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English to French: Was Darwin Wrong? General field: Social Sciences Detailed field: Education / Pedagogy
Source text - English Was Darwin Wrong?
No. The evidence for Evolution is overwhelming.
By David Quammen
Photographs by Robert Clark
National Geographic November 2004
Evolution by natural selection, the central concept of the life’s work of Charles Darwin, is a theory. It’s a theory about the origin of adaptation, complexity, and diversity among Earth’s living creatures. If you are skeptical by nature, unfamiliar with the terminology of science, and unaware of the overwhelming evidence, you might even be tempted to say that is “just” a theory. The notion that Earth orbits around the sun rather than vice versa, offered by Copernicus in 1543, is a theory. Continental drift is a theory. Even electricity is a theoretical construct, involving electrons, which are tiny units of charged mass that no one has ever seen. Each of these theories is an explanation that has been confirmed to such a degree, by observation and experiment, that knowledgeable experts accept it as fact. That’s what scientists mean when they talk about a theory; not a dreamy and unreliable speculation, but an explanatory statement that fits the evidence. They embrace such an explanation confidently but provisionally — taking it as their best available view of reality, at least until some severely conflicting data or some better explanation might come along.
The rest of us generally agree. We plug our televisions into little wall sockets, measure a year by length of Earth’s orbit, and in many other ways live our lives based on the trusted reality of those theories.
Evolutionary theory, though, is a bit different. It’s such a dangerously wonderful and farreaching view of life that some people find it unacceptable, despite the vast body of supporting evidence. As applied to our own species, Homo sapiens, it can seem more threatening still. Many fundamentalist Christians and ultra-orthodox Jews take alarm at the thought that human descent from earlier primates contradicts a strict reading of the Book of Genesis. Their discomfort is paralleled by Islamic creationists such as Harun Yahya, author of a recent volume titled The Evolution Deceit, who points to the six-day creation story in the Koran as literal truth and calls the theory of evolution “nothing but a deception imposed on us by the dominators of the world system.” The late Srila Prabhupada, of the Hare Krishna movement, explained that God created “the 8,400,000 species of life from the very beginning,” in order to establish multiple tiers of reincarnation for rising souls. Although souls ascend, the species themselves don’t change, he insisted, dismissing “Darwin’s nonsensical theory.”
Other people too, not just scriptural literalists, remain unpersuaded about evolution. According to a Gallup poll drawn from more than a thousand telephone interviews conducted in February 2001, no less than 45 percent of responding U.S. adults agreed that “God created human beings pretty much in their present form at one time within the last 10,000 years or so.” Evolution, by their lights, played no role in shaping us.
Only 37 percent of the polled Americans were satisfied with allowing room for both God and Darwin—that is, divine initiative to get things started, evolution as the creative means. (This view, according to more than one papal pronouncement, is compatible with Roman Catholic dogma.) Still fewer Americans, only 12 percent, believed that humans evolved from other life-forms without any involvement of a god. The most startling thing about these poll numbers is not that so many Americans reject evolution, but that the statistical breakdown hasn’t changed much in two decades. Gallup interviewers posed exactly the same choices in 1982, 1993, 1997, and 1999. The creationist conviction—that God alone, and not evolution, produced humans—has never drawn less than 44 percent. In other words, nearly half the American populace prefers to believe that Charles Darwin was wrong where it mattered most.
Why are there so many antievolutionists? Scriptural literalism can only be part of the answer. The American public certainly includes a large segment of scriptural literalists—but not that large, not 44 percent. Creationist proselytizers and political activists, working hard to interfere with the teaching of evolutionary biology in public schools, are another part. Honest confusion and ignorance, among millions of adult Americans, must be still another. Many people have never taken a biology course that dealt with evolution nor read a book in which the theory was lucidly explained. Sure, we’ve all heard of Charles Darwin, and of a vague, somber notion about struggle and survival that sometimes goes by the catchall label “Darwinism.” But the main sources of information from which most Americans have drawn their awareness of this subject, it seems, are haphazard ones at best: cultural osmosis, newspaper and magazine references, half-baked nature documentaries on the tube, and hearsay.
Evolution is both a beautiful concept and an important one, more crucial nowadays to human welfare, to medical science, and to our understanding of the world than ever before. It’s also deeply persuasive—a theory you can take to the bank. The essential points are slightly more complicated than most people assume, but not so complicated that they can’t be comprehended by any attentive person. Furthermore, the supporting evidence is abundant, various, ever increasing, solidly interconnected, and easily available in museums, popular books, textbooks, and a mountainous accumulation of peer-reviewed scientific studies. No one needs to, and no one should, accept evolution merely as a matter of faith.
Two big ideas, not just one, are at issue; the evolution of all species, as a historical phenomenon, and natural selection, as the main mechanism causing that phenomenon. The first is a question of how. The idea that all species are descended from common ancestors had been suggested by other thinkers, including Jean-Baptiste Lamarck, long before Darwin published The Origin of Species in 1859. What made Darwin’s book so remarkable when it appeared, and so influential in the long run, was that it offered a rational explanation of how evolution must occur. The same insight came independently to Alfred Russel Wallace, a young naturalist doing fieldwork in the Malay Archipelago during the late 1850s. In historical annals, if not in the popular awareness, Wallace and Darwin share the kudos for having discovered natural selection. The gist of the concept is that small, random, heritable differences among individuals result in different chances of survival and reproduction—success for some, death without offspring for others—and that this natural culling leads to significant changes in shape, size, strength, armament, color, biochemistry, and behavior among the descendants. Excess population growth drives the competitive struggle. Because less successful competitors produce fewer surviving offspring, the useless or negative variations tend to disappear, whereas the useful variations tend to be perpetuated and gradually magnified throughout a population.
So much for one part of the evolutionary process, known as anagenesis, during which a single species is transformed. But there’s also a second part, known as speciation. Genetic changes sometimes accumulate within an isolated segment of a species, but not throughout the whole, as that isolated population adapts to its local conditions. Gradually it goes its own way, seizing a new ecological niche. At a certain point it becomes irreversibly distinct—that is, so different that its members can’t interbreed with the rest. Two species now exist where formerly there was one. Darwin called that splitting-and-specializing phenomenon the “principle of divergence.” It was an important part of his theory, explaining the overall diversity of life as well as the adaptation of individual species.
This thrilling and radical assemblage of concepts came from an unlikely source. Charles Darwin was shy and meticulous, a wealthy landowner with close friends among the Anglican clergy. He had a gentle, unassuming manner, a strong need for privacy, and an extraordinary commitment to intellectual honesty. As an undergraduate at Cambridge, he had studied halfheartedly toward becoming a clergyman himself, before he discovered his real vocation as a scientist. Later, having established a good but conventional reputation in natural history, he spent 22 years secretly gathering evidence and pondering arguments—both for and against his theory—because he didn’t want to flame out in a burst of unpersuasive notoriety. He may have delayed, too, because of his anxiety about announcing a theory that seemed to challenge conventional religious beliefs—in particular, the Christian beliefs of his wife, Emma. Darwin himself quietly renounced Christianity during his middle age, and later described himself as an agnostic. He continued to believe in a distant, impersonal deity of some sort, a greater entity that had set the universe and its laws into motion, but not in a personal God who had chosen humanity as a specially favored species. Darwin avoided flaunting his lack of religious faith, at least partly in deference to Emma. And she prayed for his soul.
In 1859 he finally delivered his revolutionary book. Although it was hefty and substantive at 490 pages, he considered The Origin of Species just a quick-and-dirty “abstract” of the huge volume he had been working on until interrupted by an alarming event. (In fact, he’s wanted to title it An Abstract of an Essay on the Origin of Species and Varieties Through Natural Selection, but his publisher found that insufficiently catchy.) The alarming event was his receiving a letter and an enclosed manuscript from Alfred Wallace, whom he knew only as a distant pen pal. Wallace’s manuscript sketched out the same great idea – evolution by natural selection – that Darwin considered his own. Wallace had scribbled this paper and (unaware of Darwin’s own evolutionary thinking, which so far had been kept private) mailed it to him from the Malay Archipelago, along with a request for reaction and help. Darwin was horrified. After two decades of painstaking effort, now he’d be scooped. Or maybe not quite. He forwarded Wallace’s paper toward publication, though managing also to assert his own prior claim by releasing two excerpts from his unpublished work. Then he dashed off The Origin, his “abstract” on the subject. Unlike Wallace, who was younger and less meticulous, Darwin recognized the importance of providing an edifice of supporting evidence and logic.
The evidence, as he presented it, mostly fell within four categories: biogeography, paleontology, embryology, and morphology. Biogeography is the study of the geographical distribution of living creatures – that is, which species inhabit which parts of the planet and why. Paleontology investigates extinct life-forms, as revealed in the fossil record. Embryology examines the revealing stages of development (echoing earlier stages of evolutionary history) that embryos pass through before birth or hatching; at a stretch, embryology also concerns the immature forms of animals that metamorphose, such as the larvae of insects. Morphology is the science of anatomical shape and design. Darwin devoted sizable sections of The Origin of Species to these categories.
Biogeography, for instance, offered a great pageant of peculiar facts and patterns. Anyone who considers the biogeographical date, Darwin wrote, must be struck by the mysterious clustering pattern among what he called “closely allied” species – that is, similar creatures sharing roughly the same body plan. Such closely allied species tend to be found on the same continent (several species of zebras in Africa) or within the same group of oceanic islands (dozens of species of honeycreepers in Hawaii, thirteen species of Galapagos finch), despite their species-by-species preferences for different habitats, food sources, or conditions of climate. Adjacent areas of South America, Darwin noted, are occupied by two similar species of large, flightless birds (the rheas, Rhea americana and Pterocnemia pennata), not by ostriches as in Africa or emus as in Australia. South America also has agoutis and viscachas (small rodents) in terrestrial habitats or beavers and muskrats in the wetlands. During his own youthful visit to the Galapagos, aboard the survey ship Beagle, Darwin himself had discovered three very similar forms of mockingbird, each on a different island.
Why should “closely allied” species inhabit neighboring patches of habitat? And why should similar habitat on different continents be occupied by species that aren’t so closely allied? “We see in these facts some deep organic bond, prevailing throughout space and time,” Darwin wrote. “This bond, on my theory, is simply inheritance.” Similar species occur nearby in space because they have descended from common ancestors.
Paleontology reveals a similar clustering pattern in the dimension of time. The vertical column of geologic strata, laid down by sedimentary process over the eons, lightly peppered with fossils, represents a tangible record showing which species lived when. Less ancient layers of rock lie atop more ancient ones (except where geologic forces have tipped or shuffled them), and likewise with the animal and plant fossils that the strata contain. What Darwin noticed about this record is that closely allied species tend to be found adjacent to one another in successive strata. One species endures for millions of years and then makes its last appearance in, say, the middle Eocene epoch; just above, a similar but not identical species replaces it. In North America, for example, a vaguely horselike creature known as Hyracotherium was succeeded by Orohippus, then Epihippus, then Mesohippus, which in turn were succeeded by a variety of horsey American critters. Some of them even galloped across the Bering land bridge into Asia, then onward to Europe and Africa. By five million years ago they had nearly all disappeared, leaving behind Dinohippus, which was succeeded by Equus, the modern genus of horse. Not all these fossil links had been unearthed in Darwin’s day, but he captured the essence of the matter anyway. Again, were such sequences just coincidental? No, Darwin argued. Closely allied species succeed one another in time, as well as living nearby in space, because they’re related through evolutionary descent.
Embryology too involved patterns that couldn’t be explained by coincidence. Why does the embryo of a mammal pass through stages resembling stages of the embryo of a reptile? Why is one of the larval forms of a barnacle, before metamorphosis, so similar to the larval form of a shrimp? Why do the larvae of moths, flies, and beetles resemble one another more than any of them resemble their respective adults? Because, Darwin wrote, “the embryo is the animal in its less modified state” and that state “reveals the structure of its progenitor.”
Morphology, his fourth category of evidence, was the “very soul” of natural history, according to Darwin. Even today it’s on display in the layout and organization of any zoo. Here are the monkeys, there are the big cats, and in that building are the alligators and crocodiles. Birds in the aviary, fish in the aquarium. Living creatures can be easily sorted into a hierarchy of categories–not just species but genera, families, orders, whole kingdoms–based on which anatomical characters they share and which they don’t.
All vertebrate animals have backbones. Among vertebrates, birds have feathers, whereas reptiles have scales. Mammals have fur and mammary glands, not feathers or scales. Among mammals, some have pouches in which they nurse their tiny young. Among these species, the marsupials, some have huge rear legs and strong tails by which they go hopping across miles of arid outback; we call them kangaroos. Bring in modern microscopic and molecular evidence, and you can trace the similarities still further back. All plants and fungi, as well as animals, have nuclei within their cells. All living organisms contain DNA and RNA (except some viruses with RNA only), two related forms of information-coding molecules.
Such a pattern of tiered resemblances–groups of similar species nested within broader groupings, and all descending from a single source–isn’t naturally present among other collections of items. You won’t find anything equivalent if you try to categorize rocks, or musical instruments, or jewelry. Why not? Because rock types and styles of jewelry don’t reflect unbroken descent from common ancestors. Biological diversity does. The number or shared characteristics between any one species and another indicates how recently those two species have diverged from a shared lineage.
That insight gave new meaning to the task of taxonomic classification, which had been founded in its modern from back in 1735 by the Swedish naturalist Carolus Linnaeus. Linnaeus showed how species could be systematically classified, according to their shared similarities, but he worked from creationist assumptions that offered no material explanation for the nested pattern he found. In the early and middle 19th century, morphologists such as Georges Cuvier and Étienne Geoffroy Saint-Hilaire in France and Richard Owen in England improved classification with their meticulous studies of internal as well as external anatomies, and tried to make sense of what the ultimate source of these patterned similarities could be. Not even Owen, a contemporary and onetime friend of Darwin’s (later in life they had a bitter falling out), took the full step to an evolutionary vision before The Origin of Species was published. Owen made a major contribution, though, by advancing the concept of homologues–that is, superficially different but fundamentally similar versions of a single organ or trait, shared by dissimilar species.
For instance, the five-digit skeletal structure of the vertebrate hand appears not just in humans and apes and raccoons and bears but also, variously modified, in cats and bats and porpoises and lizards and turtles. The paired bones of our lower leg, the tibia and the fibula, are also represented by homologous bones in other mammals and in reptiles, and even in the long-extinct bird-reptile Archaeopteryx. What’s the reason behind such varied recurrence of a few basic design? Darwin, with a nod to Owen’s “most interesting work,” supplied the answer: common descent, as shaped by natural selection, modifying the inherited basics for different circumstances.
Vestigial characteristics are still another form of morphological evidence, illuminating to contemplate because they show that the living world is full of small, tolerable imperfections. Why do male mammals (including human males) have nipples? Why do some snakes (notably boa constrictors) carry the rudiments of a pelvis and tiny legs buried inside their sleek profiles? Why do certain species of flightless beetle have wings, sealed beneath wing covers that never open? Darwin raised all these questions, and answered them, in The Origin of Species. Vestigial structures stand as remnants of the evolutionary history of a lineage.
Today the same four branches of biological science from which Darwin drew–biogeography, paleontology, embryology, morphology–embrace an ever growing body of supporting data. In addition to those categories we now have others; population genetics, biochemistry, molecular biology, and most recently, the whizbang field of machine-driven genetic sequencing known as genomics. These new forms of knowledge overlap the older forms, strengthening the whole edifice, contributing further to the certainty that Darwin was right.
He was right about evolution, that is. He wasn’t right about everything. Being a restless explainer, Darwin floated a number of theoretical notions during his long working life, some of which were mistaken and illusory. He was wrong about what causes variation within a species. He was wrong about a famous geologic mystery, the parallel shelves along a Scottish valley called Glen Roy. Most notably, his theory of inheritance–which he labeled pangenesis and cherished despite its poor reception among his biologist colleagues–turned out to be dead wrong. Fortunately for Darwin, the correctness of his most famous good idea stood independent of that particular bad idea. Evolution by natural selection represented Darwin at his best–which is to say, scientific observation and careful thinking at its best.
Douglas Futuyma is a highly respected evolutionary biologist, author of textbooks as well as influential research papers. His office, at the University of Michigan, is a long narrow room in the natural sciences building, well stocked with journals and books, including volumes about the conflict between creationism and evolution. I arrived carrying a well-thumbed copy of his own book on that subject, Science on Trial: The Case for Evolution. Killing time in the corridor before our appointment, I noticed a blue flyer on a departmental bulletin board, seeming oddly placed there amid the announcements of career opportunities for graduate students. “Creation vs. evolution,” it said. “A series of messages challenging popular thought with Biblical truth and scientific evidences.” A traveling lecturer from something called the Origins Research Association would deliver these messages at a local Baptist church. Beside the lecturer’s photo was a drawing of a dinosaur. “Free pizza following the evening service,” said a small line at the bottom. Dinosaurs, biblical truth, and pizza: something for everybody.
In response to my questions about evidence, Dr. Futuyma moved quickly through the traditional categories–paleontology, biogeography– and talked mostly about modern genetics. He pulled out his heavily marked copy of the journal Nature for February 15, 2001, a historic issue, fat with articles reporting and analyzing the results of the Human Genome Project. Beside it he slapped down a more recent issue of Nature, this one devoted to the sequenced genome of the house mouse, Mus musculus. The headline of the lead editorial announced: “Human biology by proxy.” The mouse genome effort, according to Nature’s editors, had revealed “about 30,000 genes, with 99% having direct counterparts in humans.”
The resemblance between our 30,000 human genes and those 30,000 mousy counterparts, Futuyma explained, represents another form of homology, like the resemblance between a five-fingered hand and a five-toed paw. Such genetic homology is what gives meaning to biomedical research using mice and other animals, including chimpanzees, which (to their sad misfortune) are our closest living relatives. No aspect of biomedical research seems more urgent today than the study of microbial diseases. And the dynamics of those microbes within human bodies, within human populations, can only be understood in terms of evolution. Nightmarish illnesses caused by microbes include both the infectious sort (AIDS, Ebola, SARS) that spread directly from person to person and the sort (malaria, West Nile fever) delivered to us by biting insects or other intermediaries. The capacity for quick change among disease-causing microbes is what makes them so dangerous to large numbers of people and so difficult and expensive to treat. They leap from wildlife or domestic animals into humans, adapting to new circumstances as they go. Their inherent variability allows them to find new ways of evading and defeating human immune systems. By natural selection they acquire resistance to drugs that should kill them. They evolve. There’s no better or more immediate evidence supporting the Darwinian theory than this process of forced transformation among our inimical germs.
Take the common bacterium Staphylococcus aureus, which lurks in hospitals and causes serious infections, especially among surgery patients. Penicillin, becoming available in 1943, proved almost miraculously effective in fighting staphylococcus infections. Its deployment marked a new phase in the old war between humans and disease microbes, a phase in which humans invent new killer drugs and microbes find new ways to be unkillable. The supreme potency of penicillin didn’t last long. The first resistant strains of Staphylococcus aureus were reported in 1947. A newer staph-killing drug, methicillin, came into use during the 1960s, but methicillin-resistant strains appeared soon, and by the 1980s those strains were widespread. Vancomycin became the next great weapon against staph, and the first vancomycin-resistant strains represent an evolutionary series, not much different in principle from the fossil series tracing horse evolution from Hyracotherium to Equus. They make evolution a very practical problem by adding expense, as well as misery and danger, to the challenge of coping with staph.
The biologist Stephen Palumbi has calculated the cost of treating penicillin-resistant and methicillin-resistant staph infections, just in the United States, at 30 billion dollars a year. “Antibiotics exert a powerful evolutionary force,” he wrote last year, “driving infectious bacteria to evolve powerful defenses against all but the most recently invented drugs.” As reflected in their DNA, which uses the same genetic code found in humans and horses and hagfish and honeysuckle, bacteria are part of the continuum of life, all shaped and diversified by evolutionary forces.
Even viruses belong to that continuum. Some viruses evolve quickly, some slowly. Among the fastest is HIV, because its method of replicating itself involves a high rate of mutation, and those mutations allow the virus to assume new forms. After just a few years of infection and drug treatment, each HIV patient carries a unique version of the virus. Isolation within one infected person, plus differing conditions and the struggle to survive, forces each version of HIV to evolve independently. It’s nothing but a speeded up and microscopic case of what Darwin saw in the Galapagos–except that each human body is an island, and the newly evolved forms aren’t so charming as finches or mockingbirds.
Understanding how quickly HIV acquires resistance to antiviral drugs, such as AZT, has been crucial to improving treatment by way of multiple drug cocktails. “This approach has reduced deaths due to HIV by severalfold since 1996,” according to Palumbi, “and it has greatly slowed the evolution of this disease within patients.”
Insects and weeds acquire resistance to our insecticides and herbicides through the same process. As we human try to poison them, evolution by natural selection transforms the population of a mosquito or thistle into a new sort of creature, less vulnerable to that particular poison. So we invent another poison, then another. It’s a futile effort. Even DDT, with its ferocious and long-lasting effects throughout ecosystems, produced resistant house flies within a decade of its discovery in 1939. By 1990 more than 500 species (including 114 kinds of mosquitoes) had acquired resistance to at least one pesticide. Based on these undesired results, Stephen Palumbi has commented glumly, “humans may be the world’s dominant evolutionary force.”
Among most forms of living creatures, evolution proceeds slowly–too slowly to be observed by a single scientist within a research lifetime. But science functions of inference, not just by direct observation, and the inferential sorts of evidence such as paleontology and biogeography are no less cogent simply because they’re indirect. Still skeptics of evolutionary theory ask: Can we see evolution in action? Can it be observed in the wild? Can it be measured in the laboratory?
The answer is yes. Peter and Rosemary Grant, two British-born researchers who have spent decades where Charles Darwin spent weeks, have captured a glimpse of evolution with their longterm studies of beak size among Galapagos finches. William R. Rice and George W. Salt achieved something similar in their lab, through an experiment involving 35 generations of the fruit fly Drosophila melanogaster. Richard E. Lenski and his colleagues at Michigan State University have done it too, tracking 20,000 generations of evolution in the bacterium Escherichia coli. Such field studies and lab experiments document anagenesis–that is, slow evolutionary change within a single, unsplit lineage. With patience it can be seen, like the movement of a minute hand on a clock.
Speciation, when a lineage splits into two species, is the other major phase of evolutionary change, making possible the divergence between lineages about which Darwin wrote. It’s rarer and more elusive even than anagenesis. Many individual mutations must accumulate (in most cases, anyway, with certain exceptions among plants) before two populations become irrevocably separated. The process is spread across thousands of generations, yet it may finish abruptly–like a door going slam!–when the last critical changes occur. Therefore it’s much harder to witness. Despite the difficulties, Rice and Salt seem to have recorded a speciation event, or very nearly so, in their extended experiment on fruit flies. From a small stock of mated females they eventually produced two distinct fly populations adapted to different habitat conditions, which the researchers judged “incipient species.”
After my visit with Douglas Futuyma in Ann Arbor, I spent two hours at the university museum there with Philip D. Gingerich, a paleontologist well-known for his work on the ancestry of whales. As we talked, Gingerich guided me through an exhibit of ancient cetaceans on the museum’s second floor. Amid weird skeletal shapes that seemed almost chimerical (some hanging overhead, some in glass cases) he pointed out significant features and described the progress of thinking about whale evolution. A burly man with a broad open face and the gentle manner of a scoutmaster, Gingerich combines intellectual passion and solid expertise with one other trait that’s valuable in a scientist: a willingness to admit when he’s wrong.
Since the late 1970s Gingerich has collected fossil specimens of early whales from remote digs in Egypt and Pakistan. Working with Pakistani colleagues, he discovered Pakicetus, a terrestrial mammal dating from 50 million years ago, whose ear bones reflect its membership in the whale lineage but whose skull looks almost doglike. A former student of Gingerich’s, Hans Thewissen, found a slightly more recent form with webbed feet, legs suitable for either walking or swimming, and a long toothy snout. Thewissen called it Ambulocetus natans, or the “walking-and-swimming whale.” Gingerich and his team turned up several more, including Rodhocetus balochistanensis, which was fully a sea creature, its legs more like flippers, its nostrils shifted backward on the snout, halfway to the blowhole position on a modern whale. The sequence of known forms was becoming more and more complete. And all along, Gingerich told me, he leaned toward believing that whales had descended from a group of carnivorous Eocene mammals known as mesonychids, with cheek teeth useful for chewing meat and bone. Just a bit more evidence, he thought, would confirm that relationship. By the end of the 1990s most paleontologists agreed.
Meanwhile, molecular biologists had explored the same question and arrived at a different answer. No, the match to those Eocene carnivores might be close, but not close enough. DNA hybridization and other tests suggested that whales had descended from artiodactyls (that is, even-toed herbivores, such as antelopes and hippos,) not from meat-eating mesonychids.
In the year 2000 Gingerich chose a few field site in Pakistan, where one of his students found a single piece of fossil that changed the prevailing view in paleontology. It was half of a pulley-shaped anklebone, known as an astragalus, belonging to another new species of whale.
A Pakistani colleague found the fragment’s other half. When Gingerich fitted the two pieces together, he had a moment of humbling recognition: The molecular biologists were right. Here was an anklebone, from a four-legged whale dating back 47 million years, that closely resembled the homologous anklebone in an artiodactyl. Suddenly he realized how closely whales are related to antelopes.
This is how science is supposed to work. Ideas come and go, but the fittest survive. Downstairs in this office Phil Gingerich opened a specimen drawer, showing me some of the actual fossils from which the display skeletons upstairs were modeled. He put a small lump of petrified bone, no larger than a lug nut, into my hand. It was the famous astragalus, from the species he had eventually named Artiocetus clavis. It felt solid and heavy as truth.
Seeing me to the door, Gingerich volunteered something personal: “I grew up in a conservative church in the Midwest and was not taught anything about evolution. The subject was clearly skirted. That helps me understand the people who are skeptical about it. Because I come from that tradition myself.” He shares the same skeptical instinct. Tell him that there’s an ancestral connection between land animals and whales, and his reaction is: Fine, maybe, but show me the intermediate stages. Like Charles Darwin, the onetime divinity student, who joined that round-the-world voyage aboard the Beagle instead of becoming a country parson, and whose grand view of life on Earth was shaped by close attention to small facts, Phil Gingerich is a reverent empiricist. He’s not satisfied until he sees solid data. That’s what excites him so much about pulling whale fossils out of the ground. In 30 years he has seen enough to be satisfied. For him, Gingerich said, it’s “a spiritual experience.”
“The evidence is there,” he added. “It’s buried in the rocks of ages.”
Translation - French Darwin s'est-il trompé?
Non, les preuves abondent pour confirmer la théorie de l’évolution.
Par David Quammen
Photographie par Robert Clark
National Geographic, novembre 2004
La théorie de l'évolution par sélection naturelle est le concept central et le fruit du travail de toute une vie de Charles Darwin. Elle est une théorie sur l'origine de l'adaptation, de la complexité et de la diversité des organismes vivants sur Terre. Si vous êtes sceptique de nature, connaissez mal la terminologie scientifique et ignorez l’abondance de preuves, vous pourriez même être tenté de dire qu’il ne s’agit « que » d’une théorie. L’idée que la Terre tourne autour du soleil plutôt que l’inverse, avancée par Copernic en 1543, est une théorie. La dérive des continents est une théorie. Même l'électricité est une construction théorique, impliquant des électrons, à savoir de minuscules unités de masse chargée qui n’ont jamais été observées par personne. Chacune de ces théories est une explication corroborée par l’observation et par l’expérience; elles sont acceptées en tant que fait par les scientifiques bien informés. C’est ce que les scientifiques veulent dire par théorie : non pas une spéculation douteuse et frivole, mais une explication confirmée par des preuves. Ils l’adoptent avec confiance, mais provisoirement, la considérant comme étant la meilleure description disponible de la réalité, du moins jusqu'à ce qu’apparaissent peut-être de nouvelles données absolument contradictoires ou de meilleures explications.
Les non-initiés que nous sommes n’objectent généralement pas à ces théories; nous les mettons en application au jour le jour. : nous branchons nos appareils électriques aux murs, mesurons nos années en longueurs d'orbite terrestre et de plusieurs façons, nous vivons nos vies sur la base d’une acceptation de ces théories.
Par contre, dans le cas de la théorie de l’évolution, c’est un peu différent. Il s’agit d’une vision de la vie si audacieuse et d’une telle portée que certains la rejettent, en dépit de l’impressionnante somme des preuves qui la confirment. En ce qui a trait à notre propre espèce, Homo sapiens, la théorie peut sembler encore plus troublante. L’idée que l’Homme puisse descendre des primates alarme de nombreux chrétiens fondamentalistes et juifs ultra-orthodoxes; elle contredit l’interprétation stricte de la Genèse. Leur malaise est comparable à celui des créationnistes musulmans, tels Harun Yahya, auteur de l’ouvrage récemment publié et intitulé Le Mensonge de l'évolution qui croit à la littéralité du récit de la création en six jours contenu dans le Coran et qui ne voit dans la théorie de l’évolution « rien d’autre qu’une volonté des maîtres du système mondial de nous tromper ». Le défunt Srila Prabhupada, du mouvement Hare Krishna, a expliqué que Dieu a créé « les 8 400 000 espèces vivantes dès le tout début » afin d’offrir aux âmes qui s’élèvent de multiples formes de réincarnation. Il affirmait que : « Si les âmes s’élèvent, les espèces, elles, demeurent les mêmes » écartant la « théorie absurde de Darwin ».
Il n’y a pas que les tenants d’une interprétation figée des Écritures saintes qui demeurent sceptiques par rapport à l'évolution. Selon un sondage Gallup réalisé par téléphone, en février 2001 aux États-Unis, auprès de plus d’un millier d’individus, on ne compte pas moins de 45 % des adultes ayant répondu demeuraient convaincus que « Dieu a créé l’être humain pratiquement sous sa forme actuelle il y a à peu près 10 000 ans. » Selon leurs croyances, l’évolution n'aurait joué aucun rôle dans l’apparition de notre espèce.
En revanche, 37 % des Américains s’accordaient à laisser Dieu et Darwin se partager la tâche de l’évolution, la main divine donnant la vie et l’évolution se chargeant de la perpétuer. (Ce point de vue, selon plus d'une déclaration papale, est compatible avec le dogme de l’Église catholique.) Encore moins nombreux – 12 % – sont les Américains qui croient que les humains ont évolué à partir d’autres formes de vie sans la moindre participation d'un dieu. Le plus étonnant dans ce que révèle ce sondage n'est pas tant qu’un si grand pourcentage d'Américains rejette la théorie de l'évolution, mais que les opinions n’ont pas beaucoup changé au cours des deux dernières décennies. Gallup a posé exactement les mêmes questions en 1982, 1993, 1997 et 1999. La thèse créationniste – selon laquelle Dieu seul, sans évolution, est à l’origine de l’homme – n'a jamais recueilli moins de 44 % des suffrages. En d'autres termes, près de la moitié de la population américaine préfère croire que Charles Darwin s’est trompé là où sa théorie importait le plus.
Qui sont donc les adversaires du Darwinisme aux États-Unis? En partie, ce sont les partisans de l’interprétation rigide des Écritures bibliques, mais à eux seuls, ils ne sauraient compter pour 44 % du public américain. Les zélés créationnistes et les activistes politiques qui s’acharnent à combattre l'enseignement de la biologie évolutionniste dans les écoles publiques comptent pour une part également. Et sans doute faut-il prendre en compte dans l’équation la simple confusion et l'ignorance de millions d'Américains de bonne foi. Bon nombre d’entre eux n'ont jamais suivi de cours de biologie traitant de l'évolution ni lu un ouvrage dans lequel la théorie était clairement expliquée. Certainement, nous avons tous entendu parler de Charles Darwin, et nous avons une vague notion de lutte et de survie qui porte parfois l'étiquette fourre-tout de « Darwinisme ». Mais les sources d’information d’où la plupart des Américains tirent leurs conclusions à ce sujet, sont, semble-t-il, tout à fait aléatoires : l'osmose culturelle, des journaux et magazines, des documentaires faits à la hâte et des rumeurs.
L'évolution est pourtant un magnifique concept, à la fois convaincant et plus que jamais important au bien-être de l’humanité, à la science médicale, et à la compréhension de notre monde. Elle est également une théorie extrêmement convaincante; sur laquelle nous pouvons compter. Ses principaux développements sont un peu plus compliqués qu’on ne le pense généralement, mais pas au point de ne pouvoir être compris par toute personne sincèrement intéressée. En outre, les preuves qui la confortent sont abondantes, variées, ne cessent de croître, sont solidement reliées et sont facilement accessibles dans les musées, les livres populaires, les manuels et une montagne d’études scientifiques jugées par les pairs. Personne n’a besoin, ni ne devrait, accepter l'évolution seulement par acte de foi.
Deux grandes idées, et non une seule, sont en jeu; le phénomène historique de l'évolution de toutes les espèces et son phénomène causal principal, la sélection naturelle. L'idée que toutes les espèces descendent d’ancêtres communs avait été suggérée par d'autres savants, y compris Jean-Baptiste Lamarck, bien avant que Darwin ne publie De l’origine des espèces en 1859. Ce qui a rendu le livre de Darwin si révolutionnaire lors de sa parution et si important par la suite est qu'il offrait une explication rationnelle du mécanisme de l'évolution. La même idée géniale avait été formulée par Alfred Russel Wallace, un jeune naturaliste indépendant travaillant dans l'archipel malais, vers la fin des années 1850. Dans les livres d’histoire, sinon d’après la sensibilisation du public, Wallace et Darwin se partagent l’honneur d’avoir découvert l’existence de la sélection naturelle. L'essentiel de cette théorie est que de petites différences aléatoires et héréditaires entre les individus entraînent des chances de survie et de reproduction différentes. Certains prospéreront, d’autres verront la mort sans descendance. Ce tri naturel se traduit par d’importantes modifications au niveau de la forme, de la taille, de la force, des moyens de défense, de la couleur, de la biochimie et du comportement des descendants. La surpopulation exacerbe la lutte pour la survie. Puisque les moins chanceux ne laissent derrière eux qu’une descendance peu nombreuse, les variations inutiles ou négatives tendent à disparaître, tandis que les positives tendent à être préservées et s’étendre graduellement à l’ensemble de la population.
Il ne s’agit là que d’une part du processus de l’évolution, appelée anagenèse, au cours de laquelle l’ensemble d’une espèce se transforme. Il y a également une deuxième partie, appelée spéciation. Les changements génétiques se multiplient parfois à l’intérieur d’un groupe isolé d’une espèce (et non de sa totalité) lorsqu’il cherche à s’adapter aux conditions locales. Graduellement, le groupe fait son propre chemin et s’empare d’une nouvelle niche écologique. Puis, arrive le moment où il est rendu irréversiblement différent de son groupe d’origine, à tel point que ses membres ne peuvent plus se croiser avec le reste de l’espèce. Deux espèces existent alors là où autrefois il n’y en avait qu'une. Darwin a nommé ce phénomène de séparation et de spécialisation le « principe de divergence. » Il y consacre une partie importante de sa théorie, expliquant la diversité globale de la vie aussi bien que l'adaptation spécifique à chaque espèce.
Cet assemblage radical et palpitant de concepts provient d’une source de prime abord improbable. Charles Darwin, timide et méticuleux, était un riche propriétaire terrien lié par de solides amitiés au clergé anglican. Il était de caractère doux et modeste, affichait un fort besoin de solitude et souscrivait remarquablement à l'honnêteté intellectuelle. Alors qu’il était étudiant à Cambridge, il étudia sans enthousiasme pour devenir pasteur lui-même avant de découvrir sa véritable vocation scientifique. Après s’être fait connaître par des traités d’histoire naturelle solides, mais conventionnels, il passa vingt-deux ans à recueillir et rechercher secrètement matière et preuves, à la fois en faveur et contre sa théorie, pour éviter de risquer de se consumer dans une notoriété précaire, sans avoir pris les précautions de justifier ses découvertes. Il a probablement retardé la divulgation de ses recherches à cause de l’angoisse qu’il éprouvait à l’idée de la confrontation de l’annonce de sa théorie avec les croyances religieuses conventionnelles; en particulier de celles de sa propre épouse, Emma, elle-même chrétienne. À un certain âge, Darwin lui-même se détacha tranquillement du christianisme et plus tard il se considéra libre penseur. Il continuait à croire en une sorte de puissance divine lointaine et impersonnelle, une entité supérieure qui aurait mis l'Univers et ses lois en mouvement, mais non en un Dieu qui aurait choisi l'humanité en tant qu’espèce élue. Darwin évitait d'afficher son manque de foi religieuse, du moins en partie par respect pour Emma. Et elle priait pour son âme.
En 1859, Darwin publie finalement son livre révolutionnaire. Malgré l’épaisseur de l’ouvrage de 490 pages et la solidité de son argumentation, il a présenté De l'origine des espèces comme un simple « résumé » rédigé à la hâte de l’œuvre magistrale sur laquelle il travaillait jusqu'à ce qu’il soit interrompu par une fâcheuse coïncidence. (En fait, il souhaitait l'intituler Résumé d'un essai sur l'origine des espèces et variété par sélection naturelle, mais son éditeur trouvait que ce n’était pas assez accrocheur.) La réception d’une lettre et d’un manuscrit d'Alfred Wallace, qu'il ne connaissait qu’en tant que correspondant éloigné, déclencha l’alarme. Le manuscrit de Wallace esquissait la même grande idée – l’évolution par sélection naturelle – que Darwin considérait comme étant sienne. Wallace avait rapidement rédigé cet article et (ignorant tout des réflexions évolutionnaires de Darwin, qu’il avait jusqu’ici maintenues secrètes) le lui avait expédié depuis l'archipel malais, lui demandant son avis et son soutien. Darwin était anéanti. Après vingt ans d'efforts incessants, maintenant il risquait de se faire voler la primeur. Ou peut-être pas tout à fait. Il fit publier le texte de Wallace, tout en faisant paraître deux extraits inédits de sa thèse pour prouver l’antériorité de ses recherches. Puis il acheva en toute hâte le fameux « résumé ». À la différence de Wallace, qui était plus jeune et moins rigoureux, Darwin jugeait essentiel de structurer sa démonstration et d’en étayer chaque point par la logique et des preuves irréfutables.
preuves, telles qu’il les présentait, relevaient pour l’essentiel de quatre disciplines : la biogéographie, la paléontologie, l’embryologie et la morphologie. La biogéographie est l'étude de la répartition géographique des espèces vivantes : quelle espèce habite quelle partie de la planète et pourquoi. La paléontologie s’intéresse aux formes de vie éteintes, telles que conservées dans les fossiles. L'embryologie examine les stades de développement (premières parties évoquant l'histoire de l’évolution) par lesquels passent les embryons avant la naissance ou l’éclosion; d’ailleurs, l'embryologie s’intéresse également aux formes immatures d'animaux qui se métamorphosent, telles les larves d’insectes. La morphologie, enfin, est la science des formes et des structures anatomiques. Darwin a consacré de considérables chapitres à chacune de ces disciplines dans De l’origine des espèces.
La biogéographie, par exemple, a permis une importante reconstitution historique des faits et des modèles particuliers. Quiconque considère le moment biogéographique, écrit Darwin, il doit être frappé par la propension au regroupement parmi ce qu'il nomme des « espèces étroitement apparentées » – c’est-à-dire des organismes partageant globalement la même morphologie. De telles espèces étroitement apparentées tendent à se retrouver sur un même continent (plusieurs espèces de zèbres en Afrique) ou dans les mêmes archipels (des dizaines d'espèces de Drépanididés hawaiiens, treize espèces de pinsons aux Galápagos), en dépit des préférences propres à chaque variété en matière d’habitat, de nourriture ou de conditions climatiques. Des régions voisines d'Amérique du Sud, note Darwin, sont occupées par deux espèces semblables de grands oiseaux coureurs, les nandous (Rhea americana et Pterocnemia pennata), les autruches et les émeus étant respectivement propres à l’Afrique et à l’Australie. Agoutis et viscaches (petits rongeurs) occupent des habitats terrestres de l’Amérique du Sud ou encore les castors et les rats musqués occupent les marécages. Lors de sa visite aux Galápagos dans sa jeunesse, à bord du navire hydrographique Beagle, Darwin lui-même avait découvert trois formes très semblables de moqueurs, chacun occupant une île différente.
Pourquoi des espèces étroitement apparentées devraient-elles occuper des habitats voisins? Et pourquoi des habitats similaires sur des continents différents seraient-ils occupés par des espèces n’ayant pas un lien de parenté aussi étroit? « Ces faits dénotent l’existence de quelques liens organiques profonds qui prévalent dans l'espace et le temps », écrit Darwin. « Ce lien, selon ma théorie, est tout simplement l’hérédité. » Des espèces semblables se rencontrent à proximité les unes des autres parce qu’elles descendent d’ancêtres communs. »
La paléontologie indique une même tendance au regroupement, mais dans le temps. Les strates géologiques, formées à travers les âges par la sédimentation et renfermant çà et là des fossiles, représentent, dans leurs coupes verticales, des traces visibles du temps où vivait chaque espèce. Les couches les plus jeunes de la roche se trouvent au-dessus des plus anciennes (sauf où les forces géologiques les ont inclinées ou brouillées), et pareillement avec les fossiles d'animaux et de plantes qu’elles contiennent. Darwin remarque à ce propos que des espèces étroitement apparentées ont tendance à apparaître côté à côte dans des couches successives. Une espèce se perpétue pendant des millions d’années, puis fait sa dernière apparition, par exemple à l'Éocène moyen puis juste au-dessus, une espèce comparable, mais non identique la remplace. En Amérique du Nord, par exemple, un animal ressemblant vaguement à un cheval, Hyracotherium, a été supplanté par Orohippus, puis par Epihippus et finalement par Mesohippus, qui, par la suite, fut supplanté par diverses créatures chevalines américaines. Parmi elles, certaines sont passées en Asie par la langue de terre qui existait là où se situe maintenant le détroit de Béring, puis ont gagné l’Europe et l’Afrique. Il y a cinq millions d'années, ils avaient pratiquement tous disparu, laissant derrière eux Dinohippus, auquel succéda Equus, le cheval moderne. Même si tous ces liens fossiles n’avaient pas été mis en évidence à l’époque de Darwin, il en avait tout de même saisi l’essence du processus. De telles séquences étaient-elles simplement un hasard? Non, répond Darwin. Des espèces étroitement apparentées se succèdent les unes aux autres dans le temps, de même qu’elles vivent à proximité les unes des autres dans l’espace, parce qu’elles sont reliées par la descendance.
L'embryologie, elle aussi, a permis de révéler des phénomènes qui ne pouvaient être expliqués par le hasard. Pourquoi l'embryon d'un mammifère et d'un reptile passent-ils par des stades de développement qui se ressemblent? Pourquoi l’une des formes larvaires de l’anatife, avant métamorphose, ressemble-t-elle à celle d'une crevette? Pourquoi les larves de papillons nocturnes, des mouches, et des scarabées se ressemblent-elles plus que leurs formes adultes respectives? Parce que, écrit Darwin, « l'embryon est l'animal dans son état le moins modifié » et cet état « révèle la structure de ses ancêtres ».
La morphologie, la quatrième discipline dont il tirait ses preuves, était selon Darwin « l'âme même » de l'histoire naturelle. Aujourd'hui encore elle préside à l’organisation de tout zoo qui se respecte : les singes ici, les grands félins là, les alligators et les crocodiles ailleurs, les oiseaux dans la volière, les poissons dans l'aquarium. Les organismes vivants peuvent facilement être hiérarchisés, non seulement en espèces, mais en genres, familles, ordres et règnes entiers, à partir des caractéristiques anatomiques qu’ils partagent ou pas.
Tous les vertébrés sont pourvus d’une colonne vertébrale. Parmi eux, les oiseaux ont des plumes, les reptiles des écailles, les mammifères de la fourrure et des glandes mammaires au lieu de plumes ou d’écailles. Parmi les mammifères, certains ont des poches dans lesquelles ils élèvent leurs petits. Parmi ces espèces nommées marsupiaux, certains possèdent des membres postérieurs hypertrophiés et une queue puissante leur permettant de bondir pour des kilomètres d’étendues arides; nous les nommons kangourous. Avec les preuves modernes microscopiques et moléculaires, nous pouvons retracer les similarités encore plus loin. Toutes les cellules des plantes, des champignons et des animaux ont un noyau. Tous les organismes vivants renferment de l’ADN et de l’ARN (à l’exception de certains virus qui ne comportent que de l'ARN), deux formes apparentées de codage d’information moléculaire.
Un tel modèle de groupes hiérarchiques – des espèces semblables regroupées dans des ensembles plus vastes, toutes provenant d’une source unique – n’est pas la norme pour tout. Vous n’y trouverez aucun équivalent dans le classement des roches, des instruments musicaux ou encore des bijoux. Pourquoi pas? Parce que les différentes roches et bijoux ne proviennent pas d’une descendance ininterrompue d’ancêtres communs; ce qui est le cas de la diversité biologique. Le nombre de caractéristiques communes à deux espèces indique depuis quand elles ont divergé de la lignée commune.
Cette idée visionnaire donna une nouvelle signification à la classification taxinomique, initiée dans sa forme moderne, en 1735, par le naturaliste suédois Charles Linné. Il montra comment les espèces pouvaient systématiquement être classées, selon leurs ressemblances morphologiques, mais il se fiait aux idées reçues créationnistes qui n'offraient aucune explication matérielle au système arborescent qu'il avait trouvé. Au début et au milieu du XIXe siècle, des morphologistes, tels que Georges Cuvier et Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, en France, et Richard Owen, en Angleterre, avancèrent cette classification grâce à leurs études méticuleuses des anatomies interne et externe. Puis, ils tentèrent de définir la source initiale des ressemblances morphologiques. Même Owen, contemporain de Darwin dont il fut un temps l’ami (plus tard leur relation devint plutôt amère), n’eut pas l’audace de considérer une vision évolutionnaire avant que De l’origine des espèces paraisse. Owen apporta cependant une contribution importante en avançant le concept d’homologues : des versions superficiellement différentes, mais fondamentalement semblables, d'un même organe ou d’un caractère partagé par des espèces distinctes.
Par exemple, la structure squelettique à cinq doigts de la main des vertébrés ne se rencontre pas seulement chez les humains, les singes, les ratons laveurs et les ours, mais également sous des formes diversement modifiées chez les félins, les chauves-souris, les marsouins, les lézards et les tortues. La paire d’os de nos jambes, le tibia et le péroné, a son homologue chez d'autres mammifères et reptiles, et même chez l'oiseau reptile Archaeopteryx, disparu depuis longtemps. Pourquoi une telle récurrence de quelques caractères de base? Darwin apporta la réponse, avec l’aide de l’ouvrage le plus intéressant d'Owen : une descendance commune, telle que façonnée par la sélection naturelle qui modifie les caractères héréditaires fondamentaux en fonction des circonstances.
Les organes vestigiaux constituent une autre forme d’indices morphologiques, intéressants à observer du fait qu’ils prouvent à quel point le monde du vivant est constitué d’une multitude de petites imperfections acceptables. Pourquoi les mammifères mâles (incluant les humains) ont-ils des mamelons? Pourquoi certains serpents (notamment les boas constricteurs) possèdent-ils les vestiges d'un bassin et de minuscules pattes atrophiées enfouies à l’intérieur de leur long corps cylindrique? Pourquoi certaines espèces de coléoptères qui ne volent pas ont-elles des ailes dissimulées sous des élytres qui ne s'ouvrent jamais? Darwin soulève toutes ces questions et y répond dans De l'origine des espèces. Les structures rudimentaires apparaissent comme des vestiges de l'histoire évolutive de la lignée.
Aujourd'hui ces mêmes quatre disciplines de la biologique sur lesquelles Darwin fondait ses recherches, soit la biogéographie, la paléontologie, l’embryologie et la morphologie, s’appuient sur un corpus de plus en plus important de données. De nouvelles disciplines se sont ajoutées à celles-ci : la génétique des populations, la biochimie, la biologie moléculaire et, tout récemment, le prodigieux domaine du séquençage automatisé du génome, également connu sous le nom de génomique. Ces nouvelles disciplines s’entrecroisent avec les anciennes, consolidant l'édifice évolutionniste et confirmant que Darwin avait raison.
Il avait raison au sujet de l'évolution, c’est vrai. Mais, il n’avait pas raison sur tout. Cherchant désespérément à tout expliquer, Darwin a formulé un certain nombre d’hypothèses au cours de ses années de labeur; certaines étaient erronées ou trompeuses. Il avait tort pour ce qui est des causes de variation à l’intérieur d’une même espèce. Il avait tort au sujet d’une fameuse énigme géologique, celle des « voies parallèles » de la vallée écossaise Glen Roy. Mais surtout, sa théorie de l’hérédité qu’il étiqueta « pangenèse » dont il chérissait malgré l’accueil peu enthousiaste de ses collègues biologistes – s’est révélée complètement fausse. Heureusement pour Darwin, l'exactitude de sa plus célèbre idée n’était pas rattachée à cette théorie complètement fautive. L'évolution par sélection naturelle représente ce qu’il y a de meilleur dans l’œuvre de Darwin, soit l'observation scientifique et la pensée analytique.
Douglas Futuyma est un biologiste évolutionnaire respecté et l’auteur de manuels et d’articles scientifiques importants. Son bureau au département des sciences naturelles de l'université du Michigan est une longue salle étroite encombrée de revues et de livres, notamment d’ouvrages traitant de la controverse entre créationnistes et évolutionnistes. Je suis arrivé avec une copie lue et relue de son propre livre sur le sujet intitulé Science on Trial: The Case for Evolution. Alors que je tuais le temps dans le corridor, avant notre rendez-vous, j'ai noté un pamphlet bleu sur le tableau d'affichage du département semblant ne pas avoir sa place au milieu des annonces de poste pour les étudiants diplômés. Celui-ci indiquait : « CRÉATION CONTRE ÉVOLUTION, une série d’idées remettant en question la pensée populaire grâce à des vérités bibliques et des preuves scientifiques. » Un conférencier itinérant d’une association dénommée Origins Research Association (Association de recherche sur l’origine) ferait part de ces messages à une église baptiste locale. Le dessin d’un dinosaure se retrouvait tout près de la photo du conférencier. « Il y aura de la pizza gratuite après la messe de soirée » indiquait une ligne en petits caractères. Dinosaures, vérité biblique, et pizza : il y en a pour tout le monde.
En réponse à mes questions concernant les preuves, Douglas Futuyma passa rapidement en revue les disciplines traditionnelles de la paléontologie et de biogéographie et s’arrête plus longuement à la génétique moderne. Il me montre son exemplaire bourré d’annotations de la revue Nature du 15 février 2001, un numéro historique rempli d’articles traitant et analysant les résultats du projet de séquençage du génome humain. Juste à côté, il flanque un exemplaire plus récent de Nature, celui-ci consacré au séquençage du génome de la souris grise, Mus musculus. L'éditorial a pour titre : « Biologie humaine par procuration. » L’étude du génome de la souris, selon les éditeurs de Nature, a permis de dénombrer « environ 30 000 gènes, dont 99 % tirent leur équivalent direct chez l'homme. »
La ressemblance entre nos 30 000 gènes humains et leurs 30 000 équivalents chez la souris, m’explique Douglas Futuyma, représente une autre forme d'homologie, telle la ressemblance entre une main à cinq doigts et une patte à cinq orteils. C’est cette homologie génétique qui justifie l’utilisation par la recherche biomédicale des souris et d'autres animaux, notamment des chimpanzés, qui (pour leur malheur) sont nos plus proches parents vivants. Aucun aspect de la recherche biomédicale ne semble aujourd'hui plus pressant que l'étude des maladies microbiennes. Puis, la dynamique des microbes, non seulement à l’intérieur du corps humain, mais aussi dans les populations humaines, ne peut être comprise qu’en termes d'évolution. Les maladies cauchemardesques provoquées par des microbes incluent le type infectieux (sida, Ebola, SRAS) qui se propagent directement d’un individu à l’autre et (malaria et fièvre du Nil occidental) qui sont transmises par piqûres d’insectes ou d'autres vecteurs. Les microbes qui sont à l’origine de ces maladies présentent la faculté de se modifier très rapidement, ce qui les rend à la fois si difficiles et onéreux à combattre et si dangereux pour la vie humaine. Ils passent des animaux sauvages ou domestiques aux humains, en s'adaptant à leur nouvel environnement. Leur aptitude à évoluer leur permet de trouver de nouveaux moyens de contourner ou de vaincre le système immunitaire humain. Par sélection naturelle, ils acquièrent une résistance aux médicaments censés les tuer. Ils évoluent. Il n'y a pas de preuve qui soit meilleure ou plus immédiate pour soutenir la théorie darwinienne que ce processus de transformation forcée de nos microbes néfastes.
Prenons Staphylococccus aureus, une bactérie très répandue qui se tapit dans les hôpitaux et provoque de graves infections, notamment à la suite d’interventions chirurgicales chez les patients. La pénicilline, rendue disponible en 1943, a montré une efficacité quasi miraculeuse dans la lutte contre le staphylocoque doré. Son déploiement a marqué une nouvelle phase dans la guerre qui oppose depuis longtemps les humains aux microbes; une phase où les humains inventent de nouveaux médicaments pour tuer les microbes qui à leur tour trouvent de nouvelles façons de demeurer invincibles. Le pouvoir suprême de la pénicilline n'aura pas duré longtemps. Les premières souches résistantes de Staphylococcus aureus ont été signalées dès 1947. Un nouveau médicament, la méthicilline, a fait son apparition dans les années 1960, mais bientôt, de nouvelles variétés résistantes de bactéries sont apparues et, au début des années 1980, elles étaient très répandues. La vancomycine est devenue l’arme suivante contre le staphylocoque, et la première souche de bactéries résistantes à la vancomycine représente une série évolutionnaire, guère différente dans son principe de celui de l'évolution de la série fossile des équidés, d’Hyracotherium à Equus. Ces médicaments font de l’évolution un problème très concret et très coûteux qui rend la vie misérable et dangereuse pour arriver à vaincre le staphylocoque.
Le biologiste Stephen Palumbi a évalué le coût de traitement des infections aux staphylocoques résistants à la pénicilline et à la méthicilline. Aux États-Unis seulement, ce coût atteint 30 milliards de dollars annuellement. « Les antibiotiques, écrivait-il l'an dernier, exercent une force évolutive puissante menant les bactéries infectieuses à se doter de puissantes défenses contre les médicaments dès qu’un nouveau apparaît. » Comme en témoigne leur ADN, qui utilise le même code génétique que celui de l'homme, du cheval, de la myxine ou du chèvrefeuille, les bactéries font partie du continuum de la vie, formées et diversifiées sous des forces de l’évolution.
Même les virus appartiennent eux aussi à ce continuum. Certains évoluent rapidement et d’autres lentement. Le VIH est parmi les plus rapides, car son mécanisme d’autoréplication comprend un taux élevé de mutations permettant au virus de prendre de nouvelles formes. Après seulement quelques années d'infection et de traitement aux médicaments, chaque patient atteint par le VIH est porteur d’une version unique du virus. L'isolement à l’intérieur d’un individu infecté ajoute aux différentes conditions et à la lutte pour sa survie force chaque version du VIH à évoluer indépendamment. Ce n’est rien d’autre qu’une réplique microscopique accélérée des observations de Darwin aux Galápagos, à l’exception que chaque corps humain est une île et que les formes nouvellement évoluées ne sont pas aussi charmantes que des pinsons ou des moqueurs.
Comprendre la rapidité à laquelle le VIH acquiert sa résistance aux médicaments antiviraux, comme l’AZT, a joué un rôle crucial dans la mise au point de nouveaux traitements de multithérapie. « Cette approche a permis de grandement réduire la mortalité causée par le VIH depuis 1996, explique Stephen Palumbi, et elle a considérablement ralenti la progression de cette maladie chez les patients. »
Les insectes et les mauvaises herbes acquièrent une résistance à nos insecticides et herbicides grâce au même processus. Alors que nous, les humains, tentons de les empoisonner, l’évolution par sélection naturelle transforme la population de moustiques ou de chardons en de nouveaux organismes, moins vulnérables au poison en question. Ainsi, nous inventons un autre poison, puis un autre. L’effort est futile. Même le DDT, avec ses effets redoutables et durables sur les écosystèmes, a produit des mouches domestiques résistantes, dix ans seulement après sa découverte en 1939. Dans les années 1990, plus de 500 espèces (dont 114 variétés de moustiques) étaient devenues résistantes à au moins un pesticide. Se fiant à ces résultats peu désirables, Stepen Palumbi commente d'un air triste : « L’humain est peut-être la force évolutive dominante de la planète. »
Chez la plupart des organismes vivants, l'évolution procède lentement, trop lentement pour être observée par un seul scientifique au cours d’une vie de recherche. Par contre, la science fonctionne par déduction, et non simplement par observation directe, d’ailleurs les preuves qu’apportent la paléontologie et la biogéographie ne sont pas moins incontestables du fait qu’elles soient indirectes. Et pourtant, ceux qui demeurent sceptiques par rapport à la théorie de l’évolution demandent : peut-on voir l'évolution en action? Peut-elle être observée dans la nature? Peut-elle être mesurée en laboratoire?
La réponse est oui. Peter et Rosemary Grant, deux chercheurs d’origine britannique qui ont passé des décennies là où Charles Darwin a passé des semaines, ont brièvement été témoins de l'évolution grâce à leurs longues études sur la taille des becs des pinsons des Galápagos. William R. Rice et George W. Salt ont réalisé une expérience similaire en laboratoire portant sur trente-cinq générations de la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster. Richard E. Lenski et ses collègues de l'université de l'État du Michigan l'ont aussi expérimenté avec leur dépistage de 20 000 générations évolutives de la bactérie Escherichia coli. De telles expériences sur le terrain et en laboratoire permettent de documenter l’anagenèse; c’est à dire, l’évolution graduelle au sein d’une simple lignée indivise. En s’armant de patience, l’évolution peut être observée tel le mouvement des aiguilles d’une montre.
La spéciation, ou séparation d’une lignée en deux espèces, est l'autre phase majeure du changement évolutif rendant possible la divergence entre les lignées décrites par Darwin. Elle est plus rare et encore plus difficile à observer que l'anagenèse. Plusieurs mutations individuelles doivent s'accumuler (du moins, dans la plupart des cas, en comptant certaines exceptions dans le règne végétal) avant que deux populations ne se séparent irrévocablement. Le processus s’étend sur des milliers de générations, bien qu’il puisse se terminer soudainement – tel, vlan! Une porte qui se referme – au moment où se produisent les derniers changements critiques. Il est donc beaucoup plus difficile d’en être témoin. En dépit des difficultés, William Rice et George Salt semblent avoir décelé une spéciation, ou un événement fortement similaire, au cours de leur longue expérimentation sur les mouches du vinaigre. À partir d’un petit groupe de femelles fécondées, ils ont réussi à produire deux populations distinctes de mouches adaptées à différents habitats, que les chercheurs ont qualifiées d’« espèces naissantes ».
Après ma rencontre avec Douglas Futuyma à Ann Arbor, je passai deux heures au musée de l'université avec Philip D. Gingerich, paléontologue bien connu pour ses travaux sur l'ascendance des baleines. Alors que nous conversions, il me guida à travers une exposition, au deuxième étage du musée, consacrée aux anciens cétacés. Parmi ces étranges formes squelettiques qui rappelaient des chimères (certains pendaient la tête en bas, d’autres bouclés sous verre), il m’indiqua les principales caractéristiques et décrivit le progrès des idées concernant l’évolution des baleines. Un homme robuste, au visage invitant, démontrant la douceur d’un chef scout; il joint passion intellectuelle à une solide expertise ainsi qu’une autre qualité précieuse chez un chercheur : l’aptitude à reconnaître ses erreurs.
Depuis la fin des années 1970, Philip Gingerich recueille des spécimens fossiles d’anciennes baleines des fouilles qu’il a entreprises en Égypte et au Pakistan. Le travail avec ses collègues pakistanais a permis la découverte de Pakicetus, un mammifère terrestre datant d’il y a 50 millions d'années, dont les os de l'oreille reflètent son appartenance à la lignée des baleines, mais dont le crâne ressemble presque à celui d’un chien. L’un de ses anciens étudiants, Hans Thewissen, a trouvé une forme légèrement plus récente dotée de pieds palmés, propres à la marche et à la nage, et d’un long museau denté, qu’il baptisa Ambulocetus natans (baleine qui marche et qui nage). Gingerich et son équipe en ont exhumé plusieurs autres, y compris Rodhocetus balochistanensis, une créature exclusivement marine dont les pattes ressemblent davantage à des nageoires et dont les narines sont décalées vers l'arrière du museau, à mi-chemin de l’emplacement de l’évent de la baleine moderne. L'ordre des formes anatomiques connues devenait de plus en plus complet. Gingerich mentionna que, depuis le début, il pensait que les baleines descendaient d'un groupe de mammifères carnivores de l’Éocène connus sous le nom de mésonychidés, dotés de molaires leur permettant de mâcher la viande et les os. Seulement quelques preuves supplémentaires, pensa-t-il, confirmeraient cette relation. Vers la fin des années 1990, la plupart des paléontologues partageaient son opinion.
Entre-temps, des biologistes moléculaires avaient exploré la même question et aboutissaient à des conclusions différentes. Non, ces carnivores de l’Éocène se rapprochent certainement des baleines, mais pas assez. L’hybridation de l'ADN et d'autres tests ont suggéré que les baleines descendaient des artiodactyles (c'est-à-dire, des herbivores possédant un nombre pair de doigts aux pieds, tels que les antilopes et les hippopotames) et non des mésonychidés carnivores.
En l'an 2000, au Pakistan, l’un des étudiants de Gingerich, trouva à l’un des chantiers de fouilles qu’il avait sélectionnés, un fossile complet qui modifia l’avis préexistant des paléontologues. Il s’agissait de la moitié d'une malléole, en forme de poulie, connue sous le nom d'astragale, appartenant à une espèce inconnue de baleine.
Un collègue pakistanais a trouvé l'autre moitié des fragments. Lorsque Gingerich assembla les deux morceaux ensemble, il reconnut humblement son erreur : les biologistes moléculaires avaient raison. Il avait sous les yeux l’astragale d'une baleine quadrupède datant de 47 millions d'années, en tout point semblable à celle d’un artiodactyle. Soudainement, il réalisa à quel point les baleines sont de proches parentes des antilopes.
Voilà comment la science progresse. Les idées vont et viennent, mais les plus adaptées survivent. De retour dans son bureau, Philip Gingerich ouvre un tiroir de spécimen, et me montre de vrais fossiles, ceux qui ont servi à modeler les squelettes exposés au musée. Il dépose dans ma main, un petit morceau d'os pétrifié pas plus gros que l’écrou d’une roue. C'est le fameux astragale, de l’espèce qu'il a en fin de compte baptisé Artiocetus clavis. Il semble solide et aussi lourd que la vérité.
Me voyant à la porte, Gingerich m’offre une pensée personnelle : « j'ai grandi au sein d’une église conservatrice du Midwest et on ne m’a jamais rien mentionné au sujet de l'évolution. Le sujet était clairement tabou. Cela m’aide à comprendre les sceptiques, puisque je viens moi-même de ce milieu. » Il partage ce même instinct sceptique. Dites-lui qu'il existe un lien ancestral entre les animaux terrestres et les baleines, et sa réaction est : peut-être bien, mais montrez-moi les stades intermédiaires. Comme Charles Darwin, qui étudia pour un temps la théologie et qui participa au voyage autour du monde du Beagle, au lieu de devenir pasteur de campagne, sa vision de la vie sur Terre comportait une attention particulière aux détails. Philip Gingerich est un empiriste respectueux, il a besoin de preuves solides pour croire. C’est ce qui le fascine autant de l’extraction, hors terre, des fossiles de baleine. En trente ans, il en a assez vu pour être convaincu. Pour lui, dit-il, c'est « une expérience spirituelle. »
« Les preuves sont là, ajoute-t-il, elles sont enfouies dans l’âge de pierre. »
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