Le jeune Charles.
Avant d’être le savant à barbe blanche des manuels, Darwin est un garçon qu’on croit sans avenir. Ouvre les six moments de sa jeunesse : à chaque fois, il ramasse sans le savoir un outil dont il aura besoin.
1Ouvre les 6 moments
Le carnet de vie
Ce qu’il emporte, sans le savoir.
Choisis un moment.
Sa trousse en décembre 1831
La grande question de 1831
Les espèces changent-elles ?
Ce que pensent presque tous les savants
Les espèces sont fixes : chacune a été créée telle qu’elle est, parfaitement adaptée à sa place. Le pasteur William Paley compare l’œil à une montre : un mécanisme si bien fait suppose un horloger. Darwin a lu Paley à Cambridge et l’admire.
Les fossiles d’animaux disparus (mammouths, reptiles géants) ? Pour le grand naturaliste français Georges Cuvier, ce sont les victimes de catastrophes passées.
Une idée qui dérange
Quelques penseurs affirment au contraire que les espèces se transforment lentement. Le plus connu est un Français, Jean-Baptiste de Lamarck. Le propre grand-père de Charles, Erasmus Darwin, l’avait aussi imaginé dans un poème scientifique.
Au départ du Beagle, Charles est croyant et plutôt du côté des espèces fixes. C’est le voyage qui va le faire changer d’avis.
Une première hypothèse : Lamarck.
Darwin n’invente pas l’idée d’évolution. Cinquante ans avant lui, Lamarck a proposé la première théorie complète. Regarde comment elle explique le long cou de la girafe, puis tire-en des prédictions : on les testera plus tard.
2Classe les 4 prédictions
Qui est Lamarck ?
Jean-Baptiste de Lamarck (1744–1829), botaniste puis professeur au Muséum d’histoire naturelle de Paris, chargé des « insectes et des vers ». On lui doit les mots invertébré et biologie. En 1809, dans sa Philosophie zoologique, il affirme que les espèces se transforment au fil du temps. Il meurt aveugle et pauvre, moqué par Cuvier.
Son explication en deux lois
1. L’usage et le non-usage. Un organe qui sert beaucoup se renforce, un organe qui ne sert pas s’atrophie.
2. L’hérédité des caractères acquis. Ce qu’un animal a gagné au cours de sa vie est transmis à ses petits.
Le scénario de Lamarck
La girafe qui s’étire.
Une girafe tend le cou vers les feuilles hautes toute sa vie, et son cou s’allonge un peu. Selon Lamarck, ses petits naissent avec ce cou allongé. Fais passer les vies et les générations.
Je tire des prédictions
Si Lamarck a raison, que devrait-on observer ?
Une bonne hypothèse permet de prédire. Pour chaque situation, dis si la théorie de Lamarck la prédit. Ces prédictions sont notées dans ton carnet.
Cinq ans autour du monde.
Le 27 décembre 1831, le Beagle, petit navire de la Marine royale chargé de cartographier les côtes d’Amérique du Sud, quitte Plymouth. Darwin a le mal de mer pendant tout le voyage : il passe donc plus de trois ans à terre sur cinq. Clique sur les escales dans l’ordre et note ce qu’il observe.
3Visite les escales clés et vérifie ton hypothèse
La carte du voyage
Suis le Beagle.
Plymouth · 27 décembre 1831
Départ
Clique sur « Escale suivante » ou sur un point de la carte. Les points violets pleins sont les escales où Darwin trouve un indice.
Le temps profond
Des coquillages au sommet des Andes.
Dans ses bagages, Darwin emporte le premier tome des Principes de géologie de Charles Lyell. Lyell soutient que les paysages se forment lentement, par des forces qu’on voit encore agir aujourd’hui : érosion, volcans, séismes. Darwin va le vérifier sur le terrain.
Le calcul de Darwin
Le séisme de 1835 a soulevé la côte d’environ 3 m. Combien de temps faut-il pour monter des coquillages à 3 000 m, séisme après séisme ?
Les 6 000 ans viennent d’un calcul fait au XVIIᵉ siècle à partir des généalogies de la Bible, encore répandu en 1830. Aujourd’hui, on sait que les Andes se sont soulevées pendant des dizaines de millions d’années et que la Terre a 4,5 milliards d’années.
Les Galápagos.
Cinq semaines sur un archipel de volcans perdu dans le Pacifique, à 1 000 km de l’Équateur continental. Darwin ramasse des oiseaux, des plantes, des reptiles. Sur le moment, il ne comprend pas tout : c’est en relisant ses notes qu’un détail va le frapper.
4Explore les îles et vérifie ton hypothèse
J’observe
Une île, une forme.
Le vice-gouverneur de l’archipel, Nicholas Lawson, affirme qu’il sait dire de quelle île vient une tortue rien qu’à sa carapace. Darwin, lui, a capturé des moqueurs (des oiseaux chanteurs) sur quatre îles. Clique sur les îles.
Choisis une île
Compare les carapaces et les moqueurs d’une île à l’autre.
Je fais une hypothèse, je vérifie
Pourquoi ressemblent-ils au continent ?
Ces espèces n’existent nulle part ailleurs. Pourtant elles ressemblent à celles d’Amérique du Sud. Darwin connaît un autre archipel volcanique, chaud et sec : le Cap-Vert, au large de l’Afrique, sa première escale. Il va s’en servir pour départager les hypothèses.
Les pinsons
À quoi sert ce bec ?
Darwin ramène aussi des petits oiseaux qu’il prend pour des espèces sans rapport : un « roitelet », un « gros-bec », un « merle »… Ils ont surtout des becs très différents. Associe chaque bec à la nourriture qu’il permet d’attraper : clique sur un bec puis sur une nourriture.
Le déclic.
De retour en octobre 1836, Darwin confie ses spécimens à des spécialistes. Les réponses tombent, et trois pièces du puzzle se mettent en place : un arbre, des éleveurs de pigeons, et un livre d’économie.
5Joue l’éleveur et fais le calcul de Malthus
Pièce 1 · mars 1837
« Ce sont tous des pinsons. »
L’ornithologue John Gould rend son verdict : le « roitelet », le « gros-bec » et le « merle » sont tous des pinsons, d’une douzaine d’espèces nouvelles, proches parentes. Les moqueurs des îles sont trois espèces différentes. Comment expliquer une famille d’espèces sœurs sur un archipel récent ? Fais passer le temps.
En juillet 1837, dans un carnet, Darwin dessine un petit arbre qui se ramifie, avec deux mots au-dessus : I think, « je pense ». Toutes les espèces seraient les branches d’un même arbre généalogique.
Pièce 2 · les éleveurs
Joue l’éleveur de pigeons.
Darwin interroge les éleveurs. Toutes les races de pigeons descendent du pigeon biset sauvage, qui a 12 plumes à la queue. Les éleveurs ont obtenu le pigeon paon, qui en a plus de 30. Comment ? À toi : à chaque génération, choisis les 2 parents.
Pièce 3 · 28 septembre 1838
Trop d’enfants, pas assez de place.
Darwin lit, « pour se distraire », l’Essai sur le principe de population de l’économiste Thomas Malthus : une population grandit beaucoup plus vite que sa nourriture. Teste-le sur un couple de pinsons qui élève 4 petits par an, si tous survivent et se reproduisent l’année suivante.
Qui survit ?
Assemble les pièces. Les individus d’une espèce ne sont jamais identiques. Ils naissent trop nombreux. Ils ressemblent à leurs parents. Darwin manquait d’un moyen de le vérifier en direct : des chercheurs l’ont fait, aux Galápagos justement, cent quarante ans plus tard.
6Vérifie ton hypothèse sur les vrais chiffresLe simulateur
Une île, 300 pinsons, une sécheresse.
Chaque barre compte les pinsons selon l’épaisseur de leur bec. Les petits ressemblent à leurs parents. Choisis une météo et fais passer une année.
Sécheresse : les petites graines tendres disparaissent, il reste surtout de grosses graines dures. Année pluvieuse : les petites graines abondent.
Vérification sur le terrain
L’île de Daphne Major, 1977.
Depuis 1973, Peter et Rosemary Grant mesurent chaque année le bec de tous les pinsons de cette petite île des Galápagos. En 1977, il ne pleut presque pas : environ 1 200 pinsons à gros bec moyen avant la sécheresse, environ 180 après.
Lamarck ou Darwin ?
Les deux disent que les espèces changent. Ils ne disent pas du tout comment. Mets les deux scénarios côte à côte, puis teste la prédiction de Lamarck que tu as notée à l’étape 2.
7Teste la prédiction de Lamarck
Deux scénarios pour un même cou
Lamarck
Toutes les girafes s’étirent pendant leur vie et transmettent ce gain.
Darwin
Les cous varient dès la naissance. Quand les feuilles basses manquent, les cous les plus courts meurent (en gris).
Les deux arrivent au même résultat : des girafes au long cou. Impossible de les départager en regardant seulement le résultat. Il faut une expérience.
L’expérience de Weismann, 1888
Couper la queue des souris.
Le biologiste allemand August Weismann veut tester l’hérédité des caractères acquis. Il coupe la queue de souris, les fait se reproduire, coupe la queue de leurs petits, et recommence. Fais l’expérience.
Le bilan du duel
| Lamarck (1809) | Darwin (1859) | |
|---|---|---|
| Les espèces changent ? | Oui | Oui |
| Qui change ? | Chaque individu, pendant sa vie | La population, de génération en génération |
| D’où vient la nouveauté ? | Du besoin et de l’effort | De petites différences présentes dès la naissance |
| Rôle du milieu | Il provoque le changement | Il trie : il ne crée rien, il élimine |
| Ce qui se transmet | Ce qu’on a acquis dans sa vie | Ce avec quoi on est né |
| Une direction ? | Vers toujours plus de complexité | Aucun but : tout dépend du milieu |
| Vérifié ? | Non (Weismann, et toute la génétique) | Oui (Grant, bactéries résistantes, ADN) |
Pour être juste avec Lamarck
Il a eu le courage d’affirmer, le premier, que les espèces changent et que le temps est immense. Darwin lui-même croyait encore un peu à l’effet de l’usage, car il ignorait tout des gènes. Aujourd’hui, on sait que certaines marques chimiques sur l’ADN (l’épigénétique) peuvent parfois passer une ou deux générations. Mais le moteur principal de l’évolution, c’est bien la variation et le tri décrits par Darwin.
Vingt ans pour un livre.
En 1838, Darwin tient sa théorie. Il ne la publie que vingt et un ans plus tard. Pourquoi si longtemps ? Parce qu’il veut des preuves pour chaque objection, et parce qu’il sait que son idée va choquer. Parcours ces années, et refais l’une de ses expériences.
8Vérifie l’hypothèse des grainesLa frise
Une objection à lever
Comment les plantes arrivent-elles sur une île ?
Si les espèces des îles descendent d’ancêtres venus du continent, il faut qu’ils aient traversé la mer. Pour un oiseau, d’accord. Mais une plante ? On lui objecte que l’eau salée tue les graines. Darwin, chez lui, remplit des bocaux d’eau de mer.
18 juin 1858
La lettre qui arrive du bout du monde.
Darwin reçoit un manuscrit d’Alfred Russel Wallace, un jeune naturaliste qui récolte des oiseaux et des insectes en Indonésie. Wallace, lui aussi inspiré par Malthus, a trouvé la même théorie, et demande à Darwin son avis. Vingt ans de travail risquent d’être doublés. À sa place, que ferais-tu ?
Darwin avec le temps.
Le cancre collectionneur est devenu un savant prudent et obstiné. Après le livre viennent les débats, d’autres livres, et une question qu’il laisse en héritage : sa théorie fait des prédictions. Va-t-elle les tenir ?
9Vérifie une prédiction de la théorie
1860 · le débat d’Oxford
L’évêque Samuel Wilberforce aurait demandé au biologiste Thomas Huxley s’il descendait du singe par son grand-père ou par sa grand-mère. Huxley, surnommé « le bouledogue de Darwin », défend la théorie. Darwin, malade et discret, n’y est pas.
1871 · La Filiation de l’homme
Darwin applique sa théorie à l’être humain : l’homme ne descend pas du singe, mais l’homme et les grands singes ont un ancêtre commun. Les caricatures le dessinent en singe. Le mot « évolution » n’entre dans L’Origine des espèces qu’à la sixième édition, en 1872.
1881 · les vers de terre
Son dernier livre montre que les vers de terre, en avalant et rejetant la terre, enterrent peu à peu les pierres et les ruines romaines. Toujours la même idée : de petites causes, beaucoup de temps.
1882 · Westminster
Darwin meurt le 19 avril 1882 dans sa maison de Down. Il est enterré à l’abbaye de Westminster, à quelques mètres d’Isaac Newton. Il ignorait d’où venaient les variations : les lois de l’hérédité de Mendel (1865) ne seront redécouvertes qu’en 1900, l’ADN décrit qu’en 1953.
Une prédiction, 145 ans plus tard
Où chercher le poisson qui marche ?
Si les animaux terrestres descendent des poissons, il a dû exister des formes intermédiaires. Dans les roches, les plus vieux poissons sans pattes ont environ 385 millions d’années ; les plus vieux animaux à quatre pattes, environ 365 millions d’années. En 1999, le paléontologue Neil Shubin choisit où creuser.
Ce que tu as retrouvé.
La théorie de Darwin tient en quatre ingrédients. Chacun repose sur des indices que tu as relevés toi-même.
Des différences
Dans une espèce, aucun individu n’est identique : becs, cous, plumes varient dès la naissance.
- pinsons de Daphne Major
- pigeons des éleveurs
L’hérédité
Les petits ressemblent à leurs parents. Ce qui se transmet, c’est l’inné, pas l’acquis.
- éleveurs de pigeons
- souris de Weismann
Le tri par le milieu
Il naît bien plus d’individus qu’il n’en survit. Ceux dont les différences conviennent au milieu laissent plus de descendants : c’est la sélection naturelle.
- calcul de Malthus
- sécheresse de 1977
Beaucoup de temps
De petits changements, génération après génération, finissent par faire de nouvelles espèces, toutes branches d’un même arbre.
- coquillages des Andes
- pinsons et moqueurs des îles
Ton carnet de terrain
Les autres ateliers.
Vingt-six ateliers, d’Archimède à Internet. Choisis ton prochain établi.
−250Archimède
1490Léonard de Vinci
1543Copernic
1610Galilée
1609Kepler
1679Denis Papin
1687Newton
1777Lavoisier
1803Thomas Young
1822Champollion
1834Babbage et Lovelace
1859Darwin
1862Pasteur
1869Mendeleïev
1876Bell
1879Edison
1888Tesla
1905Einstein
1926Schrödinger
1928Fleming
1936Alan Turing
1941Hedy Lamarr
1947Grace Hopper
1947Du relais à la puce
1962Les calculatrices de la NASA
1969Internet et le Web