Prévoir le futur grâce à l'évolution
Le projet QUANTEVOL (Quantitative evolution) voulait déterminer si la théorie de l'évolution peut servir à prendre des décisions en prévision de l'avenir, et quel serait l'horizon temporel de ces prévisions. Le domaine de la théorie de l'évolution existe depuis un certain temps, mais plusieurs difficultés majeures limitent son usage pour générer des prévisions. Le premier obstacle est l'absence d'une théorie quantitative capable de prévoir les effets de nouvelles mutations dans des conditions différentes. Le deuxième tient à ce que la diversité des effets des mutations n'est généralement pas incluse dans les modèles d'adaptation. Enfin, les scientifiques tentent rarement d'effectuer ce genre de prévisions pour une adaptation à long terme, que ce soit au laboratoire ou dans la nature. Les chercheurs ont utilisé une approche générale autonome, basée sur le modèle de paysage adaptatif à N dimensions, pour s'attaquer à ces difficultés et prévoir la répartition des effets des mutations. Ils ont employé des outils statistiques pour prévoir les effets de mutations et leur interaction dans un même locus ou plusieurs. Les scientifiques ont aussi utilisé cette approche pour prévoir l'effet des mutations selon les environnements, et pour définir les conditions qui permettent de prévoir la base génétique des adaptations. Ils l'ont ensuite appliquée aux données disponibles, et constaté qu'elle était assez exacte pour modéliser des effets de mutations faibles à modérés. Ils ont aussi lancé de nouvelles expériences pour tester la théorie et mieux comprendre la variation des effets des mutations en fonction des environnements. Les chercheurs ont mis au point de nouvelles méthodes pour mesurer le niveau d'adaptation, à partir d'algues fluorescentes et d'outils sophistiqués d'analyse statistique, qui se sont avérées bien meilleures que les méthodes standard. Ils ont enfin conçu une nouvelle méthode pour mesurer le niveau d'adaptation à partir de données sur l'histoire de la vie. Les chercheurs ont étudié l'adaptation à de brusques changements de l'environnement à l'aide de travaux en laboratoire sur l'adaptation à long terme d'Escherichia coli aux milieux acides. Les expériences ont révélé que l'évolution de niche peut être décrite avec exactitude à l'aide de modèles de déformation globale, mais qu'il faut revoir les scénarios classiques pour tenir compte de l'évolution de la plasticité. Pour étudier l'adaptation à l'augmentation de température, les expériences ont consisté à déplacer des artémias (Artemia salina) dans des marais salants tropicaux. Elles ont montré que même après des centaines de générations, l'adaptation dans la nature est très faible par rapport à celle en laboratoire. La cause est probablement les nombreux compromis que doivent faire les populations dans des conditions naturelles, par rapport au laboratoire. Ce point est particulièrement clair pour l'impact des interactions biotiques sur les populations, même dans l'environnement très salé à faible biodiversité qu'affectionnent les artémias. Le projet QUANTEVOL a obtenu un ensemble de résultats qui contribuent notablement à l'avancement de la science de la prévision.
Mots‑clés
QUANTEVOL, évolution quantitative, mutations, modèles d'adaptation, paysage adaptatif à N dimensions, adaptation, Escherichia coli, évolution de niche, plasticité, Artemia
