Exaptation - Définition

Introduction

Une exaptation ou préadaptation est une adaptation sélective dans laquelle la fonction actuellement remplie par l'adaptation n'était pas celle remplie initialement, avant que n'intervienne la pression de la sélection naturelle.

L'origine du terme exaptation est attribuée aux biologistes Stephen J. Gould et Elizabeth Vrba, dans un article qui expliquait comment des caractéristiques physiques complexes peuvent apparaître et évoluer à partir de structures initiales simples.

L'exaptation est une des dimensions de l'évolution qui intéresse la biologie synthétique. Celle-ci voudrait s'en inspirer pour créer des gènes et/ou des voies métaboliques et/ou des organismes nouveaux à partir de systèmes existants à modifier ou détourner.

Types d'exaptations

On considère généralement deux grands types d'exaptations :

• Dans le premier, un organe non modifié est réutilisé à l'identique pour une fonction manifestement non sélectionnée à l'origine. C'est ainsi le cas de certaines aires du cerveau humain ; utilisées initialement pour la reconnaissance des formes, le langage ou l'audition, sont aujourd'hui réutilisées pour la lecture ou la musique.

• Dans le second type, l'exaptation est une forme particulière d'adaptation naturelle, c'est-à-dire un ensemble de mutations génétiques sélectionnées par la sélection naturelle. Mais cette adaptation se fait sur la base d'un organe qui s'est initialement développé pour un tout autre usage. Il en va ainsi du poumon des tétrapodes ; apparus chez des poissons comme une adaptation à des milieux aquatiques pauvres en oxygène, et secondairement modifiés pour fonctionner en milieu purement terrestre.

Critique de la notion d'exaptation

Certains considèrent que toute adaptation est une exaptation, et réciproquement.
En effet, une adaptation est l'apparition d'un nouveau caractère adaptatif par mutation. Par définition, la mutation modifie quelque chose d'existant pour en faire quelque chose d'autre.

Les définitions de l'exaptation et de l'adaptation sont donc identiques.
Le mot exaptation a cependant pour mérite de souligner le fait que l'évolution est un bricolage.

Note

Disons que l'exaptation est une adaptation spéciale en ce quelle change l'utilisation du système.
Alors qu'une adaptation « classique » est une amélioration d'une utilisation antérieure du système.

Quelques exemples

Chez les tétrapodes, l'apparition des poumons (plutôt que des branchies) et des pattes (plutôt que des nageoires), s'est faite avant la sortie des eaux et la conquête terrestre, c'est-à-dire que l'adaptation de ces organes s'est faite initialement pour la vie en milieu aquatique :

• les poumons primitifs (sacs pulmonaires) des poissons pulmonés sont une adaptation première aux eaux pauvres des lagunes.
  Ils ont été réutilisés (et améliorés) lors des premières sorties de l'eau.
• les pattes ayant un rôle de pagaies, avec des doigts pour agripper les proies lors d'une attaque.
  La fonction marche des pattes permettant de sortir de l'eau et de conquérir la terre ferme est alors apparue plus tard, il s'agit donc d'une exaptation.

Chez les théropodes, l'apparition des plumes pour le vol semble de moins en moins être une adaptation directe pour le vol, mais plutôt une adaptation première à une meilleure régulation thermique durant la course, suivie d'une exaptation pour le vol.
En d'autre termes, cette lignée de dinosaures aurait développé d'abord un proto-plumage comme régulateur thermodynamique. De plus, ces plumes avaient probablement un rôle dans des parades sexuelles et de camouflage, comme chez les oiseaux actuels. Ces mêmes plumes auraient ensuite été réutilisées pour le vol, par sélection de leurs caractéristiques mécaniques.
Il en est sans doute de même, du système respiratoire des oiseaux, qui a dû connaitre d'abord une évolution parallèle chez ces dinosaures coureurs.

Chez les mammifères, le lait est probablement produit par des glandes sudoripares modifiées (les glandes mammaires). Une sorte de sueur devait suinter sur le corps des synapsides (ancêtres des mammifères) qui avaient développé des œufs à coquille molle et perméable, à l'inverse des sauropsides dont les oeufs sont calcifiés. A leur naissance, les jeunes se collaient à leur mère et étaient donc souvent en contact avec cette sécrétion aux propriétés protectrices et nutritives.
La transformation de cette « sueur » ou sécrétion spéciale en lait a pu se faire par plusieurs exaptations successives.

Chez l'homme moderne, le cerveau a pris sa forme finale durant la préhistoire (avant l'invention de l'écriture donc). Il apparait donc que l'aire de notre cerveau dédiée aujourd'hui à la lecture et à l'écriture (aire de Wernicke) s'est premièrement développée pour une raison autre (l'audition et le langage).
Elle a ensuite trouvé une seconde utilisation pour l'apprentissage de la lecture et de l'écriture, prolongeant ainsi ses fonctions premières.