L'évolution comme grille de lecture du monde Cours

L'œil humain est une structure très complexe. C'est une sphère délimitée par trois membranes et composée de trois milieux transparents. Les cellules photoréceptrices se trouvent au fond de l'œil.

Les trois membranes de l'œil sont :

• La sclérotique : enveloppe blanche et résistante qui devient transparente à l'avant de l'œil pour former la cornée. C'est la couche la plus externe de l'œil.
• La choroïde : enveloppe noire se situant entre la sclérotique et la rétine. À l'avant de l'œil, elle forme l'iris. Cette enveloppe n'est pas complètement fermée à l'avant afin de laisser entrer la lumière à l'intérieur de l'œil. Cette ouverture, la pupille, peut voir son diamètre varier en fonction de la luminosité.
• La rétine : enveloppe composée de cellules nerveuses, les photorécepteurs. Elle est prolongée par le nerf optique.

L'intérieur du globe est composé de trois milieux transparents :

• L'humeur aqueuse : premier milieu traversé par la lumière, entre la cornée et le cristallin.
• Le cristallin : lentille biconvexe dont la courbe peut varier pour faire la « mise au point ».
• L'humeur vitrée : substance gélatineuse située entre le cristallin et la rétine.

Dans le règne animal, l'œil prend différentes formes, de la plus simple, l'ocelle, à la plus complexe, l'œil. Des scientifiques proposent l'idée que la structure complexe de l'œil pourrait être dérivée de la forme la plus simple grâce à des mutations favorisées par la sélection naturelle.

L'ocelle n'est composé que de quelques cellules pigmentées connectées à des fibres nerveuses permettant de distinguer le sombre du clair. On trouve cette forme chez l'euglène, algue unicellulaire.

Une forme un peu plus complexe est trouvée chez un planaire (ver plat). La couche cellulaire pigmentée s'invagine (se creuse) pour former une cavité. Cette courbure permet à la lumière de ne stimuler qu'une partie des cellules. L'animal peut ainsi repérer la direction de la source de lumière grâce aux variations de luminosité. Cette structure donne un avantage évolutif : les espèces la possédant se dirigent mieux pour échapper à leurs prédateurs.

Une forme similaire avec une cavité plus profonde et remplie d'eau existe chez des céphalopodes comme le nautile. Le creusement de la cavité laisse une ouverture très fine pour le passage de la lumière, la future pupille. La résolution augmente et des images floues se forment. L'œil distingue des formes. C'est un avantage par rapport à ceux qui ne perçoivent que la direction et l'intensité lumineuse, pour se nourrir, échapper aux prédateurs, se cacher. Cette structure a donc été avantagée sous l'effet de la sélection naturelle.

Par le biais de mutations, l'œil se dote de cellules transparentes qui recouvrent l'ouverture. Cela permet d'éviter les infections tout en laissant passer la lumière. C'est un nouvel avantage évolutif. Les êtres vivants possédant cette structure ont plus de chance de survie et donc un meilleur taux de reproduction permettant la transmission de cet avantage aux générations suivantes.

Des protéines se forment sous la surface de la cornée, donnant naissance au cristallin. Cette structure module sa forme pour permettre la focalisation des rayons lumineux en un seul point sur la rétine. Ce processus oculaire s'appelle l'accommodation.

L'apparition de l'iris permet de moduler le diamètre de l'ouverture de l'œil pour s'adapter aux variations de la luminosité. On arrive ainsi à un œil complexe qui a servi de base à celui que l'on retrouve chez l'homme, mais aussi chez les pieuvres.

Le trajet long et tortueux des canaux déférents est lié à une contrainte historique elle-même liée à la position abdominale des testicules chez les ancêtres des mammifères.

Chez de nombreux mammifères, dont l'homme, le trajet des canaux déférents de l'appareil reproducteur masculin est anormalement long et tortueux. Ces canaux remontent dans l'appareil génital puis redescendent jusqu'à la prostate.

Chez les ancêtres à sang froid des mammifères, les testicules sont localisés à l'intérieur, à proximité des reins. Au cours de l'évolution, ils sont descendus à l'extérieur, dans les bourses, afin d'optimiser la spermatogenèse. L'homme a gardé la trace de cette organisation ancestrale. On la retrouve chez l'embryon. La migration des testicules en dehors de l'abdomen est responsable de l'allongement des canaux déférents.

La présence de tétons (mamelons) chez l'homme est une contrainte de construction. Elle dépend de l'expression des gènes de développement lors de la formation de l'embryon.

Au sein d'une espèce, les contraintes de construction sont liées au développement embryonnaire.

Chez l'homme, durant le développement embryonnaire, avant la 6^e semaine, les gènes du chromosome X s'expriment et entraînent la mise en place des mamelons. À partir de la 6^e semaine, le gène SRY présent sur le chromosome Y s'exprime et entraîne la différenciation des organes reproducteurs en organes masculins.

La présence des tétons est donc liée à une contrainte de construction.

Les difficultés obstétriques sont engendrées par l'adaptation à la bipédie. L'organisme a dû trouver un compromis entre un bassin court permettant la marche et un bassin large permettant l'accouchement. 

Au cours de l'évolution, le bassin devient plus court pour permettre la marche debout, la bipédie. Le revers à cette évolution est qu'un bassin plus court gêne l'accouchement, le passage devenant plus étroit pour le bébé. De plus, chez l'espèce humaine, le volume crânien augmente au cours de l'évolution, ce qui rend l'accouchement encore plus difficile. 

Le compromis entre les deux fonctions du bassin (marche et accouchement) conduit à une structure qui n'est optimale pour aucune des deux fonctions mais qui est la meilleure adaptation possible pour combiner les deux.

La zone noire représente l'espace libre entre la tête du nouveau-né et le bassin.

La position des fontanelles montre qu'au cours de l'évolution, la position de la tête du bébé à la naissance a pivoté.

Les dents de sagesse sont en cours de régression. Cette évolution est liée au fait qu'elles ne sont plus utilisées et plus adaptées à la morphologie de la face de l'espèce humaine.

Au cours de l'évolution du genre Homo, la face prognathe (mâchoires projetées vers l'avant) a régressé vers l'arrière avec l'allongement vertical de la face. Cette évolution laisse moins de place aux dents. De plus, le régime alimentaire de l'homme a changé. Aujourd'hui, la nourriture est molle, alors que nos ancêtres avaient besoin de toutes les molaires pour mastiquer les aliments durs, la viande notamment. Ainsi, les 3^e molaires, les dents de sagesse, ne sont plus utiles à l'homme moderne. Pour l'ensemble de ces raisons, les dents de sagesse régressent, de moins en moins d'adultes les possèdent. Afin d'éviter que les dents de sagesse ne viennent perturber l'alignement des dents déjà en place, elles sont aujourd'hui souvent retirées.