Sélection Naturelle : La Phalène du Bouleau

La sélection naturelle : contexte historique

La sélection naturelle, concept fondamental introduit par Charles Darwin (1809-1882), est le mécanisme par lequel certaines caractéristiques génétiques deviennent plus fréquentes dans une population grâce à un avantage sélectif dans un environnement donné. L'exemple emblématique de ce phénomène est celui de la phalène du bouleau (Biston betularia), une espèce de papillon dont la couleur des ailes a évolué en réponse à la pollution industrielle au Royaume-Uni au XIXe siècle.

Physique des phénomènes impliqués : camouflage et visibilité

La phalène du bouleau présente deux formes principales : une forme claire avec des ailes mouchetées de blanc et noir, et une forme sombre dite mélanique. Le rôle clé de la couleur des ailes est la prédation par des oiseaux insectivores, qui repèrent plus facilement les individus qui contrastent avec leur fond visuel.

Physiquement, la perception visuelle des prédateurs dépend du contraste optique entre la phalène et son environnement, fonction des propriétés de réflexion et absorption lumineuse des ailes. Dans un milieu naturel propre, les troncs des bouleaux sont clairs et marqués de taches, ce qui favorise la forme claire par camouflage cryptique. Lorsqu'à cause de la pollution industrielle, la suie recouvre les troncs, la forme sombre devient moins visible.

Durée nécessaire pour que la forme noire remplace la forme claire

Pression sélective et avantage adaptatif

La transformation de la population de phalènes du bouleau, passant majoritairement de la forme claire à la forme noire, s’est déroulée sur plusieurs décennies. Ce laps de temps dépend essentiellement de la force de la pression sélective exercée par l’environnement, c’est-à-dire de l’avantage qu’a la forme mélanique à échapper à la prédation.

Effet de la pollution sur la survie des phalènes

Lorsque la pollution industrielle a noircit les troncs des arbres, la forme sombre est devenue bien mieux camouflée, augmentant considérablement ses chances de survie. Les phalènes claires, plus visibles sur ce fond sombre, étaient plus souvent mangées par les oiseaux. Cette différence de survie a conduit à une augmentation progressive de la proportion de phalènes noires dans chaque génération.

Fréquence initiale et dynamique évolutive

La vitesse de ce changement dépend aussi de la fréquence initiale des papillons mélaniques (noirs) avant la pollution. Même si ces individus étaient rares au départ, le fort avantage sélectif leur a permis de se multiplier rapidement. Chaque génération successive comportait une proportion toujours plus élevée de phalènes noires.

Une évolution rapide à l’échelle biologique

Au final, ce phénomène s’est produit sur plusieurs dizaines d’années, ce qui est relativement court à l’échelle de l’évolution biologique. Ce cas illustre parfaitement comment la sélection naturelle peut agir rapidement quand l’environnement change brutalement, en favorisant les individus les mieux adaptés.

Pollution industrielle et évolution : la phalène du bouleau comme système modèle

La phalène du bouleau illustre parfaitement le mécanisme de la sélection naturelle à travers un exemple observable, quantifiable et modélisable physiquement. La corrélation entre la pollution industrielle, les propriétés optiques des ailes, la prédation, et la dynamique génétique montre la puissance explicative de la physique appliquée à la biologie évolutive.