La science a accompli d'énormes progrès et réalisations en génétique depuis le début du 21e siècle. Les scientifiques ont séquencé et cartographié les génomes entiers de plus de 2800 organismes / espèces, y compris l'homme, et le décompte est lancé. [1]
La macroévolution de la théorie de l'évolution nous dit que les humains, ainsi que d'autres formes de vie multicellulaires, ont évolué à partir d'organismes primitifs unicellulaires qui tombent sous le règne des procaryotes ou même plus primitifs. [2] Les procaryotes sont des organismes unicellulaires qui n'ont pas de véritable noyau car leur génome n'est pas contenu dans une membrane ni distinct du reste de la cellule. Ce sont les formes de vie les plus anciennes et les plus primitives trouvées sur terre. [3] Y a-t-il une chance pour que cette évolution ait eu lieu d'une simple cellule unique à un être humain à l'âge de l'univers?
Le génome humain [4] contient environ 3 milliards de paires de bases de nucléotides chimiques (A, C, T et G). [5] Environ 34 millions de bases nucléotidiques du génome humain codent pour la production de protéines vitales pour tous les processus vivants. [6] Ces 34 millions de nucléotides sont appelés gènes. Les protéines sont constituées d'acides aminés. Chaque acide aminé est codé par un codon, et chaque codon est composé de 3 nucléotides.
Vous pouvez considérer les nucléotides comme des alphabets de 4 lettres et les codons comme des mots de 3 lettres.
La séquence de ces nucléotides dans les gènes est ce qui définit les caractéristiques et les fonctions d'un organisme vivant et sa nature; Sera-ce une bactérie, une plante, une mouche, un poisson ou un humain. La séquence de ce codage dans les gènes humains, ainsi que dans d'autres organismes, est si sophistiquée, précise et bien organisée qu'elle est comparable à la séquence d'alphabets dans un poème de Shakespeare, un roman, une thèse, un programme informatique ou un encyclopédie de 2 millions de mots (ou 2 volumes).
Selon la macroévolution, cette séquence précise, codante, est née par mutations aléatoires [7] et sélection naturelle.
Mutations maximales possibles au cours de l'ère de l'univers
Nous tenterons de connaître ici le nombre maximum de mutations pouvant survenir à l'âge de l'univers en se basant sur des hypothèses favorables à l'évolution.
Le nombre maximum de mutations qu'un génome humain peut subir au cours de son évolution d'une cellule unique à un humain est de 3 milliards de mutations par génération, car c'est la plus grande taille que le génome des mammifères ait atteinte. C'est une hypothèse extrême en faveur de l'évolution. En réalité, le taux de mutation varie approximativement entre 0,003 et 350 mutations par génome et par génération. [8]
Le temps de génération le plus court rapporté à ce jour est la génération de Pseudomonas natriegens, une bactérie marine avec un temps de génération de 9,8 minutes. [9] Néanmoins, en allant encore une fois au maximum en faveur de l'évolution, nous pouvons supposer que nous recevons une nouvelle génération toutes les secondes. Ainsi, pendant l'âge de l'univers, [10] qui est d'environ 15 milliards d'années [11], le nombre maximum de générations pouvant être atteint est:
Âge de l'univers en années × jours par an × secondes par jour
15 milliards × 365 × 86400,
ce qui équivaut à moins de 1018 générations (1 avec 18 zéros après).
La dernière information nécessaire pour calculer le nombre maximum de mutations possibles est la population de ces organismes unicellulaires. Pour cela, nous supposerons un très grand nombre qui ne laisse aucune place à plus; le nombre d'atomes dans l'univers observable qui est d'environ 1082. [12]
Ainsi, sur la base de résultats antérieurs et d'hypothèses généreuses, le nombre maximum de mutations pouvant survenir dans tout l'univers et pendant son âge est:
Mutations par génération × Générations pendant l'âge de l'univers × Population
3 milliards × 1018 × 1082,
ce qui équivaut à moins de 10110 mutations (1 avec 110 zéros après).
Nombre de mutations aléatoires requises pour l'évolution vers un être humain
Les gènes du génome humain se composent d'environ 34 millions de nucléotides. [13]
Le plus grand génome des organismes simples et unicellulaires, les procaryotes, compte environ 13 millions de nucléotides. [14]
Ainsi, il existe une différence d'au moins 21 millions de nucléotides entre les organismes procaryotes et les humains. Et pour qu'une seule cellule évolue en un humain, le processus évolutif doit muter - ce qui peut inclure l'insertion - d'au moins 21 millions de nucléotides avec la base nucléotidique correcte et dans la séquence correcte.
Dans les gènes, chaque acide aminé - l'élément constitutif des protéines qui sont vitales pour tous les processus vivants - est codé par 3 nucléotides, ce qu'on appelle un codon. 21 millions de nucléotides signifient 7 millions de codons.
Les mutations aléatoires ont l'un des trois effets suivants: neutre, délétère (nocif) ou bénéfique. Seules des mutations bénéfiques peuvent contribuer au processus évolutif.
Dans les organismes vivants, il y a 20 acides aminés différents et un code d'arrêt, [15] donc, le total est 21. [16] Toute mutation conduira à l'un de ces 20 acides aminés ou le code d'arrêt. [17]
Par conséquent, chaque mutation tombant à l'intérieur des gènes, la région codante du génome, [18] a une chance d'environ 1/21 de ne pas modifier l'acide aminé (c'est-à-dire codant pour le même acide aminé) et donc d'être une mutation neutre, et un chance d'environ 20/21 d'altérer l'acide aminé. [19] 70% de ces 20/21 mutations sont des mutations délétères (nuisibles). [20] Néanmoins, pour des raisons d'évolution, nous supposerons que toutes les mutations qui altèrent les acides aminés sont des mutations bénéfiques. Ainsi, chaque mutation a une chance d'environ 20/21 d'être bénéfique. [21]
Par conséquent, la probabilité pour 7 millions de codons de muter au hasard avec des mutations bénéfiques est:
Chance de mutation pour être bénéfique à la puissance du nombre de codons
20/21 à la puissance de 7 millions
qui équivaut à 1 à plus de 10100 000 (1 avec 100 000 zéros après lui). [22]
La sélection naturelle aurait-elle pu augmenter les chances de mutations dans notre scénario? Jamais, puisque ce que fait fondamentalement la sélection naturelle est de maintenir des lignées avec des mutations bénéfiques ou neutres et d'éliminer les lignées avec des mutations nuisibles. La sélection naturelle n'empêche pas les mutations bénéfiques d'être à nouveau mutées. De plus, dans notre scénario, nous avons déjà supposé que toutes les mutations étaient neutres ou bénéfiques, et avons exclu les mutations nuisibles. Ainsi, la sélection naturelle ne peut pas faire mieux dans ce scénario.
Conclusion
Par conséquent, nous avons besoin de plus de 10100000 (1 avec 100000 zéros après) mutations aléatoires pour qu'un simple organisme unicellulaire puisse évoluer en un humain, alors que nous ne pouvons obtenir que moins de 10110 (1 avec 110 zéros après lui) des mutations pendant l'âge de l'univers, même lorsque l'univers entier est une étape de ce processus évolutif.
Tous ces calculs étaient basés sur des gènes humains - qui constituent moins de 2% du génome - sans prendre en compte la région indésirable qui consomme environ 98% du génome humain, qui s'est avérée ne plus être indésirable. Le consortium du projet ENCODE a pu attribuer des fonctions biochimiques à 80% du génome humain et a découvert qu'environ 20% de celui-ci régule les gènes. Les résultats du projet de cinq ans ENCODE ont été publiés en 2012 dans les revues Nature, Science, Genome Biology and Genome Research. [23] Les 442 chercheurs du consortium ENCODE, répartis dans 32 instituts à travers le monde, ont utilisé 300 ans de temps informatique et cinq ans en laboratoire pour obtenir leurs résultats.
En espérant que cette étude a été bénéfique pour éclairer ce sujet crucial.
