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Biological:Génétique comportementale * Psychologie évolutionniste · Neuroanatomie · Neurochimie · Neuroendocrinologie · Neurosciences · Psychoneuroimmunologie · Psychologie physiologique *Psychopharmacologie (Index, Contour)
Normes de réaction pour deux génotypes. Le génotype B présente une distribution fortement bimodale indiquant une différenciation en phénotypes distincts. Chaque phénotype est protégé contre les variations environnementales – il est canalisé.
La canalisation (ou canalisation) est une mesure de la capacité d’une population à produire le même phénotype indépendamment de la variabilité de son environnement ou de son génotype. En d’autres termes, cela signifie robustesse. Le terme canalisation a été inventé par C. H. Waddington, qui a utilisé le mot pour capturer le fait que « les réactions de développement, telles qu’elles se produisent dans des organismes soumis à la sélection naturelle…sont ajustés de manière à obtenir un résultat final défini indépendamment des variations mineures des conditions au cours de la réaction « . Il a utilisé ce mot plutôt que robustesse pour tenir compte du fait que les systèmes biologiques ne sont pas robustes de la même manière que, par exemple, les systèmes d’ingénierie.
La robustesse biologique ou la canalisation se produit lorsque les voies de développement sont façonnées par l’évolution. Waddington a introduit le paysage épigénétique, dans lequel l’état d’un organisme roule « en descente » pendant le développement. Dans cette métaphore, un trait canalisé est illustré comme une vallée entourée de hautes crêtes, guidant en toute sécurité le phénotype vers son « destin ». Waddington a affirmé que des canaux se forment dans le paysage épigénétique au cours de l’évolution, et que cette heuristique est utile pour comprendre les qualités uniques de la robustesse biologique.
Assimilation génétique
Waddington a utilisé le concept de canalisation pour expliquer ses expériences sur l’assimilation génétique. Dans ces expériences, il a exposé des pupes de Drosophiles à un choc thermique. Cette perturbation de l’environnement a amené certaines mouches à développer un phénotype sans veines croisées. Il a ensuite sélectionné pour crossveinless. Finalement, le phénotype crossveinless est apparu même sans choc thermique. Grâce à ce processus d’assimilation génétique, un phénotype induit par l’environnement était devenu héréditaire. Waddington a expliqué cela comme la formation d’un nouveau canal dans le paysage épigénétique.
Il est cependant possible d’expliquer cette observation de l’assimilation génétique en utilisant uniquement la génétique quantitative et un modèle de seuil, sans référence au concept de canalisation. Cependant, des modèles théoriques qui intègrent une carte génotype-phénotype complexe ont trouvé des preuves de l’évolution de la robustesse phénotypique contribuant à l’assimilation génétique, même lorsque la sélection est uniquement pour la stabilité du développement et non pour un phénotype particulier, et donc les modèles génétiques quantitatifs ne s’appliquent pas. Ces études suggèrent que l’heuristique de canalisation peut encore être utile, au-delà du concept plus simple de robustesse.
Hypothèse de congruence
Ni la canalisation ni la robustesse ne sont des quantités simples à quantifier: il est toujours nécessaire de spécifier quel trait est canalisé / robuste à quelles perturbations. Par exemple, les perturbations peuvent provenir de l’environnement ou de mutations. Il a été suggéré que différentes perturbations ont des effets congruents sur le développement d’un paysage épigénétique. Cela pourrait cependant dépendre du mécanisme moléculaire responsable de la robustesse et être différent selon les cas.
Capacité évolutive
La métaphore de la canalisation suggère que les phénotypes sont très robustes aux petites perturbations, pour lesquelles le développement ne sort pas du canal et revient rapidement vers le bas, avec peu d’effet sur le résultat final du développement. Mais des perturbations dont l’ampleur dépasse un certain seuil sortiront du canal, déplaçant le processus de développement en territoire inexploré. Une forte robustesse jusqu’à une limite, avec peu de robustesse au-delà, est un modèle qui pourrait augmenter l’évolutivité dans un environnement fluctuant. La canalisation génétique pourrait permettre une capacité évolutive, où la diversité génétique à l’extérieur du canal s’accumule dans une population au fil du temps, à l’abri de la sélection naturelle car elle n’affecte normalement pas les phénotypes. Cette diversité cachée pourrait alors être déclenchée par des changements extrêmes dans l’environnement ou par des commutateurs moléculaires, libérant une variation génétique auparavant cryptique qui peut ensuite contribuer à une explosion rapide de l’évolution.
Voir aussi
- Biologie du développement
- Bruit du développement
- Théorie des systèmes du développement
- Biologie du développement évolutive
- Capacité évolutive
- Évolutivité
- Réseau de régulation des gènes
- Plasticité phénotypique
- Biologie des systèmes
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- Wagner GP, Stand G Bagheri-Chaichian H (1997). Une théorie génétique des populations de la canalisation. Évolution 51 (2): 329-347.
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- Eshel, I. Matessi, C. (1998). Canalisation, assimilation génétique et préadaptation : Un modèle génétique quantitatif. Génétique 4:2119-2133.
Concepts clés: Distinction génotype-phénotype | Normes de réaction | interaction gène-environnement | Héritabilité | Génétique quantitative
Architecture génétique: Relation de dominance| Épistasie | Héritage polygénique | Pléiotropie | Plasticité | Canalisation | Paysage de remise en forme
Influences non génétiques: Héritage épigénétique | Épigénétique | Effet maternel | théorie du double héritage
Architecture de développement: Segmentation | Modularité
Évolution des systèmes génétiques: Évolutivité | Robustesse mutationnelle | Évolution du sexe
Figures influentes : C. H. Waddington | Richard Lewontin
Debates: Nature versus nurture
List of evolutionary biology topics
| Basic topics in evolutionary biology | (edit) |
|---|---|
| Processes of evolution: evidence – macroevolution – microevolution – speciation | |
| Mechanisms: selection – genetic drift – gene flow – mutation – phenotypic plasticity | |
| Modes: anagenèse – catagénèse – cladogenèse | |
| Histoire: Histoire de la pensée évolutive – Charles Darwin – L’origine des espèces – synthèse évolutive moderne | |
| Sous-champs: génétique des populations – génétique écologique – évolution humaine – évolution moléculaire – phylogénétique – systématique – evo-devo | |
| Liste des sujets de biologie évolutive | Chronologie de l’évolution | Chronologie de l’évolution humaine |
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