Le processus évolutif d'absolument toutes les espèces vivantes sur notre planète a traversé à la fois les étapes de l'épanouissement et de l'augmentation du nombre de ses populations, et la réduction du nombre de spécimens à plusieurs milliers, centaines ou moins. Dans ce dernier cas, il est d'usage de parler d'effet de goulot d'étranglement. Examinons de plus près ce que cela signifie.
Qu'est-ce que l'effet de goulot d'étranglement ?
Imaginons qu'il existe une sorte de créature vivante, qui est représentée par cent mille ou même plusieurs millions d'exemplaires. Dans une population aussi énorme, une grande variété de traits peut être trouvée parmi les individus de cette espèce. Par exemple, il y aura des individus de couleur blanche, noire, brune, tachetée; individus grands, petits et moyens; certains seront rapides, d'autres lents, certains auront de longs membres, d'autres auront de grands yeux. Cette liste de qualités et d'attributs peut être poursuivie pendant longtemps. Il n'y a qu'une seule conclusion: dans une population avec un grand nombre d'individus, il existe une grande variété d'informations génétiques, c'est-à-dire le pool génétiqueest riche.
Maintenant, imaginons qu'un cataclysme se soit produit, ce qui a conduit à une extinction brutale de cette espèce. Du coup, sur un million d'individus, il ne restait que quelques dizaines ou centaines. Naturellement, la diversité génétique sera perdue. Les individus survivants ne portent que quelques allèles différents, à partir desquels les générations suivantes se formeront. Cette réduction du pool génétique est un effet de goulot d'étranglement. La situation est littéralement similaire au fait que sur une grande variété de boules colorées présentes dans une bouteille, seules quelques-unes d'entre elles ont été versées à travers un goulot étroit.
Effet fondateur
Le nombre d'individus qui ont survécu à l'étape du "goulot d'étranglement" donne naissance à de nouvelles générations. Par rapport à eux, ce nombre réduit d'individus est la population fondatrice ou mère.
Si le nombre d'individus d'une espèce est réduit à 10 ou moins, on parle alors d'un effet fondateur extrême. Dans ce cas, il n'y aura pratiquement aucune diversité d'allèles dans le pool génétique des générations suivantes, et les mêmes caractères morphologiques apparaîtront assez souvent.
Ainsi, les effets du fondateur et du goulot d'étranglement sont liés les uns aux autres dans une chaîne évolutive: le premier suit le second.
À quoi mènent ces effets ?
En d'autres termes, la réduction du pool génétique est-elle bonne ou mauvaise ? La réponse à cette question n'est pas aussi simple qu'il y paraît à première vue. Voici les points positifs et négatifs quidécoulent de la définition de l'effet de goulot d'étranglement, c'est-à-dire la réduction de la diversité génétique d'une espèce donnée:
- Avantages. Dans les populations suivantes, des traits et des mutations spécifiques sont fixés qui peuvent être bénéfiques pour les individus dans cet environnement.
- Inconvénients. Un faible niveau de diversité génétique entraîne une diminution de la capacité d'adaptation d'une espèce aux changements environnementaux, c'est-à-dire la rend vulnérable. De plus, les individus commencent souvent à avoir des défauts héréditaires.
Exemple de guépard
Un exemple frappant de l'effet de goulot d'étranglement causé par la sélection évolutive est le guépard moderne. Avant le glaçage global de notre planète (période quaternaire), il existait plusieurs espèces de guépards en Afrique, en Eurasie et en Amérique du Nord, qui étaient très différentes de la moderne tant par leur taille que par leurs capacités de vitesse. Selon certaines estimations, le nombre total de guépards sur la planète pourrait atteindre des centaines de milliers d'individus.
Au cours de la période quaternaire, lorsque la nourriture est devenue moins disponible, il y a eu une mortalité massive de nombreuses espèces de créatures vivantes, y compris les guépards. On pense que le nombre de ces derniers pourrait n'être que de quelques centaines d'individus. De plus, seuls les spécimens les plus rapides et les plus petits ont survécu, c'est-à-dire qu'il y avait un effet de goulot d'étranglement pour les guépards.
Actuellement, le guépard est un mammifère avec une diversité génétique extrêmement faible. Ces bêtes sont faiblesrésistant à toutes sortes de maladies, et toutes les tentatives d'implantation d'organes en eux se soldent par un échec. Le corps du guépard est pratiquement incapable de s'adapter aux changements de l'environnement.
Réduction artificielle de la population
D'après son nom, cet effet de goulot d'étranglement est déjà causé par l'intervention humaine dans la nature. Il existe plusieurs exemples:
- Éléphants de mer du Nord. À la suite de la chasse active et de l'extermination de ces animaux à la fin du 19ème siècle, sur 150 000, seuls 20 individus sont restés.
- Bison d'Europe et d'Amérique. Bison d'Europe au début du 20e siècle, il n'y avait que 12 individus (sur 3600) et américain - 750 (sur 370 000).
- Tortues géantes des îles Galápagos.
Notez que cet effet est également utilisé dans la sélection de nouvelles sous-espèces de plantes et d'animaux, afin de consolider les traits bénéfiques pour l'homme.
La diversité génétique peut-elle se rétablir ?
La réponse à cette question est oui. Oui, c'est possible, mais pour cela, il est nécessaire de créer les conditions appropriées. Même lorsque le groupe parental d'individus était petit et qu'il y avait un fort effet de goulot d'étranglement dans le passé, la diversité génétique peut être restaurée dans un long processus évolutif ultérieur.
Pour cela, l'environnement doit fournir diverses niches pour l'habitat de cette espèce, c'est-à-dire que l'environnement lui-même doit être diversifié. Puis,en s'adaptant aux nouvelles conditions et en accumulant progressivement de nouvelles mutations, l'espèce peut restaurer son patrimoine génétique.
Qu'en est-il de l'évolution humaine ?
Divers cataclysmes de l'histoire connue ont constamment fait des dizaines et des centaines de milliers de vies humaines, ce qui a créé l'effet d'un goulot d'étranglement pour l'Homo Sapiens et d'autres espèces humaines. Voici quelques exemples:
- Il y a 75 000 ans, le supervolcan Toba a explosé en Indonésie. Sa force explosive est estimée à ce titre à 3 000 volcans de Sainte-Hélène ! Selon certaines hypothèses, cette éruption pourrait réduire le nombre de différents types de personnes à plusieurs milliers d'individus sur toute la Terre.
- Au Moyen Âge, environ 1/3 de la population européenne est morte des suites de la peste noire.
- Lors de la colonisation du Nouveau Monde par les Européens à la fin du XVe - la première moitié du XVIe siècle, environ 90% de la population indigène a été détruite.
- En 1783, le volcan Lucky a explosé en Islande. Par la suite, la faim et la maladie s'y sont ajoutées, entraînant la mort d'environ 20 % de la population de l'île.
Quant à la situation actuelle des humains, leur diversité génétique est assez grande, puisque la population de la planète est d'environ 7,5 milliards et qu'elle est répartie sur toute la Terre (différentes conditions environnementales).
