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D'après le formidable travail de Laetitia Beiller

En octobre 2017, des livres ont été distribués à l'entrée de certains collèges. Ces livres remettaient en cause l'évolution, jugée impossible et/ou non prouvées sur plusieurs aspects.

L'auteur de ce livre remet notamment en cause l'évolution de l'oeil :

La principale raison pour laquelle Darwin a dit : "la pensée de l'œil me donne des frissons dans tout le corps" est le fait qu'il n'avait aucune explication à donner à l’encontre de cette extraordinaire complexité qu’est l'œil. [...] Les darwinistes d'aujourd'hui sont silencieux face à cette structure extraordinairement complexe. [...] Le fait est que l'œil cesse de fonctionner intégralement, même en l'absence de fluide oculaire seul. Il est privé de toute fonction sans cils, pas d'huile produisant les glandes intérieures de l'œil ou si la fonction optique de focalisation cesse. Si l'œil fonctionne comme un œil, il est essentiel qu’il dispose d’une structure parfaite avec toutes ses composantes.

Harun Yahya

L'auteur évoque une complexité irréductible :

" le système complexe de l'œil est un tout dont le fonctionnement nécessite la présence de chacun de ses constituants car si un seul fait défaut, l'oeil ne fonctionne plus."
" Dans ce cas, une évolution progressive basée sur de petites mutations génétiques s'accumulant dans le temps semble impossible et l'œil aurait dû apparaître d'un seul coup, aussi complexe qu'il l'est aujourd'hui."

Allez donc vous renseigner sur l'évolution de l'oeil à la bibliothèque afin de réfuter les propos de cet auteur en expliquant l'origine des yeux humains.

Pour cela, sont attendus :
- des arguments montrant que l'oeil humain n'a pas une "structure parfaite" et pourtant il fonctionne ;
- un paragraphe argumenté expliquant que l'oeil humain peut tout à fait être le fruit d'une évolution progressive avec l'apparition de mutations aléatoires et la sélection naturelle des mutations favorables.

Eléments de correction du professeur :


A venir...

La tache aveugle... kezako

Le physicien et botaniste Français Edme Mariotte fit en 1668 une expérience restée célèbre appelée « expérience de la tache aveugle ». Nous avons reproduit (et « traduit ») ci-dessous un extrait de l’ouvrage « Œuvres de Mariotte », publié en 1717, dans lequel il décrit ses observations.


« Pour faire donc tomber les rayons d'un objet sur le nerf optique de mon œil et éprouver ce qui en arriverait, j'attachai sur un fond obscur, environ à la hauteur de mes yeux, un petit rond de papier blanc, pour me servir de point de vue fixe ; et cependant j'en fis tenir un autre à côté vers ma droite, à la distance d'environ deux pieds, mais un peu plus bas que le premier, afin qu'il pût donner sur le nerf optique de mon œil droit, pendant que je tiendrai le gauche fermé. Je me plaçai vis-à-vis du premier papier, et m'en éloignai peu à peu, tenant toujours mon œil droit arrêté dessus ; lorsque je fus à la distance d'environ neuf pieds, le second papier qui était grand de près quatre pouces me disparut entièrement. Cependant, je ne pouvais pas attribuer cela à l'obliquité de cet objet, d'autant que je remarquais d'autres objets qui étaient encore plus à côté ; de sorte que j'eusse pu croire qu'on me l'avait subtilement ôté, si je ne l'eusse retrouvé en remuant tant soit peu mon œil. Mais aussitôt que je venais à regarder fixement mon premier papier, cet autre qui était à droite, disparaissait à l'instant, et pour le retrouver sans remuer l’œil, il fallait un peu changer de place. Je fis la même expérience en d'autres distances, éloignant ou approchant les papiers l'un de l'autre à proportion. Je la fis encore avec l’œil gauche, en tenant le droit fermé, après avoir fait porter le papier à la gauche de mon point de vue de sorte que par la situation des parties de l’œil, il n'y eu pas lieu de douter que ce ne soit sur le nerf optique que se fait ce défaut de vision. »

Je vous invite ici à réaliser vous-même cette expérience simple et spectaculaire, qui semble relever de la magie mais qui, comme nous le verrons, est une conséquence directe de l’anatomie de notre système de vision.


Directement grâce à l'image ci-dessus affichée sur votre écran d'ordinateur (si la distance entre la croix et le rond n'est pas d'environ 10 cm, utilisez le zoom de votre navigateur pour l'ajuster).

Fermez l’œil gauche et fixez la croix tout en vérifiant si le rond blanc est visible (comme il n’est pas dans le centre du champ visuel, il n’est pas très net). Rapprochez alors progressivement votre visage de l'écran. Quand la distance est d’environ 50 - 40 cm, le rond noir disparaît, puis réapparaît en se rapprochant davantage.

Schéma simplifié de l'oeil humain

L'œil humain est l'organe de la vision de l'être humain ; il lui permet de capter la lumière, pour ensuite l'analyser et interagir avec son environnement.

Il permet de distinguer les formes et les couleurs.
L'un des grands défis de la technologie sera de fabriquer des yeux électroniques, capables d'égaler voire de dépasser les aptitudes des yeux du monde vivant pour, par exemple, remplacer l'œil d'une personne accidentée.

La science qui étudie l'œil s'appelle l'ophtalmologie.

L'oeil humain

Wikipédia

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Schéma simplifié de l'oeil humain

Les euglènes sont des organismes unicellulaires photosynthétiques qui peuvent se déplacer grâce à un flagelle. Ils possèdent une structure photosensible, le stigma, situé près du flagelle, qui leur permet de se diriger vers la lumière et d'augmenter l'efficacité de leurs chloroplastes dans la production de sucre par la photosynthèse. D’autres êtres vivants unicellulaires possèdent des structures photosensibles qui leur permettent de se déplacer vers la lumière ou au contraire de la fuir.

La perception de la lumière chez les euglènes

Microscopie optique d'une euglène

Des euglènes sous mon micoscope !
Chaîne YouTube "Sciences Nat'"

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Microscopie optique d'une euglène

On observe deux grands types d'yeux dans les différents groupes d'animaux

La diversité des yeux des animaux

  • les yeux simples : ils sont formés par une couche incurvée de cellules sensibles à la lumière. La forme arrondie permet de détecter la direction de la source de lumière en comparant l'intensité lumineuse reçue par chaque oeil et, dans l'oeil, la zone des photorécepteurs qui sont activés par la lumière.
  • les yeux composés : ils sont formés par des milliers de récepteurs et ils permettent d'avoir un grand angle de vue. Par contre, pour donner une image précise, ils doivent former de très gros yeux (proportionnellement à l'animal) en ayant un nombre très important de photorécepteurs.

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Abre de parenté chez quelques êtres vivants

Les arbres de parenté permettent de visualiser les liens de parenté entre les espèces. Chaque nœud signifie qu’il existe un ancêtre commun à ces espèces. Plus les branches qui relient les deux espèces étudiées au nœud qu’ils ont en commun sont courtes, plus les liens de parenté sont forts entre ces espèces.

Arbre de parenté de quelques êtres vivants

Livre scolaire cycle 4

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Arbre de parenté de quelques êtres vivants

Microscopie d'une coupe de la rétine

La rétine humaine est formée de trois couches de cellules : une couche de photorécepteurs qui sont activés par la lumière et deux couches de neurones qui traitent les informations lumineuses avant de les envoyer au cerveau par le nerf optique.

L'étude de la formation des yeux pendant le développement foetal montre que les neurones transmettant les informations sont au départ des photorécepteurs qui se transforment.
Ces neurones servant d'intermédiaire avec le cerveau se situent sur les deux couches internes de la rétine : ils sont donc sur le trajet de la lumière avant qu'elle n'atteigne les photorécepteurs.

Des yeux humains imparfaits

De plus, ces neurones ont besoin de recevoir régulièrement du dioxygène et du sucre grâce à des vaisseaux sanguins. Ces vaisseaux sanguins projettent également des ombres sur les photorécepteurs en bloquant en partie le passage de la lumière (1). Enfin, les neurones doivent sortir de l'oeil pour rejoindre le cerveau (2). A l'endroit où passe le nerf optique, la rétine ne peut pas avoir de photorécepteurs et cette zone est aveugle.


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Une évolution possible de l’œil selon le modèle de Nilsson et Pelger

En 1994, deux chercheurs, D. Nilsson et S. Pelger, conçurent un modèle numérique de l’évolution de l’œil, afin d’évaluer le nombre d’étapes nécessaires à cette évolution.
Le stade initial ressemble à l’œil simple des planaires.
Le modèle conçoit les étapes d’évolution les unes après les autres selon 3 principes :
- Toutes les nouvelles étapes possibles sont envisagées ;
- Une nouvelle étape présente au maximum 1% de différence avec la précédente ;
- Parmi toutes les possibilités, seule la solution qui améliore le plus les propriétés visuelles et qui permet ainsi une meilleure survie est conservée.

Une modélisation mathématique

Comme chaque étape n’est qu’une légère modification d’une situation antérieure, l’orientation initiale et aléatoire des photorécepteurs conditionne leur orientation plusieurs millions d’années après : inversée chez les Vertébrés, mais pas chez les Céphalopodes.

Les résultats montrent qu’un œil ressemblant à l’œil humain peut apparaitre en moins de 1829 étapes à partir du stade initial.
NB : Les premiers fossiles d’animaux possédant des yeux remontent à 500 millions d’années.

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Une évolution possible de l’œil selon le modèle de Nilsson et Pelger