Quand la nature invente deux fois

Et si l’évolution était une sorte de scénario répétitif, dans lequel sont réécrites sans cesse les mêmes histoires avec des héros différents ? 

Imaginez que vous relanciez une partie d’échecs avec les mêmes règles, mais avec des joueurs différents. Les stratégies varieraient, mais certains coups – les plus efficaces – se retrouveraient dans chaque partie. Dans le grand jeu de l’évolution, ce phénomène a un nom : la convergence évolutive. Elle révèle comment des espèces très éloignées, souvent sans lien de parenté direct, peuvent développer  des traits similaires et des solutions identiques aux défis de leur environnement. Leurs chemins évolutifs, bien que séparés, semblent converger vers les mêmes solutions face aux contraintes de leur environnement. L’évolution, en somme, rejoue parfois les mêmes coups pour résoudre des problèmes récurrents.

Quand l’histoire se répète… ailleurs

Prenez l’exemple des dauphins et des ichthyosaures, des animaux marins de groupes totalement différents. Les premiers sont des mammifères, les seconds étaient des reptiles aujourd’hui disparus. Pourtant, leurs corps fuselés, leurs nageoires et leurs queues puissantes illustrent une réponse identique au même défi : se déplacer rapidement dans l’eau.

Photographie d’un dauphin (à gauche) et reconstitution 3D d’un ichthyosaure (à droite)

Ce parallèle illustre l’idée que, dans certaines conditions, l’évolution tend à réinventer la même roue.

L’adaptation en réponse aux contraintes

Pour comprendre la convergence évolutive, il faut s’intéresser aux pressions de l’environnement. Chaque espèce est confrontée à des défis spécifiques pour survivre : se nourrir, se reproduire, échapper à ses prédateurs. Ces contraintes orientent les innovations de l’évolution, un peu comme une feuille de route impose des étapes. Dans l’eau, par exemple, le fuselage hydrodynamique est presque incontournable pour toute espèce souhaitant nager efficacement. C’est pourquoi les requins (poissons), les dauphins (mammifères) et les ichthyosaures (reptiles) se ressemblent tant. La forme idéale pour réduire la résistance de l’eau ne varie pas. Mais la convergence ne se limite pas à la nage. Regardons les ailes : elles permettent de voler et ont émergé de manière indépendante chez les oiseaux, les chauves-souris et les ptérosaures. Bien que la structure interne des ailes diffère – plumes pour les uns, membrane de peau pour les autres –, la solution reste comparable. Ces adaptations montrent que la nature explore une palette limitée de stratégies efficaces.

Un phénomène universel ou un hasard ?

Ce qui fascine dans la convergence évolutive, c’est sa régularité. Elle semble révéler des lois universelles qui guident l’évolution. Certains biologistes suggèrent même que si la vie réapparaissait sur Terre après une catastrophe, elle suivrait des chemins similaires, réinventant des formes et des fonctions déjà vues. Cependant, tout n’est pas prédictible. Certaines adaptations sont uniques et liées à l’histoire spécifique d’une espèce. Les plumes des oiseaux, par exemple, sont apparues à l’origine pour réguler la température avant d’être adaptées au vol. Ce genre de cheminement, dicté par des événements contingents, serait difficile à reproduire. Ainsi, la convergence nous montre à la fois des motifs récurrents et des singularités. Les traits convergents comme les yeux ou les ailes sont des réponses universelles à des contraintes fortes. Les autres, comme le camouflage unique du caméléon, dépendent de l’histoire spécifique d’un groupe.

Des exemples troublants de convergence

La convergence est partout autour de nous. Les yeux en sont un parfait exemple. Le mécanisme de la vision, avec un cristallin focalisant la lumière sur une rétine, a émergé plusieurs fois au cours de l’évolution. Les yeux des pieuvres et des humains se ressemblent, bien que ces animaux soient issus de branches distinctes. Les lois de l’optique, universelles, imposent des solutions similaires.

Photographie d’un œil humain (gauche) et d’un œil de poulpe (droite)

Un autre cas est celui des plantes et des animaux qui vivent dans des milieux arides. Les cactus, en Amérique, et les euphorbes, en Afrique, ont tous deux développé des tiges épaisses pour stocker l’eau et des épines pour dissuader les herbivores. Bien qu’ils appartiennent à des familles totalement distinctes, leur apparence est presque interchangeable.

Photographie de cactus (gauche) et euphorbe (à droite)

Dans le monde des insectes, les fourmis et les termites illustrent aussi une convergence comportementale. Ces deux groupes construisent des sociétés complexes, avec des rôles spécialisés pour chaque individu, bien qu’ils soient éloignés sur l’arbre de la vie.

Un éclairage sur les forces de la nature

Les chercheurs qui étudient la convergence évolutive cherchent à comprendre pourquoi certains traits reviennent si souvent. Cela les mène à s’interroger sur les lois de l’adaptation. Existe-t-il des « solutions universelles » inscrites dans les règles fondamentales de la biologie ? Ou bien ces convergences sont-elles dues à un hasard reproductible ? Ces questions trouvent aussi un écho dans l’astrobiologie, la science qui explore la possibilité de vie ailleurs dans l’univers. Si la vie existait sur d’autres planètes, à quoi ressemblerait-elle ? La convergence évolutive suggère qu’elle pourrait partager des caractéristiques avec les formes terrestres. Si l’environnement impose des défis similaires, pourquoi ne pas imaginer des créatures aquatiques avec des corps fuselés ou des êtres volants avec des ailes ?

Des perspectives fascinantes

En explorant la convergence évolutive, nous découvrons les motifs répétés qui relient les espèces. Ce phénomène ne fait pas que captiver les scientifiques ; il éclaire aussi les principes fondamentaux de l’évolution et les forces qui façonnent la biodiversité. Mais il laisse également en suspens une question passionante : si l’évolution répète parfois ses créations, où se situe la frontière entre le prévisible et l’inattendu ? Les recherches actuelles se concentrent sur l’analyse des cas de convergence, pour distinguer les adaptations dictées par des lois universelles des innovations uniques. Comprendre ces processus nous permettrait non seulement de mieux connaître notre propre planète, mais aussi de nous préparer à détecter et comprendre des formes de vie ailleurs dans l’univers.

Sources : 

1. Powell, R. & Mariscal, C. Convergent evolution as natural experiment: the tape of life reconsidered. Interface Focus 5, 20150040 (2015).

2. Convergent evolution explained with 13 examples. https://www.nhm.ac.uk/discover/convergent-evolution.html.

3. Evolution - Reconstruction, History, Theory | Britannica. https://www.britannica.com/science/evolution-scientific-theory/Convergent-and-parallel-evolution (2024).

4. Longrich, N. R. Evolution tells us we might be the only intelligent life in the universe. The Conversation http://theconversation.com/evolution-tells-us-we-might-be-the-only-intelligent-life-in-the-universe-124706 (2019).

5. Stayton, C. T. What does convergent evolution mean? The interpretation of convergence and its implications in the search for limits to evolution. Interface Focus 5, 20150039 (2015).