Il semble que les défenseurs de l’Intelligent Design aient mis au défi PZ Myers de répondre à » 10+1′ questions sur la biologie de l’évolution, alors qu’il est en visite prochaine à Glasgow. PZ a publié la liste ici. L’une d’entre elles en particulier a attiré mon attention, car elle mentionnait les poumons (le sujet d’un de mes récents billets), alors j’ai pensé que j’allais tenter d’y répondre moi-même.
9) Si, comme le prétendent souvent les darwinistes, les poches et les crêtes pharyngiennes sont effectivement considérées avec précision comme des fentes branchiales vestigiales (démontrant ainsi notre ascendance commune avec les poissons), alors pourquoi la région des » fentes branchiales » chez les humains ne contient-elle pas de fentes ou de branchies, même partiellement développées, et n’a aucune fonction respiratoire ? Chez les poissons, ces structures sont, littéralement, des fentes qui forment des ouvertures permettant à l’eau d’entrer et de sortir des branchies internes qui extraient l’oxygène de l’eau. Chez les embryons humains, cependant, les poches pharyngiennes ne semblent pas être d' »anciennes structures » qui ont été transformées en « nouvelles structures » (elles ne se développent pas en structures homologues telles que les poumons). Au contraire, le destin développemental de ces localisations comprend une grande variété de structures qui font partie du visage, des os associés à l’oreille, des muscles d’expression faciale, du thymus, de la thyroïde et des glandes parathyroïdes (par exemple, Manley et Capecchi, 1998).
Eliminons d’abord l’erreur vraiment flagrante. Notre questionneur dit que les poches pharyngiennes « ne se développent pas en structures homologues telles que les poumons. » Bzzzzzzzt ! Faux ! Les poumons ne sont pas homologues aux fentes branchiales – ils n’ont rien qui s’approche d’une histoire évolutive commune. Je suppose que l’on pourrait décrire les poumons & branchies comme analogues, car ils sont tous deux impliqués dans les échanges gazeux, mais cela ne va pas plus loin. Les poumons se sont formés comme des excroissances de l’intestin, pas du pharynx.
Venez-en aux choses plus substantielles. L’auteur de la question fait joyeusement l’amalgame entre les poches pharyngiennes et les fentes branchiales, sans doute pour pouvoir mettre en place cet homme de paille ‘branchies -> poumons’. Les poches pharyngiennes sont présentes sous une forme ou une autre chez tous les chordés, même si ce n’est que pendant le développement embryonnaire. Comme leur nom l’indique, ce sont des excroissances du pharynx. Mais elles ne percent pas toutes la paroi du corps, ni ne fonctionnent dans l’échange de gaz. Chez les céphalochordés comme Branchiostoma (personnellement je trouve l’ancien nom Amphioxus plus euphonique), les poches deviennent des fentes qui traversent la paroi du pharynx & s’ouvrent dans la cavité corporelle environnante (le cœlome). Ces structures ne fonctionnent pas dans l’échange de gaz – celui-ci a lieu à travers le mince épiderme qui recouvre le corps de l’animal & tapisse son cœlom (qui est ouvert sur la mer). Au lieu de cela, les fentes pharyngiennes agissent comme un mécanisme de filtrage, en piégeant les particules alimentaires du courant d’eau qui s’écoule sur elles. Il en va de même pour les ascidies.
Oui, chez les poissons, les poches pharyngiennes continuent à pousser vers l’extérieur du corps, et les tissus entre les » fentes » se développent en barres branchiales d’os ou de cartilage qui soutiennent les délicats filaments des branchies elles-mêmes. Ces barres branchiales sont importantes, car nous pouvons retracer leur destin développemental, non seulement chez les poissons, mais aussi chez les grenouilles, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Et que trouvons-nous ?
Les poissons sans mâchoires, alias agnathes – comme les lamproies – ont une bouche mais (de façon plutôt contre-intuitive) pas de mâchoires. Les juvéniles sont des filtreurs, tout comme Branchiostoma, mais les lamproies adultes montrent des tendances vampiriques, s’accrochant aux poissons de passage avec leurs lèvres dentées et râpant la proie avec une langue dentée jusqu’à pouvoir sucer son sang. Mais des études embryologiques montrent que les deux premiers ensembles de barres branchiales des agnathes sont homologues aux mâchoires de tous les autres poissons – ils ont été cooptés pour une autre fonction, il y a très longtemps. Le premier ensemble formait les os » mandibulaires » de la mâchoire, tandis que le second est appelé l’arc hyo-mandibulaire & aide à relier la mâchoire d’un poisson à son crâne. Une explication de cette cooptation est qu’elle a impliqué un changement dans la commutation des gènes Hox, ouvrant de nouvelles voies pour se nourrir. (Une mutation, en d’autres termes. Ce qui infirme à peu près la vieille affirmation fatiguée, relancée dans une autre de ces questions 10+1, selon laquelle les mutations sont toujours nuisibles.)
Et nous pouvons retracer le destin d’autres ensembles de barres branchiales – et des boucles circulatoires associées – chez les grenouilles et les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Les poches pharyngiennes sont homologues des diverses petites glandes que l’on trouve dans le cou (thymus, thyroïde et parathyroïdes). Les cartilages de la trachée et du larynx sont en définitive dérivés des tissus de la barre branchiale. Et vous vous souvenez de l’arc hyomandibulaire chez les poissons ? Il a fini par devenir l’étrier de votre oreille moyenne.
Oh oui, j’ai parlé de la plomberie. Chez les poissons, chaque fente branchiale est accompagnée d’un ensemble de vaisseaux sanguins (5 chez la plupart des requins – à Massey, nous avions l’habitude de les disséquer dans le cadre des laboratoires de biologie de première année). Lewis Held (2009) commente que
Les embryons humains se donnent la peine de fabriquer cinq paires d’arcs aortiques (qui envoyaient autrefois le sang vers cinq paires de branchies) mais en détruisent ensuite deux complètement**. Cette stupidité sisyphéenne n’a de sens qu’en tant que contrainte historique : il devait être génétiquement plus facile de reconfigurer la plomberie existante que de la supprimer complètement et de repartir à zéro.
(** Les arcs aortiques restants deviennent les vaisseaux qui acheminent le sang oxygéné vers les poumons, la tête et le corps.)
Lewis Held (2009) Quirks of human anatomy : an evo-devo look at the human body. Cambridge University Press. ISBN 978-0-511-59384-0 (e-book, édition Kindle)