Redif : Le Muséum #MNHN est bien mais nous montre une classification pré-moléculaire et erronée des mammifères

Tiens c'est l'été, je vais rediffuser des billets de mon ancien blog. Après celui sur les statistiques et celui sur le peer review, un compte-rendu un peu polémique d'une visite au Muséum d'histoire naturelle de Paris (billet d'origine sur le vieux blog).

[caption id="attachment_2364" align="aligncenter" width="164"] Cliquez sur l'image[/caption]

Récemment j'ai visité la grande galerie de l'évolution du Muséum national d'histoire naturelle (MNHN). L'expo est très bien faite, pour les enfants et pour les adultes, et contient plein d'infos scientifiques pertinentes. En plus ils font un excellent boulot d'expliquer clairement des concepts compliqués, comme la génétique ou la notion d'espèce. Mais voilà, je suis un chieur scientifique, alors voici mon ralâge.

Une des notions essentielles en biologie évolutive, et plus généralement pour comprendre le monde vivant, est la phylogénie, ou arbre des espèces. D'ailleurs ils expliquent cela très bien avec un arbre tout simple et mignon (vous ne trouvez pas ça mignon ?) :

[caption id="" align="alignnone" width="960"] Cet arbre simple est correct, c'est cool[/caption]

Cet arbre a plusieurs avantages. L'un, c'est qu'il montre des espèces bien distinctes, dont les relations ne font pas débat. Un autre c'est qu'il permet bien d'expliquer ce qu'est un arbre évolutif : les branchements de l'arbre montrent comment les espèces ont divergé les unes des autres au cours de l'évolution, avec en bas le temps ancien de l'origine des animaux, et en haut les espèces modernes (oui un vers de terre c'est moderne, oui monsieur, oui madame, une étoile de mer aussi, parfaitement). Donc en lisant du haut en bas on voit que les branches lient ensemble d'abord les espèces les plus proches (deux mammifères, un minou-oïde et un humanoïde), puis un peu moins proches (trois vertébrés), puis de moins en moins proches (l'étoile de mer, un deutérostome comme vous et moi), puis enfin des espèces qui n'ont en commun que d'être des animaux (c'est pas mal déjà remarquez). Un troisième avantage de cet arbre, c'est qu'il est illustré par le type d'évidence que l'on utilise pour reconstruire de tels arbres évolutifs.

A savoir que les deux mammifères, qui sont aussi les deux seuls tétrapodes de l'arbre, sont regroupés par le fait d'avoir des membres de tétrapode, et les trois vertébrés (qui sont tous des vertébrés à mâchoire, contrairement aux lamproies par exemple) sont regroupés par le fait d'avoir un crâne avec une mâchoire. Dans ces deux cas, le type d'évidence est morphologique : on observe qu'un ensemble d'espèces partagent des structures morphologiques, qui ne sont pas partagées par les autres espèces ; la façon la plus simple d'expliquer cela est que ces structures ont été héritées d'un ancêtre commun, et que donc ces espèces sont apparentées de manière plus proche entre elles qu'avec les autres espèces. Il y a plusieurs avantages à cette approche, et plusieurs désavantages.

L'avantage principal, c'est qu'on a des fossiles pour les structures morphologiques, donc on peut dans une certaine mesure dater les caractères, et tester les hypothèses d'ancêtres communs.

Les désavantages sont plus nombreux à mon avis. Premièrement, la reconnaissance et la classification de chaque caractère morphologique est quelque part subjective : la mâchoire, c'est un caractère ou plusieurs ? Deuxièmement, la morphologie peut évoluer de manière convergente. Dans les cas évidents, c'est ... bin évident, comme par exemple ailes de chauves-souris et d'oiseaux. Mais la forme des dents a été beaucoup utilisée pour classifier les mammifères, alors que des expériences ces 10 dernières années montrent que, sous l'influence d'un petit nombre de gènes, les dents peuvent changer très vite ("vite" pour un biologiste évolutif c'est cent mille ans, je dis ça comme ça), et aboutir à des formes convergentes qui trompent les meilleurs paléontologues. Troisièmement, il n'y a pas toujours de caractères morphologiques qui distinguent et regroupent les espèces qui nous intéressent.

(Je peux être biaisé, parce que je fais de l'évolution moléculaire (donc pas morphologique), mais force est de constater que l'ensemble du domaine bouge depuis 20 ans dans la direction d'une importance moindre de l'évidence morphologique.)

Alors l'autre type d'évidence montré dans l'image ci-dessus, c'est l'évidence moléculaire, venant des gènes, des protéines, ou du génome. (On m'avait fait remarquer dans les commentaires du billet d'origine que tel que c'est dessiné on croirait que animaux deutérostomiens ont en commun d'avoir de l'ADN, par rapport aux vers qui n'en auraient pas, ce qui est faux.) En première approximation, les espèces qui partagent un ancêtre commun récent ont des gènes qui se ressemblent davantage que les espèces qui partagent un ancêtre commun plus ancien. Il y a plein d'avantages à utiliser les gènes ; le désavantage c'est qu'on ne peut pas utiliser les fossiles. Premier avantage, c'est qu'on a des critères objectifs pour les identifier et les comparer. Deuxième, comme ils sont tous composés des mêmes éléments de base, on peut faire des modèles statistiques élaborés, et aller au-delà du simple "ce qui se ressemble s'assemble". Troisième, des gènes y en a plein et dans tous les êtres vivants, donc on peut accumuler assez de données pour résoudre les relations de presque n'importe quel groupe d'organismes. Par exemple ci-dessus, trouver la relation entre vertébrés, étoile de mer, et vers de terre, pour lesquels les caractères morphologiques à comparer ne se bousculent pas (et induisent en erreur, c'est une autre histoire).

Donc tout ça pour dire que l'arbre suivant, c'est une honte :

[caption id="" align="alignnone" width="960"] Cet arbre des mammifères m'offense profondément[/caption]

Cet arbre des mammifères m'offense profondément

Ce que montre cet arbre, c'est les relations entre mammifères telles qu'elles étaient comprises en 1991, juste avant que les données moléculaires (les gènes) et les méthodes statistiques / bioinformatiques ne révolutionnent tout le domaine. Durant toutes les années 1990 il y a eu beaucoup de débats sur cet arbre, et il me paraitrait normal qu'en 1994 on n'ait pas voulu mettre en avant des résultats nouveaux et controversés, dont certains se sont d'ailleurs révélés faux. Mais quand même, depuis 2001, il y a consensus sur le fait que les données moléculaires ont montré, entre autres, que les cétacés (baleines et autres) font partie des artiodactyles (bestioles à sabots), plus précisément comme cousins des hippopotames ; que rongeurs et lagomorphes (lapin-oïdes) sont proches cousins des primates ; que les insectivores sont un groupe erroné ; ou que les périssodactyles (chevaux et autres) sont cousins des carnivores.

L'arbre des mammifères a beaucoup fait débat, parce qu'on a beaucoup de données morphologiques et fossiles, étudiées par beaucoup de gens depuis longtemps, et que les relations entre les grands groupes ("ordres", les groupes cités ci-dessus) ne sont vraiment pas évidentes. Autant grouper les bestioles qui ont des pattes c'est facile, autant comment ordonner une souris, une baleine, et un chien ? Et aussi parce qu'il faut bien le dire, les relations pas évidentes en morphologie étaient souvent pas évidentes en génétique non plus. Mais, voir ci-dessus, avec plus de données et de meilleurs modèles, on y est arrivé. C'est très clair, très bien soutenu, et confirmé par plein d'autres études depuis, y compris de nouvelles découvertes fossiles.

Un point intéressant à noter, c'est que dans le débat des années 1990, les défenseurs de l'orthodoxie morphologique contre les petits morveux moléculaires et bioinformatiques étaient en grande partie concentrés dans les grands muséums d'histoire naturelle.

Et donc, je trouve que plus de 10 ans après la conclusion de cette grande aventure scientifique, les aimables collègues du muséum de Paris pourraient faire l'effort de présenter un arbre des mammifères à jour dans leur grande galerie. Merci de votre attention.

Ce billet était parti pour être court. Sa longueur tend à indiquer que le sujet sur lequel on a fait sa thèse vous tient toujours à coeur, quelques années plus tard. :-)

(Les images sont des photos que j'ai prises en visitant le Muséum, c'est pour ça qu'elles sont moches.)