Endless Forms Most Beautiful (livre) - Endless Forms Most Beautiful (book)

Formes infinies les plus belles
Endless Forms Most Beautiful 2005 book cover.png
Auteur Sean B. Carroll
Pays Etats-Unis
Matière Biologie du développement évolutif (evo-devo)
Genre Science populaire
Éditeur WW Norton
Date de publication
 2005
Pages 331

Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom est un livre de 2005 du biologiste moléculaire Sean B. Carroll . Il présente un résumé du domaine émergent de la biologie du développement évolutif et du rôle des gènes de la boîte à outils . Il a remporté de nombreux prix pour la communication scientifique.

L'argument quelque peu controversé du livre est que l' évolution chez les animaux (bien que des processus similaires se produisent sans aucun doute dans d'autres organismes) procède principalement en modifiant la façon dont les gènes régulateurs, qui ne codent pas pour les protéines structurelles (telles que les enzymes ), contrôlent le développement embryonnaire . À leur tour, ces gènes régulateurs s'avèrent être basés sur un ensemble très ancien de gènes hautement conservés que Carroll surnomme la boîte à outils. Des séquences presque identiques peuvent être trouvées dans tout le règne animal, ce qui signifie que les gènes de la boîte à outils tels que Hox doivent avoir évolué avant le rayonnement cambrien qui a créé la plupart des plans du corps animal qui existent aujourd'hui. Ces gènes sont utilisés et réutilisés, parfois par duplication mais bien plus souvent en étant appliqués tels quels à de nouvelles fonctions. Ainsi, le même signal peut être donné à un moment différent du développement, dans une partie différente de l'embryon, créant un effet différent sur le corps adulte. Du point de vue de Carroll, cela explique comment tant de formes corporelles sont créées avec si peu de gènes structurels .

Le livre a été salué par la critique, et a appelé le plus important livre de vulgarisation scientifique depuis Richard Dawkins l » Horloger aveugle .

Auteur

Sean B. Carroll en 2008

Sean B. Carroll est professeur de biologie moléculaire et de génétique à l' Université du Wisconsin-Madison . Il étudie l'évolution des éléments cis-régulateurs (morceaux d' ADN non codant ) qui aident à réguler l'expression des gènes dans les embryons en développement , en utilisant la mouche des fruits Drosophila comme organisme modèle . Il a remporté le Shaw Scientist Award et le Stephen Jay Gould Prize pour son travail.

Livre

Le contexte

Informations complémentaires: Biologie du développement évolutif

Le titre du livre cite la dernière phrase de L'Origine des espèces de 1859 de Charles Darwin , dans laquelle il décrivait l' évolution de tous les organismes vivants à partir d' un ancêtre commun : « Les formes infinies les plus belles et les plus merveilleuses ont été et sont en train d'évoluer. ." Darwin, cependant, était incapable d'expliquer comment ces formes corporelles ont réellement vu le jour. La synthèse moderne de l'évolution et de la génétique au début du 20e siècle a également largement ignoré le développement embryonnaire pour expliquer la forme des organismes, car la génétique des populations semblait être une explication adéquate de la façon dont les formes ont évolué. Cette tâche a finalement été entreprise à la fin du 20e siècle avec l'arrivée de la technologie de l' ADN recombinant , lorsque les biologistes ont pu commencer à explorer comment le développement était réellement contrôlé.

Contenu

Le corps d'un trilobite est composé de nombreux modules similaires (segments de corps avec des paires d'appendices). Ceux-ci pourraient être créés par l'utilisation répétée des mêmes gènes de la boîte à outils .
Partie I La fabrication des animaux
1. Architecture animale : formes modernes, conceptions anciennes
Carroll soutient que de nombreux animaux ont une conception modulaire avec des parties répétées, comme dans les trilobites avec des segments répétés, ou les doigts répétés d'une main humaine .
2. Monstres, mutants et gènes maîtres
Les embryologues étudient comment les corps se développent et les anomalies lorsque les choses tournent mal, telles que les variantes homéotiques lorsqu'une partie du corps est transformée en une autre (par exemple, une antenne de mouche des fruits devient une jambe avec le mutant Antennapedia ).
3. De E. coli aux éléphants
Ce chapitre raconte l'histoire du code génétique et de l' opéron lac , montrant que l'environnement et les commutateurs génétiques contrôlent ensemble l'expression des gènes . Il présente la boîte à outils evo-devo gene .
4. Faire des bébés : 25 000 gènes, un peu d'assemblage requis
Carroll examine comment le développement embryonnaire d' une mouche des fruits est contrôlé et décrit ses propres découvertes (en 1994).
5. La matière noire du génome : mode d'emploi de la trousse à outils
Le chapitre décrit comment les gènes sont activés et désactivés dans une séquence temporelle chorégraphiée avec précision et un schéma tridimensionnel dans l'embryon en développement et comment la logique peut être modifiée par l' évolution pour créer différents corps animaux.
Les membres des écrevisses sont hautement spécialisés, adaptés par les modifications apportées par la boîte à outils des gènes evo-devo à partir des simples appendices de leurs ancêtres de type trilobite.
Cet embryon de mouche des fruits est coloré pour montrer l' expression de certains des gènes (nommés) qui contrôlent son développement .
Partie II Fossiles, gènes et fabrication de la diversité animale
6. Le Big Bang de l'évolution animale
Le rayonnement cambrien a vu une explosion dans la variété des plans du corps des animaux , des vers plats et des mollusques aux arthropodes et vertébrés . Carroll explique comment le changement du modèle d' expression du gène Hox a façonné les corps de différents types d'arthropodes et de différents types de vertébrés.
7. Little Bangs : ailes et autres inventions révolutionnaires
Ce chapitre explique comment l'évolution se déroule au sein d'une lignée, en spécialisant les membres d'arthropodes de tous semblables à « tous les différents outils qu'une humble écrevisse porte », avec (écrit-il) plus de gadgets qu'un couteau suisse .
8. Comment le papillon a obtenu ses taches
Faisant écho aux titres de Rudyard Kipling est tellement histoires , montre comment les modèles Carroll aile de papillon ont évolué, y compris sa découverte du rôle du Distal-less gène il, jusque - là connu dans le développement des membres. De toute évidence, un commutateur génétique pourrait être réutilisé à différentes fins.
9. Peignez-le en noir
Carroll se penche sur les rayures zébrées , le mélanisme industriel chez le papillon poivré et les taches des grands félins , tous des exemples du contrôle des motifs chez les animaux, jusqu'au niveau moléculaire.
10. Un bel esprit : la fabrication de l' Homo sapiens .
Ce chapitre explique en quoi les humains diffèrent des autres singes et pourquoi il n'y a pas beaucoup de gènes de structure pour les différences. La plupart des changements sont dans le contrôle génétique, pas dans les protéines.
11. Formes sans fin les plus belles
Carroll conclut en revisitant l' Origine des espèces de Darwin , en commençant par la manière dont Darwin a fait évoluer le dernier paragraphe de son livre, ne laissant que ces quatre mots « complètement intacts dans toutes les versions et éditions ». Il montre que l'evo-devo est la pierre angulaire d'une synthèse de l'évolution, de la génétique et de l'embryologie, remplaçant la « synthèse moderne » de la biologie du XXe siècle.

Illustrations

Le livre est illustré de photographies, telles que le développement d'embryons de mouches des fruits teints pour montrer les effets des gènes de la boîte à outils , et de dessins au trait de Jamie W. Carroll, Josh P. Klaiss et Leanne M. Olds.

Récompenses

accueil

"Kipling serait rivé": le livre explique comment les animaux ont réellement acquis les caractéristiques dont Rudyard Kipling a écrit dans ses histoires Just So Stories de 1902 , telles que "Comment l'éléphant a eu sa trompe".

Le biologiste évolutionniste Lewis Wolpert , écrivant dans American Scientist , a appelé Endless Forms Most Beautiful "un livre magnifique et très important". Il a résumé le message du livre avec les mots "Comme la théorie de Darwin l'a clairement indiqué, ces formes innombrables se sont développées à la suite de petits changements dans la progéniture et de la sélection naturelle de ceux qui étaient mieux adaptés à leur environnement. Une telle variation est provoquée par des altérations de des gènes qui contrôlent le comportement des cellules de l'embryon en développement. Ainsi, on ne peut pas comprendre l'évolution sans comprendre sa relation fondamentale avec le développement de l'embryon. » Wolpert a noté que Carroll avait l'intention d'expliquer evo-devo, et "a brillamment réalisé ce qu'il avait l'intention de faire".

Le biologiste évolutionniste Jerry Coyne , écrivant dans Nature , a décrit le livre comme étant destiné au lecteur profane intéressé, et l'a appelé "un hymne aux récents progrès de la génétique du développement et à ce qu'ils peuvent nous dire sur le processus évolutif". Pour lui, la pièce maîtresse était "la découverte inattendue que les gènes qui contrôlent les plans corporels de tous les animaux bilatéraux, y compris les vers, les insectes, les grenouilles et les humains, sont en grande partie identiques. Ce sont les gènes 'homeobox' (Hox)". Il a qualifié Carroll de leader dans le domaine et d'« adepte de la communication », mais admet qu'il « se sent mal à l'aise » lorsque Carroll expose sa vision personnelle du domaine « sans admettre que de grandes parties de cette vision restent controversées ». Coyne a souligné que l'idée que le « 'gène régulateur' est le locus de l'évolution » remonte à Roy Britten et ses collègues vers 1970, mais était encore faiblement étayée par l'observation ou l'expérience. Il a admis que les chimpanzés et les humains sont presque identiques à 99% au niveau de l'ADN, mais souligne que "les humains et les chimpanzés ont des séquences d'acides aminés différentes dans au moins 55% de leurs protéines, un chiffre qui monte à 95% pour les humains et les souris. Ainsi, nous ne pouvons pas exclure l'évolution de la séquence des protéines comme une raison importante pour laquelle nous manquons de moustaches et de queues. » Il a également noté que près de la moitié des gènes humains codant pour les protéines n'ont pas d'homologues chez les mouches des fruits, donc on pourrait argumenter le contraire de la thèse de Carroll et prétendre que « l'évolution de la forme est en grande partie une question d'enseignement d'anciens gènes pour en créer de nouveaux. "

La critique de BioScience a noté que le livre sert de nouveau Just So Stories , expliquant les "taches, rayures et bosses" qui avaient attiré l'attention de Rudyard Kipling dans les histoires de ses enfants. La revue a félicité Carroll pour avoir abordé l'évolution humaine et couvert les concepts clés de ce que Charles Darwin a appelé la grandeur de [la vision évolutionniste de] la vie, suggérant que "Kipling serait rivé".

L'écrivain scientifique Peter Forbes, écrivant dans The Guardian , l'a qualifié de "livre essentiel" et son auteur "à la fois un scientifique distingué... et l'un de nos grands auteurs scientifiques". Le journaliste Dick Pountain, écrivant dans PC Pro Magazine, a fait valoir que les formes sans fin le plus beau est le plus important livre de vulgarisation scientifique depuis Richard Dawkins de L'Horloger aveugle « et en effet une suite [à elle]. »

Le paléobiologiste Douglas H. Erwin , examinant le livre pour Artificial Life , a noté que les formes de vie, des mouches des fruits aux humains, ont beaucoup moins de gènes que ne le pensaient de nombreux biologistes – les êtres humains n'en ont que 20 000. "Comment les humains, dans toute notre diversité de types de cellules et de complexité de neurones , pourraient-ils nécessiter essentiellement le même nombre de gènes qu'une mouche, ou pire, un ver (le nématode Caenorhabditis elegans )?" demande Erwin. Il a répondu à sa propre question sur la "diversité morphologique étonnante" des animaux provenant "d'un nombre si limité de gènes", louant le style "perspicace et enthousiaste" de Carroll, écrivant d'une manière "picieuse et engageante", entraînant le lecteur dans les complexités de Hox et PAX-6 , ainsi que de célébrer l'explosion cambrienne des formes de vie et bien d'autres choses encore.

Voir également

Les références

Liens externes