Le cou de la girafe (ou encore peau de girafe camelopardalis) est une chose merveilleuse. Composé de seulement sept vertèbres* – pas plus que dans votre cou – l’exploit imposant de l’ingénierie naturelle est à la fois magnifique et ridicule. Comment une telle structure ont-ils évolué? Cette question n’est pas seulement un jeter., Depuis un siècle et demi, les naturalistes sont vexés par le long cou de la girafe.
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comme il est de tradition pour les grandes questions dans l’évolution, l’énigme du cou de la girafe est souvent retracée à L’œuvre de Charles Darwin. Darwin, on m’a enseigné dans Mes cours au lycée et au collège, a proposé que parmi une population ancestrale de girafes, il y avait des individus qui avaient un cou légèrement plus long que leurs camarades., Cela leur a permis d’atteindre des branches plus élevées et, par conséquent, ces girafes ont eu plus de succès sur le plan de la reproduction car elles ont persisté sur une source de nourriture intacte tandis que des girafes de moindre taille ont péri en raison de la compétition. (Cette trajectoire simple était souvent accompagnée d’une jolie petite image d’une girafe moderne placée à côté d’une espèce « ancestrale” malsaine qui était identique à tous égards à sa descendante sauf la longueur du cou.,) C’était une équation simple et soignée – girafes à cou court + sélection naturelle + temps = girafes à long cou-mais, comme tant de tropes de classe standard, c’est aussi historiquement et biologiquement faux.
bien que le long cou de la girafe semble être un exemple étonnant du pouvoir de la sélection naturelle, dans la première édition de sur L’Origine des espèces au moyen de la sélection naturelle, Darwin s’est concentré sur une partie très différente de l’anatomie du mammifère: sa queue., La queue de la girafe, bien que semblant être « un organe d’une importance insignifiante », était une excellente tapette à mouche qui a probablement joué au moins un rôle pour aider les individus à résister aux attaques des insectes piqueurs. De la belle complexité de l’œil vertébré à la crudité relative de la queue de la girafe, la sélection naturelle pourrait être appliquée de manière cohérente pour expliquer les origines des adaptations.
Darwin n’a explicitement considéré le cou de la girafe que bien plus tard, et quand il l’a fait, c’était en réponse à l’un de ses critiques les plus sérieux., En 1871, le naturaliste George Jackson Mivart a publié une réfutation de longueur de livre à l’évolution par la sélection naturelle intitulée Sur la genèse des espèces. Comme beaucoup d’autres naturalistes de la fin du 19ème siècle, Mivart a accepté l’évolution mais a rejeté la sélection naturelle, et l’un des points majeurs de son livre était que la sélection naturelle ne pouvait pas tenir compte des étapes intermédiaires entre une forme ancestrale et descendante.
selon Mivart, la girafe était un parfait exemple de l’inefficacité de la sélection naturelle., Supposons que le long cou d’une girafe était vraiment une adaptation pour atteindre un feuillage élevé pendant les sécheresses qui dénudaient d’autres sources de nourriture. Cela serait compatible avec la sélection naturelle, a soutenu Mivart, mais si les sécheresses avaient vraiment favorisé l’allongement du cou de la girafe, il est surprenant qu’aucun autre herbivore n’ait été adapté de la même manière. De même, les changements qui ont dû se produire entre la girafe ancestrale et moderne ont dû s’étendre au-delà de la seule longueur du cou., Divers fragments d’anatomie et de physiologie auraient dû comporter des variations favorables pour qu’il soit même possible pour les girafes d’évoluer de longs cous, et ces changements – qui auraient augmenté la masse de la girafe – auraient nécessité qu’elle absorbe encore plus de nourriture dans des conditions de stress et de sécheresse.
Mivart avait mis en place un argument d’homme de paille, mais Darwin a pris cette critique au sérieux. Dans la sixième édition de 1872 de On The Origin of Species, Darwin a répondu longuement aux affirmations de Mivart et, dans le cas de la girafe, il a accepté le scénario de Mivart comme point de départ., Compte tenu de la compétition qui aurait eu lieu entre les herbivores en période de sécheresse, Darwin a supposé, il n’est pas surprenant que les girafes puissent atteindre un niveau de végétation que les autres ne peuvent pas – la compétition conduirait les formes à part plutôt que de garder plusieurs formes en compétition étroite en les adaptant de la même manière. (A. R. Wallace a examiné ce même point plus d’une décennie plus tôt.) Les objections de Mivart sur la variation et la nutrition n’étaient pas non plus particulièrement importantes., Les girafes, comme toute autre espèce, ont exprimé des variations, et la capacité des individus à atteindre des aliments inaccessibles aux autres aurait conduit au succès des formes plus grandes. Et, en ce qui concerne les conditions de sécheresse, Darwin a rétorqué que les girafes vivantes étaient abondantes en Afrique. Si les grands animaux modernes pouvaient survivre à des conditions Temporairement stressées, alors pourquoi pas des formes intermédiaires qui ont depuis été remplacées?,
en acceptant les conditions de départ de Mivart, Darwin avait présenté une défense de sa conception de l’évolution tout en décrivant une voie plausible pour l’évolution de la girafe. Ce que Darwin n’a pas fait, c’est de présenter une explication historique détaillée de la forme de la girafe., En effet, Darwin était généralement prudent dans la gestion de l’histoire de la vie, et même lorsqu’il était en privé enthousiaste à propos des formes fossiles qui présentaient des caractéristiques transitoires – telles que le dinosaure à plumes Archaeopteryx – dans ses travaux publics, il évitait de présenter des scénarios précis étape par étape qui auraient eu lieu dans un passé lointain. Darwin savait que les paléontologues venaient tout juste de commencer à sonder les archives fossiles, et donc décrire les phylogénies ou tracer les lignes de descendance évolutives était une manœuvre risquée car ces résultats devraient presque certainement être révisés.,
L’échange entre Mivart et Darwin n’a rien fait pour résoudre la question de l’évolution des girafes. Proposer des scénarios adaptatifs plausibles était facile,mais les tester en fait a été une autre affaire. Même maintenant, après près d’un siècle et demi depuis L’échange entre Darwin et Mivart, l’évolution du cou particulier de la girafe reste contestée, et la portée du débat actuel a été façonnée par deux hypothèses évolutives concurrentes.,
l’hypothèse standard, qui est une extension de L’argument exposé par Darwin en 1872, est que la concurrence pour la nourriture a entraîné l’évolution des cous allongés. Grâce à la compétition pour la nutrition, la sélection naturelle aurait entraîné l’évolution d’une girafe capable d’atteindre des ressources autrement inexploitées au-dessus de la tête d’autres herbivores. L’idée que les girafes obtiennent un tel avantage a été soutenue par l’une des rares études expérimentales à examiner cette question., Comme L’ont illustré Elissa Cameron et Johan du Toit dans une étude de 2007 sur l’écologie alimentaire des girafes, il a été constaté que les herbivores de niveau inférieur épuisent l’abondance et la qualité de la brousse disponible pour les girafes. En excluant les navigateurs de se nourrir de certains arbres D’Acaia, les scientifiques ont pu mesurer à quel point le feuillage d’un arbre était en concurrence avec les herbivores, et il est devenu évident que les girafes tireraient certainement le meilleur parti de chaque bouchée en parcourant haut lorsque la navigation de bas et de milieu avait été effacée., Les girafes peuvent se nourrir à divers niveaux, et cette capacité à atteindre des niveaux élevés en période de compétition difficile leur procure certainement un avantage.
l’hypothèse concurrente est que le cou de girafe a évolué à la suite de la sélection sexuelle., Même si les naturalistes reconnaissent depuis longtemps que les girafes mâles balancent souvent leur cou pour se battre les uns les autres avec leurs ossicones robustes (les protubérances en forme de corne sur leurs têtes)-Darwin l’a même mentionné en passant dans Descent of Man – cette habitude n’a pas été considérée comme particulièrement pertinente pour l’évolution des girafes jusqu’à un article de 1996 de Robert Simmons et lue Scheepers intitulé « Winning by a Neck: Sexual Selection in the Evolution of Giraffe., »Citant l’observation selon laquelle de nombreuses girafes qu’ils ont observées se nourrissaient à un niveau inférieur à ce à quoi ils s’attendaient, Simmons et Scheepers ont fait valoir qu’un long cou ne conférait pas autant d’avantage alimentaire. La compétition entre les mâles, qu « ils ont déclaré avoir des cous plus longs et plus forts, avait entraîné l » évolution du cou de girafe, avec des girafes femelles en quelque sorte emportées alors que la sélection sexuelle parmi les mâles repoussait les limites de la longueur du cou.
L’hypothèse proposée par Simmons et Scheepers a été controversée dès le début et a reçu de nombreuses critiques. Un article, publié par G., Mitchell, S. J. van sittert et J. D. Skinner dans le Journal of Zoology l’année dernière ont recueilli des données suggérant que les girafes mâles n’investissent pas plus énergiquement dans la croissance de leur cou que les femelles. En fait, non seulement les cous des girafes femelles ont continué à croître tout au long de leur vie, mais ils ont également ajouté la masse du cou plus rapidement que les mâles, et quelles que soient les différences entre les cous des girafes femelles et mâles semblaient être attribuables aux différences de masse corporelle globale plutôt qu’au véritable signe de sélection sexuelle., Si les différences entre les girafes vivantes étaient si minimes, il semblait peu probable que les mâles aient vraiment entraîné le changement évolutif par la sélection sexuelle.
Simmons et son co-auteur R. Altwegg viennent de répondre à cette étude dans un nouveau Journal of Zoology paper, et en examinant le débat, ils affirment que ni la compétition alimentaire ni l’hypothèse du cou pour le sexe ne peuvent fournir une explication complète de l’évolution de la girafe., Bien qu’ils contestent les conclusions de Mitchell, van sittert et Skinner – arguant que les données collectées par l’autre équipe représentent en fait une disparité significative entre les mâles et les femelles déclenchées par la sélection sexuelle – ils notent à juste titre que la plupart de ce qui a été dit sur les cous de girafe dépend de l’anatomie et du comportement, Les arguments et les expériences sur les cous des girafes vivantes ont plus à voir avec les pressions évolutives qui maintiennent la forme de la girafe, mais ils peuvent ne pas être en mesure de nous en dire beaucoup sur la durée de l’évolution des cous en premier lieu.
comme L’ont identifié Simmons et Altwegg, le long cou de la girafe peut avoir évolué en réponse à un changement écologique, mais a ensuite été coopté dans d’autres fonctions qui ont provoqué d’autres modifications sous différentes pressions évolutives., Les avantages offerts par le long cou de la girafe aujourd’hui – que ce soit en termes d’alimentation, de sélection sexuelle, ou les deux – ne peuvent pas nous dire définitivement pourquoi le trait a évolué en premier lieu. La fonction actuelle d’un trait n’est pas nécessairement représentative de la raison pour laquelle il a évolué – une mise en garde importante explicitement soulignée par des paléobiologistes tels que Stephen J. Gould et Elisabeth Vrba il y a plusieurs décennies.
Si les cous des girafes modernes sont au moins partiellement attribuables à un changement de fonction, alors notre capacité à répondre à la question de l’évolution des girafes ne peut pas être basée uniquement sur des animaux vivants., Afin de tester leur idée de sélection sexuelle préférée Simmons et Altwegg suggèrent de revenir aux archives fossiles pour voir quand les girafes ont évolué les ossicones émoussés que les mâles utilisent dans leurs compétitions et comment cela correspond à la longueur du cou., Si l’évolution des ossicones émoussés suit l’allongement du cou, ils émettent l’hypothèse, alors cela pourrait être un indicateur que les concours de tête ont quelque chose à voir avec l’allongement du cou (tandis que l’hypothèse de navigation aurait plus à voir avec la détection d’une relation entre la longueur du cou et de la jambe qui aurait poussé, La corrélation n’implique pas de causalité-même si l’évolution des ossicones verticaux et des longs cous a coïncidé, cela ne signifie pas que les deux sont liés évolutivement – mais en étudiant ces questions, les scientifiques ajouteraient un angle historique indispensable à la recherche sur les cous de girafe.
malheureusement, les girafes fossiles ne sont pas exactement un domaine de recherche chaud, mais les travaux récents et les articles à venir ont le potentiel de fournir un peu plus de contexte pour expliquer l’origine de l’impressionnant cou de la girafe., Au cours des dernières années, il a été laissé entendre que L’expert en girafes fossiles Nikos Solounias décrivait le cou presque complet d’une girafe fossile appelée Bohlinia, un genre étroitement lié-sinon ancestral – aux premiers membres du genre Giraffa. Comme figuré dans le livre de Donald Prothero Evolution: What the Fossils Say and Why it Matters, ce spécimen est intermédiaire dans la forme entre celle des girafes antérieures, à cou plus court et la girafe vivante. Par rapport à la plus grande partie de la diversité des girafes, cela peut être un élément crucial de la détection du modèle d’évolution du cou de la girafe.,
un aperçu de ce modèle est sorti d’une revue publiée en 2009 par N. Ludo Badlangana, Justin Adams et Paul Manger. Selon la bande connue de girafes fossiles, l’allongement significatif du cou a commencé autour 14 Il y a des millions d’années au cours du Miocène supérieur – après la lignée à laquelle l’okapi à cou relativement court s’est séparé-et par environ 5 Il y a des millions d’années, des girafes de proportions modernes avaient évolué., Comme entre crochets entre les types de fossiles connus, la transition entre le début, formes à cou court et les premières girafes à long cou a probablement eu lieu entre 14 et 12 Il y a des millions d « années, et si d » autres découvertes le confirment, il semble que l « allongement des cous de girafe se soit produit lors d » un modèle, Encore une fois, cette corrélation n’implique pas en soi un lien de causalité, mais en étudiant l’usure des dents des girafes avant, pendant et après ce changement, il pourrait être détecté si leurs habitudes alimentaires ont changé et auraient pu faire partie de la raison de l’allongement du cou. Ceci, à son tour, pourrait fournir un aperçu du rythme de l’évolution de la girafe-leurs vertèbres du cou se sont-elles lentement allongées à un rythme quasi constant, ou l’activité altérée des gènes régulateurs a-t-elle provoqué des changements plus rapides et à grande échelle qui se sont avérés avantageux dans l’habitat modifié?,
en fin de compte, une combinaison d’histoire naturelle, d’embryologie et de paléobiologie sera nécessaire pour bien comprendre l’anatomie unique des girafes. Ce n’est pas quelque chose qui sera accompli dans un an ou même dix, mais prendra les recherches persistantes de nombreux chercheurs travaillant dans une variété de disciplines scientifiques. Pour l’instant, la question de « Comment la girafe obtenir son long cou? »doit être répondu par » nous ne savons pas encore », mais c’est comme il se doit., Il vaut mieux admettre que nous sommes encore en train de percer un mystère que d’affirmer dogmatiquement que tout est résolu et que tous les endroits inexplorés sur la carte de l’évolution ont été remplis. Les girafes, comme tous les autres organismes vivants aujourd’hui, ont une longue histoire évolutive remontant au dernier ancêtre commun de toute vie sur terre, mais comprendre comment elles ont été façonnées au cours du temps profond est une entreprise continue qui est tout aussi inspirante que frustrante.,
Cet article a été initialement publié en 2010 et a été mis à jour pour coïncider avec la Journée mondiale de la girafe le 21 juin.