Flux de gènes

L'une des idées fausses les plus répandues sur l'évolution consiste à penser que les organismes évoluent seuls au cours de leur vie. Sur le plan du changement populationnel, on peut définir la microévolution (évolution à la plus petite échelle possible) comme étant un changement de la fréquence allélique d'une génération à l'autre dans une population donnée. Le changement de fréquence allélique ne découle pas seulement de la sélection naturelle, même si seule cette dernière améliore constamment l'adéquation entre les organismes et leur milieu. En effet, la dérive génétique (phénomènes aléatoires modifiant la fréquence allélique) et le flux génétique (transfert d'allèles entre les populations) exercent des effets distincts sur la composition génétique des populations.

En botanique par exemple, certains gènes peuvent être transférés d’une population de plantes à une autre par pollinisation. Ainsi en agriculture, ce mécanisme pourrait expliquer l'éventuelle « contamination » de plantations non-OGM par des plantations d'OGM voisines.

En microbiologie, il est possible que des bactéries s'échangent du matériel génétique (par transformation, transduction et conjugaison), ce phénomène leur permet ainsi de développer une certaine résistance aux antibiotiques.

Des modèles mathématiques permettent de prédire l’impact des flux de gènes sur l’organisation spatiale de la diversité et leur interaction avec d’autres forces évolutives. Pour déterminer comment se font les échanges de gènes à l’intérieur d’une population, la méthode la plus utilisée consiste à comparer les fréquences génotypiques observées dans la population par rapport à celles attendues en panmixie, c’est-à-dire, si tous les individus se croisent au hasard dans la population. Sous l’hypothèse de panmixie, les fréquences génotypiques attendues à un locus biallélique (deux allèles A et a, en fréquence respective p et q) sont p² pour le génotype AA, 2pq pour Aa et q² pour aa.

Un des facteurs les plus importants est la mobilité: une plus grande mobilité d'un individu tend à lui conférer un plus grand potentiel migratoire. Les animaux ont tendance à être plus mobiles que les plantes, bien que le pollen et les graines puissent être transportés sur de grandes distances par les animaux, le vent ou la mer. Parmi les mécanismes évolutifs, le transfert horizontal de gènes exerce un impact prépondérant sur la diversification génétique des populations bactérienne à l’échelle évolutive. En effet, il génère un flux de gènes constant favorisant l'acquisition de fonctions à fortes valeurs adaptatives telle que la dégradation de polymères, la synthèses de métabolites secondaires ou de résistance a des drogues.

Les barrières physiques au flux génétique sont généralement naturelles: montagnes, océans ou déserts . Néanmoins, dans certains cas, elles peuvent être artificielles comme pour la Grande muraille de chine, qui a entravé le flux génétique des populations de plantes indigènes. Parmi elles, la plante Ulmus pumila a démontré une prévalence plus faible de différenciation génétique que les plantes Vitex negundo, Ziziphus jujuba, Heteropappus hispidus, et Prunus armeniaca vivants de l'autre côté de la muraille de chine.

Il existe aussi des barrières non absolues comme la distance, qui peuvent fortement réduire où faire disparaître le flux génétique[3].

La sélection naturelle peut également constituer une barrière aux flux géniques pour certaines régions du génome[4].

Des chercheurs ont analysé le génome de Néandertal et les génomes d'hommes modernes provenant d'Afrique, d'Europe, de Chine et de Papouasie-Nouvelle-Guinée et ont démontré par comparaison d'ADN que 1 à 4 % du génome humain actuel proviendrait des Néandertaliens, ce qui selon toute probabilité, prouve qu'il y a eu un flux de gène de Néandertal à l'homme moderne[5]. Néanmoins cette partie du génome est très peu représenté chez les africains modernes. Des généticiens ont ensuite mesuré pour ces parties du génome l'extension de déséquilibre de liaison, conséquence de la recombinaison des gènes lors de la formation des gamètes qui à chaque nouvelle génération altère la longueur des séquences génétique. Leurs conclusions sont les suivantes: «Ces hypothèses entraînent des prédictions différentes quant à la date du dernier échange de gènes entre la lignée des ancêtres des Néandertaliens et celle des non-Africains modernes», expliquent les chercheurs. Forts de leurs nouveaux résultats, ils livrent leur verdict: «le dernier flux génétique Néandertal à sapiens doit avoir eu lieu voici 37 000 à 86 000 ans, et plus probablement il y a 47 000 à 65 000 ans. Cela confirme l'hypothèse d’un métissage récent et suggère qu’il s'est produit quand les humains modernes, détenteurs des technologies du Paléolithique supérieur, ont rencontré les Néandertaliens en s’étendant hors de l'Afrique».

Les espèces spécifiques d'une région peuvent être menacées d'extinction [6] par la pollution génétique, susceptible de provoquer une hybridation contrôlée. Ce processus peut conduire à une homogénéisation ou au remplacement des génotypes locaux en raison d'un avantage numérique dans une population donnée [7] Ces phénomènes peuvent être particulièrement préjudiciable pour les espèces rares qui entrent en contact avec d'autres plus abondantes. Le croisement entre les espèces peuvent provoquer un « envahissement » du pool génétique de l'espèce la plus rare. Par exemple, le Canard colvert est une espèce abondante de canard qui se métisse facilement avec un large éventail d'autres canards constituant ainsi une menace pour l'intégrité de certaines espèces[8].