient déjà devenus un groupe diversifié d'organismes. Certains d'entre eux auraient ressemblé à celui d'aujourd'hui monotrèmes (par exemple l'ornithorynque et l'échidné), mais au début marsupiaux (un groupe qui comprend des kangourous et des opossums modernes) étaient également présents. Jusqu'à récemment, on pensait que placentaire les mammifères (le groupe auquel appartiennent la plupart des mammifères vivants) ont une origine évolutive beaucoup plus tardive. Cependant, des découvertes récentes de fossiles et des preuves d'ADN suggèrent que les mammifères placentaires sont beaucoup plus anciens, évoluant peut-être il y a plus de 105 millions d'années. Notez que les mammifères marsupiaux et placentaires fournissent d'excellents exemples d'évolution convergente, où des organismes qui ne sont pas particulièrement étroitement liés ont développé des formes corporelles similaires en réponse à des pressions environnementales similaires.

Cependant, malgré le fait que les mammifères avaient ce que beaucoup de gens considèrent comme des caractéristiques "avancées", ils n'étaient encore que des acteurs mineurs sur la scène mondiale. Lorsque le monde est entré dans la période jurassique (il y a 213 à 145 millions d'années), les animaux dominants sur terre, dans la mer et dans les airs étaient les reptiles. Les dinosaures, plus nombreux et plus extraordinaires que ceux du Trias, étaient les principaux animaux terrestres : les crocodiles, les ichtyosaures et les plésiosaures régnaient sur la mer, tandis que l'air était habité par les ptérosaures .

Prendre son envol : Archéoptéryx et les origines des oiseaux

En 1861, un fossile intrigant a été trouvé dans le Jurassique Calcaire de Solnhofen du sud de l'Allemagne, une source de fossiles rares mais exceptionnellement bien conservés. Étant donné le nom Archaeopteryx lithographica le fossile semblait combiner des caractéristiques d'oiseaux et de reptiles : un squelette reptilien, accompagné d'une nette impression de plumes. Cela a rendu la découverte très importante car elle avait le potentiel de soutenir les darwiniens dans le débat qui faisait rage après la publication en 1859 de « Sur l'origine des espèces ».

Alors qu'il était à l'origine décrit comme un simple reptile à plumes, Archéoptéryx a longtemps été considéré comme une forme de transition entre les oiseaux et les reptiles, ce qui en fait l'un des fossiles les plus importants jamais découverts. Jusqu'à relativement récemment, c'était aussi le plus ancien oiseau connu. Dernièrement, les scientifiques ont compris que Archéoptéryx ressemble encore plus aux Maniraptora, un groupe de dinosaures qui comprend les tristement célèbres vélociraptors de "Jurassic Park", qu'aux oiseaux modernes. Ainsi, le Archéoptéryx fournit un lien phylogénétique fort entre les deux groupes. Des oiseaux fossiles ont été découverts en Chine qui sont encore plus vieux que l'archéoptéryx, et d'autres découvertes de dinosaures à plumes soutiennent la théorie selon laquelle les théropodes ont développé des plumes pour l'isolation et la thermorégulation avant que les oiseaux ne les utilisent pour voler. Ceci est un exemple de exaptation .

Un examen plus approfondi de l'histoire ancienne des oiseaux fournit un bon exemple du concept selon lequel l'évolution n'est ni linéaire ni progressive. La lignée des oiseaux est désordonnée, avec une variété de formes "expérimentales" apparaissant. Tous n'ont pas réussi le vol propulsé, et certains ne ressemblaient pas du tout aux oiseaux modernes, par ex. Interface graphique du microraptor, qui semble avoir été un animal planeur et avait des plumes de vol asymétriques sur les quatre membres, tandis que son squelette est essentiellement celui d'un petit dromaeosaure. Archéoptéryx lui-même n'appartenait pas à la lignée dont les oiseaux modernes (Néornithes) ont évolué, mais était membre de la communauté aujourd'hui disparue Enantiornithes. Une reconstruction de l'arbre généalogique des oiseaux montrerait un buisson à plusieurs branches, pas un seul tronc droit.

La fin de l'ère des dinosaures

Les dinosaures se sont répandus dans le monde entier - y compris en Nouvelle-Zélande, qui avait sa propre faune de dinosaures - pendant le Jurassique, mais au cours de la période du Crétacé qui a suivi (il y a 145 à 65 millions d'années), leur diversité d'espèces diminuait. En fait, de nombreux organismes typiquement mésozoïques - tels que les ammonites, les bélemnites, les gymnospermes, les ichtyosaures, les plésiosaures et les ptérosaures - étaient en déclin à cette époque, malgré le fait qu'ils donnaient encore naissance à de nouvelles espèces.

L'origine des plantes à fleurs (les angiospermes) au début du Crétacé a déclenché une importante radiation adaptative parmi les insectes : de nouveaux groupes, tels que les papillons, les mites, les fourmis et les abeilles sont apparus et ont prospéré. Ces insectes buvaient le nectar des fleurs et agissaient ainsi comme agents pollinisateurs.

L'extinction massive à la fin du Crétacé, il y a 65 millions d'années, a anéanti les dinosaures ainsi que tous les autres animaux terrestres pesant bien plus de 25 kg. Cela a ouvert la voie à l'expansion des mammifères sur terre. Dans la mer à cette époque, le poisson redevint le taxon vertébré dominant.

L'apparition des groupes de mammifères modernes

Au début du Paléocène (il y a 65 à 55,5 millions d'années), le monde était dépourvu d'animaux terrestres de plus grande taille. Cette situation unique a été le point de départ de la grande diversification évolutive des mammifères, qui étaient jusqu'alors des animaux nocturnes de la taille de petits rongeurs. À la fin de l'époque, les mammifères occupaient de nombreuses niches écologiques vacantes. Alors que les fossiles de mammifères de cette période sont rares et se composent souvent en grande partie de leurs dents caractéristiques, nous savons que de petits mammifères insectivores ressemblant à des rongeurs parcouraient les forêts, les premiers grands mammifères herbivores broutaient la végétation abondante et les mammifères carnivores étaient traquer leur proie.

Le plus vieux confirmé primate les fossiles datent d'environ 60 millions d'années, au milieu du Paléocène. Les premiers primates ont évolué à partir d'insectivores nocturnes archaïques, quelque chose comme des musaraignes, et ressemblaient à des lémuriens ou des tarsiers (les prosimiens ). Ils étaient probablement arboricole , vivant dans les forêts tropicales ou subtropicales. Bon nombre de leurs caractéristiques sont bien adaptées à cet habitat : mains spécialisées dans la préhension, rotation des articulations des épaules et vision stéréoscopique. Ils ont également une taille de cerveau relativement grande et des ongles sur leurs doigts, au lieu de griffes.

Les premiers fossiles connus de la plupart des ordres modernes de mammifères apparaissent dans une brève période au début de l'Éocène (il y a 55,5 à 33,7 millions d'années). Les deux groupes d'animaux à sabots modernes, les Artiodactyles (taxons "à doigts égaux" tels que les vaches et les porcs) et Perrisodactyle (taxons "à doigts impairs", y compris les chevaux), se sont répandus dans toute l'Amérique du Nord et l'Europe. L'histoire évolutive des chevaux est particulièrement bien comprise : Stephen Jay Gould (1983) en fournit une excellente discussion dans son livre "Hens' tooth and Horses' toes".

En même temps que les mammifères se diversifiaient sur terre, ils retournaient aussi à la mer. Les transitions évolutives qui ont conduit aux baleines ont été étudiées de près ces dernières années, avec de nombreuses découvertes de fossiles en Inde, au Pakistan et au Moyen-Orient. Ces fossiles relatent le changement des mésonychides terrestres, qui sont les ancêtres probables des baleines, à travers des animaux tels que Ambulocète , qui était encore un tétrapode mais qui présente également des caractéristiques semblables à celles d'une baleine, comme une capsule auriculaire isolée du reste de son crâne, aux baleines primitives appelées archéocètes.

La tendance vers un climat mondial plus frais qui s'est produite à l'époque de l'Oligocène (il y a 33,7 à 23,8 millions d'années) a vu l'apparition des graminées, qui devaient s'étendre dans de vastes prairies au cours du Miocène suivant (il y a 23,8 à 5,3 millions d'années). Ce changement de végétation a conduit à l'évolution des animaux brouteurs, tels que les chevaux plus modernes, avec des dents capables de faire face à la forte teneur en silice des herbes. La tendance au refroidissement du climat a également affecté les océans, avec une baisse du nombre de plancton marin et d'invertébrés.

Alors que les preuves ADN suggèrent que les grands singes ont évolué au cours de l'Oligocène, d'abondants fossiles n'apparaissent qu'au Miocène. Les hominidés, sur la ligne évolutive menant à l'homme, apparaissent pour la première fois dans les archives fossiles du Pliocène (il y a 5,3 à 1,8 millions d'années). L'histoire de l'évolution humaine est couverte ici - Matériel d'évolution humaine.

La Nouvelle-Zélande, en raison de son isolement et de son développement géologique relativement récent, n'a été le centre d'aucun nouveau développement évolutif. Cependant, de nombreuses espèces qui remontent au Gondwanaland, ou qui sont arrivées plus récemment en tant que migrants, ont subi un rayonnement adaptatif important dans leur nouvelle patrie. Certains des meilleurs exemples de cela peuvent être liés aux changements écologiques majeurs qui ont accompagné les périodes glaciaires du Pléistocène.

Tout au long du Pléistocène, il y a eu environ vingt cycles de périodes glaciaires froides (« âge glaciaire ») et interglaciaires chaudes à des intervalles d'environ 100 000 ans. Au cours de la période glaciaire, les glaciers dominaient le paysage, la neige et la glace s'étendaient dans les basses terres, transportant d'énormes quantités de roches avec elles. Au cours de ces périodes, l'île du Sud était largement englacée et il y avait de petits glaciers sur les chaînes de Tararua et le plateau central. Parce que beaucoup d'eau était emprisonnée dans la glace, le niveau de la mer a baissé pendant les glaciaires (jusqu'à 135 m de moins qu'à l'heure actuelle). De vastes ponts terrestres ont rejoint les îles principales et de nombreuses îles au large, permettant la migration des plantes et des animaux. Pendant les périodes plus chaudes, de vastes zones ont été à nouveau submergées sous l'eau. Ces épisodes répétés de fragmentation environnementale ont entraîné un rayonnement adaptatif rapide chez de nombreuses espèces néo-zélandaises, en particulier (mais pas exclusivement) les plantes alpines.

Par exemple, les modèles de spéciation dans le natif Placostyle les escargots de lin du Northland peuvent être liés aux changements du niveau de la mer. À l'origine, 2-3 espèces étaient répandues à une époque où le niveau de la mer était bas. La montée des mers à la fin de la période glaciaire les a isolés en tant que populations sur des îles au large, où des pressions de sélection naturelle différentielles ont conduit à l'évolution d'un plus grand nombre d'espèces distinctes.

La distribution des escargots terrestres tels que Powellipanta à Marlborough et dans le sud de l'île du Nord offre également des preuves de la présence de ponts terrestres et de la possibilité d'une spéciation future. Les mêmes variétés se trouvent au nord et au sud du détroit de Cook, ce qui implique un pont terrestre continu dans le passé alors que les animaux meurent dans l'eau salée. Le fait qu'aucune autre spéciation ne se soit produite dans ce cas suggère que le pont terrestre a été récemment submergé par la montée des mers, il y a peut-être seulement 10 000 ans.

Exemple de la Nouvelle-Zélande

Livres de référence

Chambers, P. (2002) Bones of Contention : le fossile qui a ébranlé la science John Murray, Londres

Cowen, R. (1995) Histoire de la vie (2e édition) Publications scientifiques Blackwell

Gould, Stephen Jay (1983) Dents de poule et orteils de chevaux

Strickberger, Monroe B. (2000) "Evolution" (3e édition), publié par Jones & Bartlett


INTRODUCTION

La recherche sur les interactions plantes-pollinisateurs requiert et invite une variété de points de vue et d'approches conceptuelles, allant de la biologie du développement à l'écologie communautaire, du comportement animal à l'évolution florale et de la génétique aux études écosystémiques (Chittka et Thompson, 2001 Harder et Barrett, 2006 Waser et Ollerton , 2006). Ces diverses approches reflètent les deux points de départ historiques de la discipline. Une approche a mis l'accent sur l'observation détaillée des mécanismes floraux et l'histoire naturelle des relations écologiques entre les plantes et les pollinisateurs, et est née des travaux pionniers de Sprengel (1793), Müller (1873) et Robertson (1895). La deuxième approche s'est concentrée sur les processus évolutifs qui pourraient affecter et être affectés par la pollinisation, en commençant par les travaux perspicaces de Darwin (1862, 1876, 1877). Les deux points de vue se sont considérablement développés et mûris depuis leurs origines, mais sont restés largement séparés jusqu'au milieu du 20e siècle, lorsque les études expérimentales des mécanismes ont été de plus en plus utilisées pour étudier les questions sur l'écologie et l'évolution de la pollinisation dans un cadre théorique solide (par exemple, Bateman, 1947) . Le domaine a prospéré dans les années 1960 et 1970 avec cette unification du modèle et du processus (par exemple, Baker, 1963 Grant et Grant, 1965 Macior, 1966 Levin et Kerster, 1969une, b Levin et Anderson, 1970 Linhart, 1973 Feinsinger, 1978 Waser, 1978 Thomson et Plowright, 1980), une tendance qui reflétait le développement des domaines de l'écologie et de l'évolution en général (par exemple, Connell, 1961 Grant, 1963 Paine, 1966).

Au début des années 1980, la publication de deux volumes majeurs édités (Jones et Little, 1983 Real, 1983) a stimulé une vague de nouvelles recherches qui se poursuit aujourd'hui. De ces travaux ont émergé plusieurs thèmes d'intérêt continu pour l'étude de la biologie de la pollinisation, tels que l'écologie fonctionnelle des traits floraux, la dynamique du transport du pollen, la compétition pour les services des pollinisateurs, les relations de niche et l'écologie communautaire de la pollinisation. Au fur et à mesure que les recherches sur ces questions progressaient, de nombreux biologistes de la pollinisation se sont spécialisés dans leurs intérêts, comme l'ont noté plusieurs auteurs (par exemple, Harder et Barrett, 1996 Holsinger, 1996). Une telle spécialisation dans les perspectives évolutives et écologiques peut entraîner une séparation des approches évolutives et écologiques. Cependant, la vigueur continue d'un domaine synthétique et interdisciplinaire comme la biologie de la pollinisation dépend de connexions renouvelées entre les perspectives évolutives et écologiques.

Ce numéro spécial vise à renouer le dialogue entre les sous-domaines de la biologie de la pollinisation (Fig. 1), à attirer l'attention sur les avancées récentes dans les approches évolutives et écologiques du sujet, et à mettre en évidence des pistes importantes pour de futures recherches. Nous discutons ici d'études de cas sur deux thèmes de la biologie de la pollinisation à l'interface de l'étude évolutive et écologique : (1) le lien entre le comportement des pollinisateurs et les modes d'accouplement des plantes et (2) la généralisation et la spécialisation des systèmes de pollinisation. Nous proposons une perspective historique sur ces deux thèmes et discutons de la manière dont les contributions à ce numéro spécial font progresser notre compréhension des perspectives évolutives et écologiques au sein de chacun d'eux. Tout au long, nous nous concentrons sur la pollinisation médiée par les pollinisateurs biotiques Friedman et Barrett (2009, ce numéro) donnent un aperçu de l'écologie évolutive des plantes pollinisées par le vent. Nous soulignons ensuite comment les progrès récents des modèles mathématiques et de l'analyse synthétique ont amélioré notre compréhension de la biologie de la pollinisation, en particulier dans les systèmes modifiés par l'homme. Nous concluons avec quelques suggestions pour de futures recherches qui, nous l'espérons, unifieront davantage la recherche en biologie de la pollinisation évolutive et écologique.

Représentation conceptuelle de l'interaction entre écologie et évolution dans l'étude des interactions plantes-pollinisateurs. La recherche en biologie de la pollinisation offre l'opportunité d'unir les perspectives à la fois écologiques et évolutives à travers le mécanisme de la pollinisation.

Représentation conceptuelle de l'interaction entre écologie et évolution dans l'étude des interactions plantes-pollinisateurs. La recherche en biologie de la pollinisation offre l'opportunité d'unir les perspectives à la fois écologiques et évolutives à travers le mécanisme de la pollinisation.


Contenu

L'histoire d'Aristote Modifier

Aristote (384-322 avant JC) a étudié à l'Académie de Platon à Athènes, y restant pendant environ 20 ans. Comme Platon, il recherchait des universaux dans sa philosophie, mais contrairement à Platon, il étayait ses vues par une observation détaillée et systématique, notamment de l'histoire naturelle de l'île de Lesbos, où il passa environ deux ans, et de la vie marine dans les mers environnantes. elle, en particulier de la lagune Pyrrha au centre de l'île. [1] Cette étude a fait de lui le premier scientifique dont le travail écrit survit. Aucun travail aussi détaillé sur la zoologie n'a été tenté jusqu'au XVIe siècle, en conséquence Aristote est resté très influent pendant environ deux mille ans. Il retourne à Athènes et fonde sa propre école, le Lycée, où il enseigne pendant les douze dernières années de sa vie. Ses écrits sur la zoologie forment environ un quart de son travail survivant. [2] L'élève d'Aristote, Théophraste, écrivit plus tard un livre similaire sur la botanique, Enquête sur les plantes. [3]

Formes aristotéliciennes Modifier

La biologie d'Aristote est construite sur la base de sa théorie de la forme, qui est dérivée de la théorie des Formes de Platon, mais sensiblement différente de celle-ci. Les Formes de Platon étaient éternelles et fixes, étant des « modèles dans l'esprit de Dieu ». [4] Les choses réelles du monde pourraient, selon Platon, être au mieux des approximations de ces Formes parfaites. Aristote a entendu le point de vue de Platon et l'a développé en un ensemble de trois concepts biologiques. Il utilise le même mot grec, (eidos), pour désigner tout d'abord l'ensemble des caractéristiques visibles qui caractérisent de manière unique une sorte d'animal. Aristote a utilisé le mot γένος (génos) pour désigner une sorte. [a] Par exemple, le genre d'animal appelé oiseau a des plumes, un bec, des ailes, un œuf à coquille dure et du sang chaud. [4]

Aristote a en outre noté qu'il existe de nombreuses formes d'oiseaux au sein de l'espèce d'oiseau - grues, aigles, corbeaux, outardes, moineaux, etc., tout comme il existe de nombreuses formes de poissons dans l'espèce de poisson. Il appelait parfois ces atome eidē, formes indivisibles. [b] L'humain est l'une de ces formes indivisibles : Socrate et le reste d'entre nous sont tous différents individuellement, mais nous avons tous une forme humaine. [4]

Enfin, Aristote a observé que l'enfant ne prend pas n'importe quelle forme, mais lui est donné par les germes des parents, qui se combinent. Ces graines contiennent donc la forme, ou en termes modernes l'information. [c] Aristote précise qu'il entend parfois ce troisième sens en donnant l'analogie d'une sculpture sur bois. Il tire sa forme du bois (sa cause matérielle), des outils et de la technique de sculpture utilisés pour le fabriquer (sa cause efficace) et de la conception qui lui est destinée (son eidos ou informations intégrées). Aristote souligne en outre la nature informationnelle de la forme en affirmant qu'un corps est composé d'éléments comme la terre et le feu, tout comme un mot est composé de lettres dans un ordre spécifique. [d] [4]

L'âme comme système Modifier

Tel qu'analysé par le biologiste évolutionniste Armand Leroi, la biologie d'Aristote comprenait cinq processus majeurs imbriqués : [5]

  1. un processus métabolique, par lequel les animaux absorbent la matière, modifient ses qualités et les distribuent pour les utiliser pour grandir, vivre et se reproduire
  2. un cycle de régulation de la température, par lequel les animaux maintiennent un état stable, mais qui échoue progressivement dans la vieillesse
  3. un modèle de traitement de l'information dans lequel les animaux reçoivent des informations sensorielles, les modifient dans le siège de la sensation, [e] et les utilisent pour piloter les mouvements des membres. Il a ainsi séparé la sensation de la pensée, contrairement à tous les philosophes précédents, à l'exception d'Alcméon. [7]
  4. le processus de succession.
  5. les processus de développement embryonnaire et de génération spontanée

Les cinq processus formaient ce qu'Aristote appelait l'âme : ce n'était pas quelque chose de plus, mais le système constitué exactement de ces mécanismes. L'âme aristotélicienne est morte avec l'animal et était donc purement biologique. Différents types d'organismes possédaient différents types d'âme. Les plantes avaient une âme végétative, responsable de la reproduction et de la croissance. Les animaux avaient à la fois une âme végétative et une âme sensible, responsables de la mobilité et de la sensation. Les humains, de façon unique, avaient une âme végétative, sensible et rationnelle, capable de penser et de réfléchir. [5] [8] [9]

Processus Modifier

Métabolisme Modifier

Le compte rendu d'Aristote sur le métabolisme cherchait à expliquer comment les aliments étaient transformés par le corps pour fournir à la fois de la chaleur et les matériaux nécessaires à la construction et à l'entretien du corps. Le système métabolique des tétrapodes vivants [f] décrit dans le Parties d'animaux peut être modélisé comme un système ouvert, un arbre ramifié de flux de matière à travers le corps. [dix]

Le système fonctionnait comme suit. La matière entrante, la nourriture, pénètre dans le corps et est concoctée dans le sang. Les déchets sont excrétés sous forme d'urine, de bile et de matières fécales, et l'élément feu est libéré sous forme de chaleur. Le sang est transformé en chair, le reste formant d'autres tissus terreux tels que les os, les dents, les cartilages et les tendons. Les restes de sang sont transformés en graisse, qu'il s'agisse de suif mou ou de saindoux dur. Une partie de la graisse de tout le corps est transformée en sperme. [10] [11]

Selon Aristote, tous les tissus sont des parties complètement uniformes sans structure interne d'aucune sorte, un cartilage, par exemple, était le même d'un bout à l'autre, non subdivisé en atomes comme Démocrite (c. 460-c. 370 av. J.-C.) l'avait soutenu. [12] Les parties uniformes peuvent être disposées sur une échelle de qualités aristotéliciennes, des plus froides et sèches, comme les cheveux, aux plus chaudes et humides, comme le lait. [10] [11]

À chaque étape du métabolisme, les matières résiduelles sont excrétées sous forme de fèces, d'urine et de bile. [10] [11]

Régulation de température Modifier

Le compte rendu d'Aristote sur la régulation de la température cherchait à expliquer comment un animal maintenait une température constante et l'oscillation continue du thorax nécessaire à la respiration. Le système de régulation de la température et de la respiration décrit dans Jeunesse et vieillesse, vie et mort 26 est suffisamment détaillé pour permettre la modélisation en tant que système de contrôle à rétroaction négative (un système qui maintient une propriété souhaitée en lui opposant des perturbations), avec quelques hypothèses telles qu'une température souhaitée à comparer à la température réelle. [13]

Le système fonctionnait comme suit. La chaleur est constamment perdue par le corps. Les produits alimentaires atteignent le cœur et sont transformés en sang neuf, libérant du feu pendant le métabolisme, ce qui augmente trop la température du sang. Cela augmente la température cardiaque, provoquant une augmentation du volume pulmonaire, augmentant à son tour le flux d'air au niveau de la bouche. L'air frais amené par la bouche réduit la température cardiaque, de sorte que le volume pulmonaire diminue en conséquence, rétablissant la température à la normale. [g] [13]

Le mécanisme ne fonctionne que si l'air est plus frais que la température de référence. Si l'air est plus chaud que cela, le système devient un cycle de rétroaction positive, le feu du corps est éteint et la mort s'ensuit. Le système tel que décrit amortit les fluctuations de température. Aristote a cependant prédit que son système provoquerait une oscillation pulmonaire (respiration), ce qui est possible étant donné des hypothèses supplémentaires telles que des retards ou des réponses non linéaires. [13] [15]

Traitement de l'information Modifier

Le modèle de traitement de l'information d'Aristote a été nommé « modèle centralisé de mouvements entrants et sortants ». Il cherchait à expliquer comment les changements dans le monde ont conduit à un comportement approprié chez l'animal. [16]

Le système fonctionnait comme suit. L'organe sensoriel de l'animal est altéré lorsqu'il détecte un objet. Cela provoque un changement de perception dans le siège des sensations de l'animal, qu'Aristote croyait être le cœur (cardiocentrisme) plutôt que le cerveau. Cela provoque à son tour un changement dans la chaleur du cœur, ce qui provoque un changement quantitatif suffisant pour que le cœur transmette une impulsion mécanique à un membre, qui se déplace, déplaçant le corps de l'animal. L'altération de la chaleur du cœur provoque également une modification de la consistance des articulations, ce qui aide le membre à bouger. [16]

Il existe ainsi une chaîne causale qui transmet l'information d'un organe des sens à un organe capable de prendre des décisions, puis à un organe moteur. À cet égard, le modèle est analogue à une compréhension moderne du traitement de l'information comme dans le couplage sensori-moteur. [17] [16]

Héritage Modifier

Le modèle héréditaire d'Aristote cherchait à expliquer comment les caractéristiques des parents sont transmises à l'enfant, sous l'influence de l'environnement. [18] [h]

Le système fonctionnait comme suit. Le sperme du père et les règles de la mère ont des mouvements qui encodent leurs caractéristiques parentales. [18] [19] Le modèle est en partie asymétrique, car seuls les mouvements du père définissent la forme ou eidos de l'espèce, tandis que les mouvements des parties uniformes du père et de la mère définissent des caractéristiques autres que la forme, telles que la couleur des yeux du père ou la forme du nez de la mère. [18]

La théorie d'Aristote a une certaine symétrie, car les mouvements du sperme portent la masculinité tandis que les règles portent la féminité. Si le sperme est suffisamment chaud pour maîtriser les règles froides, l'enfant sera un garçon, mais s'il fait trop froid pour le faire, l'enfant sera une fille. L'héritage est donc particulaire (certainement un trait ou un autre), comme dans la génétique mendélienne, contrairement au modèle hippocratique qui était continu et métissé. [18]

Le sexe de l'enfant peut être influencé par des facteurs qui affectent la température, notamment le temps, la direction du vent, l'alimentation et l'âge du père. Les caractéristiques autres que le sexe dépendent également du fait que le sperme domine les règles, donc si un homme a un sperme fort, il aura des fils qui lui ressemblent, tandis que si le sperme est faible, il aura des filles qui ressemblent à leur mère. [je] [18]

Embryogenèse Modifier

Le modèle d'embryogenèse d'Aristote cherchait à expliquer comment les caractéristiques parentales héritées provoquent la formation et le développement d'un embryon. [20]

Le système fonctionnait comme suit. Premièrement, le sperme du père fait cailler les règles de la mère, ce qu'Aristote compare à la façon dont la présure (une enzyme de l'estomac d'une vache) fait cailler le lait dans la fabrication du fromage. Cela forme l'embryon, il est ensuite développé par l'action de la pneuma (littéralement, souffle ou esprit) dans le sperme. Les pneuma fait d'abord apparaître le cœur, c'est vital, car le cœur nourrit tous les autres organes. Aristote a observé que le cœur est le premier organe actif (battement) dans un œuf de poule. Les pneuma fait alors se développer les autres organes. [20]

Aristote a été qualifié de non scientifique [21] par les philosophes à partir de Francis Bacon [21] pour au moins deux raisons : son style scientifique [22] et son utilisation de l'explication. Ses explications sont à leur tour rendues énigmatiques par son système compliqué de causes. [21] Cependant, ces accusations doivent être considérées à la lumière de ce qui était connu à son époque. [21] Sa collecte systématique de données est également obscurcie par le manque de méthodes modernes de présentation, telles que les tableaux de données : par exemple, l'ensemble des Histoire des animaux Le livre VI contient une liste d'observations de l'histoire de la vie des oiseaux qui "seraient désormais résumées dans un seul tableau en La nature – et dans les informations supplémentaires en ligne à ce sujet". [23]

Style scientifique Modifier

Aristote n'a pas fait d'expériences au sens moderne du terme. [24] Il a utilisé le terme grec ancien pepeiramenoi pour signifier des observations, ou tout au plus des procédures d'enquête, [25] telles que (en Génération d'animaux) trouver un œuf de poule fécondé d'un stade approprié et l'ouvrir de manière à pouvoir voir le cœur de l'embryon à l'intérieur. [26]

Au lieu de cela, il pratiquait un style scientifique différent : recueillir systématiquement des données, découvrir des modèles communs à des groupes entiers d'animaux et en déduire des explications causales possibles. [22] [27] Ce style est courant dans la biologie moderne lorsque de grandes quantités de données deviennent disponibles dans un nouveau domaine, comme la génomique. Elle n'aboutit pas à la même certitude que la science expérimentale, mais elle énonce des hypothèses vérifiables et construit une explication narrative de ce qui est observé. En ce sens, la biologie d'Aristote est scientifique. [22]

À partir des données qu'il a recueillies et documentées, Aristote a déduit un certain nombre de règles concernant les caractéristiques de l'histoire de la vie des tétrapodes vivants (mammifères placentaires terrestres [j] ) qu'il a étudiés. Parmi ces prédictions correctes figurent les suivantes. La taille de la couvée diminue avec la masse corporelle (adulte), de sorte qu'un éléphant a moins de petits (généralement un seul) par couvée qu'une souris. La durée de vie augmente avec la période de gestation, ainsi qu'avec la masse corporelle, de sorte que les éléphants vivent plus longtemps que les souris, ont une période de gestation plus longue et sont plus lourds. Comme dernier exemple, la fécondité diminue avec la durée de vie, de sorte que les espèces à longue durée de vie comme les éléphants ont moins de jeunes au total que les espèces à courte durée de vie comme les souris. [28]

Mécanisme et analogie Modifier

L'utilisation de l'explication par Aristote a été considérée comme « fondamentalement non scientifique ». [21] La pièce de théâtre du dramaturge français Molière de 1673 L'invalide imaginaire dépeint le charlatan médecin aristotélicien Argan expliquant avec douceur que l'opium provoque le sommeil en vertu de son principe dormitif [sommeil], son virtus dormitiva. [k] [29] L'explication d'Argan est au mieux vide (dénuée de mécanisme), [21] au pire vitaliste. Mais le véritable Aristote a fourni des mécanismes biologiques, sous la forme des cinq processus de métabolisme, de régulation de la température, de traitement de l'information, de développement embryonnaire et d'hérédité qu'il a développés. De plus, il a fourni des analogies mécaniques et non vitalistes pour ces théories, mentionnant des soufflets, des chariots jouets, le mouvement de l'eau à travers des pots poreux et même des marionnettes automatiques. [21]

Causalité complexe Modifier

Les lecteurs d'Aristote ont trouvé opaques les quatre causes qu'il utilise dans ses explications biologiques, [30] quelque chose qui n'a pas été aidé par de nombreux siècles d'exégèse confuse. Pour un système biologique, ceux-ci sont cependant assez simples. La cause matérielle est simplement à partir de quoi un système est construit. Le but (la cause finale) et la cause formelle sont à quoi sert quelque chose, sa fonction : pour un biologiste moderne, une telle téléologie décrit l'adaptation sous la pression de la sélection naturelle. La cause efficiente est la façon dont un système se déplace et se développe : pour un biologiste moderne, cela s'explique par la biologie et la physiologie du développement. Les biologistes continuent de proposer des explications du même genre. [30] [21]

Recherche empirique Modifier

Aristote fut le premier à étudier systématiquement la biologie.Il passe deux ans à observer et à décrire la zoologie de Lesbos et des mers environnantes, dont notamment la lagune Pyrrha au centre de Lesbos. [1] [31] Ses données sont assemblées à partir de ses propres observations, des déclarations données par des personnes ayant des connaissances spécialisées telles que les apiculteurs et les pêcheurs, et des comptes rendus moins précis fournis par les voyageurs d'outre-mer. [32]

Ses observations sur le poisson-chat, le poisson électrique (Torpille) et les baudroies sont détaillés, tout comme ses écrits sur les céphalopodes dont la pieuvre, la seiche et le nautile en papier. [33] Son affirmation selon laquelle la pieuvre avait un bras hectocotyle qui était peut-être utilisé dans la reproduction sexuée [34] était largement méconnue, jusqu'à sa redécouverte au 19ème siècle. Il sépara les mammifères aquatiques des poissons et savait que les requins et les raies faisaient partie du groupe qu'il appelait Selachē (en gros, les sélaciens du zoologiste moderne [l] ). [33]

Entre autres choses, il a donné des descriptions précises des estomacs à quatre chambres des ruminants et du développement embryologique ovovivipare de l'aiguillat. [36] [37] Ses comptes d'environ 35 animaux sont suffisamment détaillés pour convaincre les biologistes qu'il a disséqué ces espèces, [38] en vivant en effet certains [39] il mentionne l'anatomie interne d'environ 110 animaux au total. [38]

Classification Modifier

Aristote a distingué environ 500 espèces d'oiseaux, de mammifères et de poissons dans Histoire des animaux et Parties d'animaux. [40] [41] [42] Son système de classification, un des premiers dans la taxonomie scientifique, était influent depuis plus de deux mille ans. Aristote distinguait les animaux avec du sang, Enhaima (les vertébrés du zoologiste moderne) et les animaux sans sang, Anhaima (invertébrés). [m] [43] [44]

celle d'Aristote Scala naturae (du plus haut au plus bas)
Grouper Exemples
(donné par Aristote)
Du sang Jambes Âme
(Rationnel,
Sensible,
Végétatif)
Qualités
( Chaud froid ,
Humide – Sec)
Homme Homme avec du sang 2 jambes R, S, V Chaud, humide
Tétrapodes vivants chat, lièvre avec du sang 4 pattes S, V Chaud, humide
Cétacés Dauphin, baleine avec du sang rien S, V Chaud, humide
Des oiseaux Guêpier, engoulevent avec du sang 2 jambes S, V Chaud , humide , sauf oeufs secs
tétrapodes pondeuses caméléon, crocodile avec du sang 4 pattes S, V Froid , Humide sauf écailles, oeufs
Serpents Serpent d'eau, vipère ottomane avec du sang rien S, V Froid , Humide sauf écailles, oeufs
Poissons pondeurs Bar, poisson perroquet avec du sang rien S, V Froid , Humide , y compris les œufs
(Parmi les poissons pondeurs) :
sélaciens placentaires
Requin, patin avec du sang rien S, V Froid, humide, mais placenta comme des tétrapodes
Crustacés Crevette, crabe sans pour autant beaucoup de jambes S, V Froid , Humide sauf coquille
Céphalopodes Calmar, poulpe sans pour autant tentacules S, V Froid, humide
Animaux à carapace dure Coque, escargot trompette sans pour autant rien S, V Froid , Sec (coquille minérale)
Insectes porteurs de larves Fourmi, cigale sans pour autant 6 pattes S, V Froid , Sec
Générant spontanément Éponges, vers sans pour autant rien S, V Froid, humide ou sec, de la terre
Les plantes Figure sans pour autant rien V Froid , Sec
Minéraux Le fer sans pour autant rien rien Froid , Sec

Les animaux avec du sang comprenaient des tétrapodes vivants, Zōiotoka tétrapodes (en gros, les mammifères), avoir chaud, avoir quatre pattes et donner naissance à leurs petits. Les cétacés, Kētōdē, avait également du sang et a donné naissance à des petits vivants, mais n'avait pas de jambes, et a donc formé un groupe distinct [n] (megista genē, défini par un ensemble de "parties" fonctionnelles [45] ). [46] Les oiseaux, Ornithes avait du sang et pondait des œufs, mais n'avait que 2 pattes et était une forme distincte (eidos) avec des plumes et des becs au lieu de dents, ils formaient donc eux aussi un groupe distinct, de plus de 50 espèces. Les tétrapodes ovoïdes, iotoka tétrapodes (reptiles et amphibiens) avaient du sang et quatre pattes, mais étaient froids et pondaient des œufs, de même qu'un groupe distinct. Les serpents, Ophéis, avait également du sang, mais pas de pattes, et pondait des œufs secs, de même qu'un groupe distinct. Les poissons, Ikhthyes, avait du sang mais pas de pattes, et pondait des œufs mouillés, formant un groupe défini. Parmi eux, les sélaciens Selakhē (requins et raies), avaient des cartilages au lieu d'os. [43]

Les animaux sans sang ont été divisés en carapace molle Malakostraka (crabes, homards et crevettes) à carapace dure Ostrakoderma (gastéropodes et bivalves) à corps mou Malakia (céphalopodes) et animaux divisibles Entome (insectes, araignées, scorpions, tiques). Les autres animaux sans sang comprenaient les poux de poisson, les bernard-l'ermite, le corail rouge, les anémones de mer, les éponges, les étoiles de mer et divers vers : Aristote ne les a pas classés en groupes.

Échelle d'être Modifier

Aristote a déclaré dans le Histoire des animaux que tous les êtres étaient arrangés dans une échelle fixe de perfection, reflétée dans leur forme (eidos). [o] Ils se sont étendus des minéraux aux plantes et aux animaux, et jusqu'à l'homme, formant le scala naturae ou grande chaîne d'être. [47] [48] Son système avait onze degrés, arrangés selon la potentialité de chaque être, exprimé dans leur forme à la naissance. Les animaux les plus élevés donnaient naissance à des créatures chaudes et humides vivantes, les plus basses portaient les leurs froids, secs et dans des œufs épais. [33] Le système était basé sur l'interprétation d'Aristote des quatre éléments dans son Sur la génération et la corruption: Feu (chaud et sec) Air (chaud et humide) Eau (froide et humide) et Terre (froide et sèche). Ceux-ci sont classés du plus énergique au moins, de sorte que les jeunes chauds et humides élevés dans un utérus avec un placenta étaient plus élevés sur l'échelle que les œufs froids, secs et presque minéraux des oiseaux. [49] [9] Cependant, Aristote prend soin de ne jamais insister sur le fait qu'un groupe s'intègre parfaitement dans l'échelle dont il sait que les animaux ont de nombreuses combinaisons d'attributs et que les placements sont approximatifs. [50]

Sur Théophraste Modifier

L'élève d'Aristote et successeur au Lycée, Théophraste, a écrit le Histoire des plantes, le premier livre classique de botanique. Il a une structure aristotélicienne, mais plutôt que de se concentrer sur des causes formelles, comme l'a fait Aristote, Théophraste a décrit le fonctionnement des plantes. [51] [52] Là où Aristote s'est étendu sur de grandes théories, Theophraste était tranquillement empirique. [53] Là où Aristote insistait sur le fait que les espèces ont une place fixe sur le scala naturae, Théophraste suggère qu'un type de plante peut se transformer en un autre, comme lorsqu'un champ semé de blé se transforme en ivraie. [54]

Sur la médecine hellénistique Modifier

Après Théophraste, bien que l'intérêt pour les idées d'Aristote ait survécu, elles ont généralement été prises sans poser de questions. [55] Il faut attendre l'âge d'Alexandrie sous les Ptolémées pour que les progrès de la biologie reprennent. Le premier professeur de médecine à Alexandrie, Hérophile de Chalcédoine, corrigea Aristote, plaçant l'intelligence dans le cerveau et reliant le système nerveux au mouvement et à la sensation. Herophilus a également fait la distinction entre les veines et les artères, notant que ces dernières pulsaient alors que les premières ne le faisaient pas. [56]

Sur la zoologie islamique Modifier

De nombreuses œuvres classiques dont celles d'Aristote ont été transmises du grec au syriaque, puis à l'arabe, puis au latin au Moyen Âge. Aristote resta la principale autorité en biologie pendant les deux mille ans qui suivirent. [57] Le Kitab al-Hayawan (كتاب الحيوان, Livre des animaux) est une traduction arabe du IXe siècle de Histoire des animaux: 1–10, Sur les parties des animaux: 11-14, [58] et Génération d'animaux: 15–19. [59] [60]

Le livre a été mentionné par Al-Kindī (m. 850), et commenté par Avicenne (Ibn Sīnā) dans son Kitāb al-Šifā (کتاب الشفاء, Le livre de la guérison). Avempace (Ibn Bājja) et Averroès (Ibn Rushd) ont commenté Sur les parties des animaux et Génération d'animaux, Averroès critiquant les interprétations d'Avempace. [61]

Sur la science médiévale Modifier

Lorsque le chrétien Alphonse VI de Castille reprit le royaume de Tolède aux Maures en 1085, une traduction arabe des œuvres d'Aristote, avec des commentaires d'Avicenne et d'Averroès, apparut dans l'érudition médiévale européenne. Michael Scot a traduit une grande partie de la biologie d'Aristote en latin, c. 1225, ainsi que de nombreux commentaires d'Averroès. [p] Albertus Magnus a abondamment commenté Aristote, mais a ajouté ses propres observations zoologiques et une encyclopédie des animaux basée sur Thomas de Cantimpré. Plus tard au 13ème siècle, Thomas d'Aquin a fusionné la métaphysique d'Aristote avec la théologie chrétienne. Alors qu'Albert avait traité la biologie d'Aristote comme une science, écrivant que l'expérience était le seul guide sûr et rejoignant les types d'observations qu'Aristote avait faites, Thomas d'Aquin considérait Aristote comme purement théorique et la pensée aristotélicienne s'associa à la scolastique. [61] Le programme de philosophie naturelle scolastique a omis la majeure partie de la biologie d'Aristote, mais a inclus Sur l'âme. [63]

Sur la science de la Renaissance Modifier

Les zoologistes de la Renaissance ont utilisé la zoologie d'Aristote de deux manières. Surtout en Italie, des érudits tels que Pietro Pomponazzi et Agostino Nifo ont donné des conférences et écrit des commentaires sur Aristote. Ailleurs, les auteurs ont utilisé Aristote comme l'une de leurs sources, aux côtés de leurs propres observations et de celles de leurs collègues, pour créer de nouvelles encyclopédies telles que 1551 de Konrad Gessner Historia Animalium. [q] Le titre et l'approche philosophique étaient aristotéliciens, mais l'œuvre était en grande partie nouvelle. Edward Wotton a également aidé à fonder la zoologie moderne en organisant les animaux selon les théories d'Aristote, séparant le folklore de son 1552 De differiis animalium. [63] [64]

Rejet de l'époque moderne Modifier

Au début de la période moderne, Aristote en est venu à représenter tout ce qui était obsolète, scolastique et faux, sans l'aide de son association avec la théologie médiévale. En 1632, Galilée représente l'aristotélisme dans son Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux) par l'homme de paille Simplicio ("Simpleton" [65] ). La même année, William Harvey donne tort à Aristote en démontrant que le sang circule. [66] [67]

Aristote représentait encore l'ennemi de la vraie science jusqu'au 20e siècle. Leroi a noté qu'en 1985, Peter Medawar a déclaré dans des tons « purs du XVIIe siècle » [68] qu'Aristote avait assemblé « une farrago étrange et plutôt fastidieuse de ouï-dire, d'observations imparfaites, de vœux pieux et de crédulité équivalant à de la crédulité pure et simple ». [68] [69]

Renaissance du 19ème siècle Modifier

Les zoologistes travaillant au 19ème siècle, y compris Georges Cuvier, Johannes Peter Müller, [70] et Louis Agassiz ont admiré la biologie d'Aristote et ont enquêté sur certaines de ses observations. D'Arcy Thompson traduit Histoire des animaux en 1910, faisant la tentative éclairée d'un zoologiste de formation classique pour identifier les animaux qu'Aristote nomme, et pour interpréter et schématiser ses descriptions anatomiques. [71] [72] [73] [74]

Darwin a cité un passage d'Aristote La physique II 8 dans L'origine des espèces, qui envisage la possibilité d'un processus de sélection suivant la combinaison aléatoire des parties du corps. [75] Cependant, Aristote a immédiatement rejeté la possibilité, et il discutait en tout cas de l'ontogenèse, l'Empédoclé naissant d'un individu à partir de parties composantes, et non de phylogénie et de sélection naturelle. [76]

Intérêt des 20e et 21e siècles Modifier

Les zoologistes se sont souvent moqués d'Aristote pour des erreurs et des rapports de seconde main non vérifiés. Cependant, l'observation moderne a confirmé l'une après l'autre ses affirmations les plus surprenantes [63], notamment le camouflage actif de la pieuvre [77] et la capacité des éléphants à plonger avec leur trompe en nageant. [78]

Aristote reste largement inconnu des scientifiques modernes, bien que les zoologistes soient peut-être plus susceptibles de le mentionner comme "le père de la biologie" [79] la MarineBio Conservation Society note qu'il a identifié "les crustacés, les échinodermes, les mollusques et les poissons", que les cétacés sont des mammifères , et que les vertébrés marins peuvent être ovipares ou vivipares, il est donc "souvent appelé le père de la biologie marine". [r] [80] Le zoologiste évolutionniste Armand Leroi s'est intéressé à la biologie d'Aristote. [s] [82] Le concept d'homologie a commencé avec Aristote, [83] et le biologiste du développement évolutionniste Lewis I. Held a commenté que [84]

Le penseur profond qui serait le plus amusé par les homologies profondes est Aristote, qui était fasciné par le monde naturel mais déconcerté par son fonctionnement interne. [84]

Aristote n'a rien écrit qui ressemble à un manuel de biologie moderne et unifié. Au lieu de cela, il a écrit un grand nombre de "livres" qui, pris ensemble, donnent une idée de son approche de la science. Certains d'entre eux s'emboîtent, se référant les uns aux autres, tandis que d'autres, tels que les dessins de Les Anatomies sont perdus, mais mentionnés dans le Histoire des animaux, où le lecteur est invité à regarder les diagrammes pour comprendre comment les parties animales décrites sont disposées. [85]

Les principaux ouvrages biologiques d'Aristote sont les cinq livres parfois regroupés en Sur les animaux (De Animalibus), à savoir, avec les abréviations conventionnelles indiquées entre parenthèses :

    (Historia Animalium) (HA)
  • Génération d'animaux (De Generatione Animalium) (GA)
  • Mouvement des animaux (De Motu Animalium) (DM)
  • Parties d'animaux (De Partibus Animalium) (PA) (De Incessu Animalium) (IA)

ensemble avec Sur l'âme (De Anima) (DA). [63]

De plus, un ensemble de sept œuvres courtes, formant classiquement le Parva Naturalia (« Courts traités sur la nature »), est aussi principalement biologique :


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Citations

K. Winchell, L. Revell et A. Puente-Rolon. Effets évolutifs de l'urbanisation sur le genre de lézard tropical Anolis. Évolution 2016 (Conférence). Austin, Texas, 20 juin 2016.

K. Thompson et M. Johnson. L'urbanisation entraîne des clines adaptatives parallèles dans les populations végétales. Évolution 2016 (Conférence). Austin, Texas, le 19 juin 2016.

K.A. Thompson, M. Renaudin et M.T.J. Johnson. L'urbanisation entraîne des clines adaptatives parallèles dans les populations végétales. bioRxiv. Publié le 28 avril 2016. doi: 10.1101/034223.

À propos de Susan Milius

Susan Milius est rédactrice en sciences de la vie, couvrant la biologie et l'évolution des organismes, et a une passion particulière pour les plantes, les champignons et les invertébrés. Elle a étudié la biologie et la littérature anglaise.

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Blue Sky Science : Comment les animaux évoluent-ils et acquièrent-ils de nouveaux traits ?

La façon dont les animaux évoluent et développent des traits est fondamentalement le fondement de la biologie évolutive.

Qu'il s'agisse d'animaux ou de plantes, de bactéries ou de champignons, il existe un organisme qui a donné naissance à tous ces types de vie.

Tous ces différents types de vie sont des produits de sélection basés sur des traits comportementaux ou physiques. Cette sélection naturelle a été décrite pour la première fois par Charles Darwin dans « On the Origin of Species ». À l'époque, Darwin ne comprenait pas les mécanismes moléculaires de la sélection, mais il était capable d'observer la tendance du changement au fil du temps.

Le fondement de la variation est basé sur la génétique, ou des altérations de l'ADN appelées mutations. Différents types de mutations génétiques surviennent dans un organisme.

Il pourrait y avoir un seul changement d'ADN ou toute une séquence de changements. Les gènes pourraient être supprimés et disparaître complètement, ou les gènes pourraient être dupliqués.

N'importe laquelle de ces mutations peut altérer les traits ou le phénotype d'un organisme.

Ces traits sont héréditaires, ce qui signifie qu'ils peuvent être transmis aux générations futures. Un organisme avec un trait bénéfique qui lui donne plus de succès que ses parents sera plus « en forme ». Cela signifie qu'il se reproduira avec plus de succès et que sa progéniture possédera également ce trait bénéfique.

L'environnement de l'animal détermine la santé ou le succès de cet animal. Un animal sain et réussi est capable de se reproduire et de transmettre ces traits réussis à sa progéniture.


Ce que nous savons vraiment de l'origine des plantes

Dans l'histoire de l'évolution, les plantes sont arrivées relativement tard dans l'histoire de la Terre. Les premiers fossiles de plantes auraient 475 millions d'années. Les évolutionnistes s'accordent généralement à dire que les plantes ont évolué à partir d'algues qui ont lentement commencé à coloniser la terre. Cela n'a pas pu se produire avant qu'il y ait eu une couche d'ozone intacte pour protéger les plantes de certains des rayons UV nocifs de l'atmosphère. Comme il s'agissait d'une terre étrangère, les plantes ont dû s'adapter au nouveau paysage. Plusieurs systèmes clés ont dû être développés pour éviter le dessèchement (dessèchement) dans l'air, pour absorber les nutriments du sol, pour pousser debout sans le support de l'eau et pour se reproduire sur terre.

Toutes ces nouvelles fonctionnalités nécessitaient de nouvelles informations à coder pour leur production. Comme indiqué précédemment, aucun mécanisme ne peut fournir systématiquement de nouvelles informations à partir de mutations aléatoires dans les génomes des individus. Bien que les plantes aient de nombreuses adaptations qui leur permettent de réussir sur terre, ces caractéristiques n'ont pas pu se développer au cours de l'évolution . Les nombreuses caractéristiques qui permettent aux plantes de prospérer dans divers environnements ont été programmées dans les différents types de plantes lorsqu'elles ont été créées par Dieu. Cette vision de l'adaptation est une différence clé dans les modèles d'évolution et de création. En mettant de côté les biais évolutifs et en nous concentrant sur la science opérationnelle, nous pouvons définir l'adaptation comme :

Adaptation: trait physique ou comportement dû à des caractéristiques héréditaires qui confèrent à un organisme la capacité de survivre dans un environnement donné.

En biologie évolutive, les adaptations sont souvent acquises en modifiant les structures existantes pour accomplir de nouvelles tâches. Dans le cas des algues se transformant en plantes, les structures préexistantes sont pour la plupart absentes. Peu d'algues ont des tissus différenciés qui pourraient être adaptés à un nouvel usage. Pour contourner ce problème, certains suggèrent que les champignons ont envahi la terre avec les plantes pour aider à absorber les nutriments du sol. Il existe de nombreuses preuves que les plantes et les champignons vivent aujourd'hui dans des relations symbiotiques, mais rien n'indique qu'ils aient évolué pour s'entraider.

Les premières plantes à évoluer étaient les petites mousses et les hépatiques (bryophytes), mais ces impasses évolutives n'ont pas conduit aux plantes vasculaires qui sont courantes aujourd'hui. Les trois groupes de bryophytes se trouvent dans une séquence inattendue dans les archives fossiles, les évolutionnistes doivent donc accepter qu'ils ont évolué séparément les uns des autres. L'ancêtre le plus probable est une algue mobile connue sous le nom de « chlorophyte ».

(PH-Campbell 421) Les adaptations montrées dans cette figure se seraient développées sur des millions d'années, car les plantes devaient acquérir de nouvelles caractéristiques pour pouvoir survivre sur terre.Superficiellement, des similitudes entre les algues et les plantes sont montrées, mais les informations requises pour produire les nouvelles structures et leurs fonctions ne peuvent pas être expliquées dans le cadre évolutif. Chacun de ces groupes a été créé avec les caractéristiques et les informations dont ils ont besoin pour survivre dans les conditions dans lesquelles ils vivent.

Les plantes vasculaires auraient évolué séparément des autres algues. Les fougères, les lycopodes et les prêles (ptéridophytes) sont les ancêtres communs suggérés des plantes vasculaires présentes en grande quantité aujourd'hui. L'ère carbonifère est décrite comme ayant des fougères géantes et des lycopodes, dont aucun ne survit aujourd'hui. Les vastes forêts du Carbonifère sont à l'origine de nombreuses réserves de charbon et de pétrole dans le modèle évolutif.

La prochaine étape dans l'histoire de l'évolution est le développement des plantes à graines. Les premiers à évoluer ont été les gymnospermes, des plantes à cônes comme les conifères, le ginkgo et les cycadales. Ces plantes avaient un avantage adaptatif sur les ptéridophytes et dominaient les forêts de la fin du Paléozoïque.

L'évolution des fleurs et des graines protégées dans un fruit a conduit à la branche suivante, les angiospermes. La production de fleurs et de fruits a un coût, mais ce coût est compensé par les avantages. Et de nombreuses adaptations ont conduit à divers types de plantes à fleurs. Parallèlement à ces nouveaux changements d'acquisition d'informations, de nombreuses relations symbiotiques complexes se sont soi-disant développées. De nombreuses relations symbiotiques exclusives existent entre les champignons, les bactéries et les insectes. Si ces relations sont perturbées, les plantes ne survivent pas ou sont moins capables de rivaliser. Le scénario qui explique comment évolue une relation symbiotique complexe semble être un piège dans les scénarios évolutifs. Si l'abeille n'a pas une certaine forme, elle ne peut pas atteindre le nectar, mais c'est la seule abeille avec la bonne forme de corps pour distribuer le pollen pour la fleur. Si l'un n'est pas en place, l'autre ne survit pas ou n'est pas aussi en forme que ses concurrents.

La présence d'arbres vivants pratiquement identiques aux espèces fossiles, comme le ginkgo montré ici et le pin Wollemi, démontre l'échec de l'évolution à faire des prédictions utiles. Les arbres vivants et éteints sont la preuve que l'évolution peut garder les choses inchangées pendant des centaines de millions d'années ou apporter des changements drastiques, faites votre choix.

Un autre problème auquel fait face l'histoire de l'évolution est la présence de plantes fossiles qui n'ont pas changé depuis des centaines de millions d'années. Les espèces Ginkgo biloba est connue à partir de fossiles qui sont censés avoir 200 millions d'années. Un autre « fossile vivant », le pin Wollemi, a été récemment découvert en Australie. Les fossiles les plus anciens de cette plante datent de plus de 90 millions d'années. La théorie plastique de l'évolution doit accepter que ces plantes sont la preuve que les forces évolutives peuvent agir en restant immobiles pendant des millions d'années, même si l'évolution peut expliquer l'apparition rapide de nouvelles espèces. Si l'évolution signifie que les choses peuvent évoluer rapidement et lentement, comment peut-elle être utilisée pour faire des prédictions ?

Malgré l'histoire évolutive prévue pour l'évolution des plantes à partir des algues, l'apparition de nouvelles informations, les relations symbiotiques requises et la séquence de fossiles indiquent un Créateur. Il n'y a pas de réconciliation entre les deux modèles – les plantes ont été créées par le Créateur, pas par hasard et avec le temps.


Recette mortelle

Les plantes à pichet australien produisent des feuilles et des mdash mortels et lsquopichers qui ressemblent à un sourire à pleines dents et à des feuilles plates. Après avoir séquencé le génome de l'espèce, l'équipe d'Albert a identifié des gènes activés différemment entre les feuilles en forme de pichet et les autres feuilles non carnivores de la plante. Ceux-ci comprenaient des gènes impliqués dans la fabrication d'amidons et de sucres qui peuvent aider à produire le nectar qui attire les insectes à leur mort, ainsi que des gènes codant pour des substances cireuses qui peuvent rendre difficile la sortie du pichet.

Pour déterminer comment les pichets mangent leurs proies, les chercheurs ont échantillonné le cocktail digestif deCéphalote et plusieurs autres plantes carnivores non apparentées et identifié un total de 35 protéines, en utilisant la spectrométrie de masse. De nombreuses protéines sont liées à celles que d'autres plantes à fleurs utilisent pour repousser les agents pathogènes. Par exemple, les plantes produisent généralement des enzymes qui décomposent un polymère appelé chitine comme défense contre les champignons, qui fabriquent leurs parois cellulaires à partir du produit chimique. Mais Albert soupçonne que les pichets australiens et d'autres plantes carnivores ont réutilisé l'enzyme pour digérer les exosquelettes d'insectes, qui sont également faits de chitine.

Dans la nouvelle analyse, Albert et ses collègues ont également découvert que chez les plantes carnivores éloignées, y compris les espèces de plantes à pichet, les gènes déployés pour fabriquer les protéines du liquide digestif ont une origine évolutive commune. De plus, certains de ces gènes ont évolué indépendamment pour modifier la forme des enzymes qu'ils codent de manière similaire dans les différentes espèces. Les chercheurs n'ont pas encore de preuve, mais ils pensent que les mutations pourraient aider à stabiliser les enzymes lorsqu'elles sont présentes ensemble dans le liquide digestif.

Alors que les chercheurs ont déjà apprécié l'importance de l'évolution convergente pour les plantes carnivores, explique Aaron Ellison, écologiste à Harvard Forest à Petersham, Massachusetts, la nouvelle étude est importante car elle démontre comment cette convergence peut se produire jusqu'au niveau moléculaire, dit-il.

Acquérir la capacité de manger un insecte est de peu d'utilité si une plante ne peut d'abord en piéger un, et ici, l'évolution a trouvé des solutions plus diverses, note Albert. Les pièges à mouches de Vénus piègent leurs proies, tandis que les jugulaires immobilisent leurs victimes à l'aide de minuscules ventouses. Dans son livre de 1875 Plantes insectivores, Charles Darwin a inclus des dessins détaillés des tentacules que les droséras utilisent pour épingler les insectes à leurs feuilles. " Ce n'est pas étonnant que Darwin ait écrit un livre entier sur les plantes carnivores ", dit Albert.


Crétacé : évolution de la vie végétale et animale

Le Crétacé inférieur se caractérise par une révolution de la vie végétale, avec l'apparition soudaine de plantes à fleurs (angiospermes) comme les ancêtres du hêtre, du figuier, du magnolia et du sassafras. À la fin du Crétacé, ces plantes sont devenues dominantes. Le saule, l'orme, le raisin, le laurier, le bouleau, le chêne et l'érable font également leur apparition, ainsi que l'herbe et les séquoias de Californie. Les insectes étaient étroitement associés aux angiospermes, y compris une forme de libellule, et la plupart étaient similaires aux insectes d'aujourd'hui. Cela a préparé la voie à l'augmentation des mammifères à la fin du Cénozoïque. Les invertébrés marins du Crétacé comprenaient des nautiles, des balanes, des homards, des crabes, des oursins, des ammonites et des foraminifères. Les reptiles ont atteint leur apogée, y compris les dinosaures Triceratops, Tyrannosaurus, Stegosaurus, Apatosaurus (Brontosaure) et Iguanodon, et allaient des herbivores aux carnivores. Les reptiles volants tels que les ptérosaures étaient très développés, tandis que dans la mer il y avait des ichtyosaures, des plésiosaures et des mosasaures. Les autres reptiles vivant à cette période comprennent les crocodiles et les tortues géantes, les serpents et les lézards ont fait leur première apparition à cette époque. Les vrais mammifères, qui étaient déjà apparus au Trias, étaient rares, car les reptiles du Crétacé dominaient.

Le climat du Crétacé était apparemment assez doux et uniforme, mais il est possible que vers la fin de la période des zones de climat variables soient apparues, rendant le climat global plus frais. De tels changements, ainsi que des changements à la fois dans la surface de la terre, sa flore et sa faune, ont mis fin au Mésozoïque.

À la fin du Crétacé, environ 75 % de toutes les espèces, y compris les organismes marins, d'eau douce et terrestres, ont disparu. La disparition assez brutale de la vie au Crétacé reste un mystère. Des extinctions massives similaires se sont produites à d'autres périodes de l'histoire de la Terre. Les théories pour les extinctions ont inclus un ou un mélange des éléments suivants : refroidissement drastique du globe, retrait des mers, rupture des continents (voir dérive des continents), maladie biologique, inversions du champ magnétique terrestre ou changement de la température atmosphérique dioxyde de carbone et oxygène. Cependant, la théorie la plus largement acceptée a été introduite en 1980 par Luis et Walter Alvarez et leurs collègues de l'Univ. de Californie. Alvarez a proposé que la terre ait été frappée par un astéroïde ou une comète d'environ 6 mi (10 km) de diamètre il y a environ 65 millions d'années. Un tel impact (ou une collection d'impacts) répandrait de la poussière dans l'atmosphère, supprimant la photosynthèse et modifiant la chaîne alimentaire. Les preuves d'un impact comprennent une couche anormale d'iridium, typique des météorites, et quelques cratères d'impact probables datés de la fin du Crétacé. D'autres scientifiques ont suggéré que la cause de l'extinction finale du Crétacé était les énormes éruptions volcaniques qui ont créé les coulées de lave des pièges du Deccan dans ce qui est maintenant l'Inde. Un modèle a réuni ces deux théories, en émettant l'hypothèse que les ondes de choc de l'impact d'un gros astéroïde se sont déplacées à travers la terre, secouant la croûte terrestre et déclenchant ou intensifiant les événements volcaniques. Un autre suggère que les coulées de lave ont déclenché une chaîne d'événements qui ont tué une grande partie de la vie marine quelques centaines de milliers d'années avant que l'impact n'éteigne les dinosaures.

L'encyclopédie électronique Columbia, 6e éd. Copyright © 2012, Columbia University Press. Tous les droits sont réservés.

Voir plus d'articles de l'Encyclopédie sur : Géologie et Océanographie


Des végétaux-animaux ?

Bien que vous puissiez imaginer des poissons, des hamsters et des souris à la peau verte, les scientifiques n'ont pas pu aller aussi loin. Les cyanobactéries ont pu survivre et se reproduire dans les cellules animales, mais seulement pendant environ cinq à 12 jours dans certaines cellules, selon la méthode.

Les cyanobactéries ont pu se développer et se reproduire dans les embryons de poisson zèbre pendant douze jours. Après cela, les scientifiques ont arrêté l'expérience, car les molécules qui colorent la peau du poisson empêchaient les cyanobactéries de capter la lumière du soleil.

Essayer de maintenir les cyanobactéries en vie dans les cellules de mammifères a eu moins de succès. Dans les cellules de hamster, les bactéries modifiées ont été introduites dans la cellule et ont survécu pendant au moins une courte période dans environ 5 % des cellules. Les cyanobactéries qui avaient été avalées par les cellules spéciales mangeuses de bactéries des souris ont pu se répliquer (reproduire) dans la cellule. Cependant, ils ont quand même commencé à mourir après 4 ou 5 jours.

Même chez les animaux comme les limaces de mer qui peuvent garder des chloroplastes dans leurs propres cellules, ces parties cellulaires doivent être « remplies » de temps en temps. Ils le font en mangeant des algues ou des cyanobactéries. Leurs cellules digestives s'accrochent alors aux parties photosynthétiques plutôt que de les décomposer. Ainsi, la survie à court terme des cyanobactéries dans les cellules de cette expérience n'est pas très éloignée de ce qui se passe chez les animaux faisant la photosynthèse dans la nature.

Ces progrès à court terme suffisent à donner de l'espoir aux scientifiques. Peut-être qu'avec beaucoup plus de recherches, nous pourrons un jour atteindre le rêve de nous alimenter avec des chloroplastes dans notre peau.

Images supplémentaires de Wikimedia Commons. Danio rerio (poisson zèbre) par Monte Westerfield via le National Institute of General Medical Science.


Voir la vidéo: Une famille a adopté un dobermann dun refuge, et 5 jours plus tard, les parents ont entendu crier (Décembre 2021).