L'évolution: un art plastique (part 1)

Les débats suscités par mon billet sur la "plasticité du vivant" m'ont donné envie de creuser le sujet et notamment d’explorer la piste évo-dévo suggérée par Taupo IRL. J'ai découvert que cette question de plasticité, loin d'être anecdotique, constitue un des sujets les plus chauds du moment en matière de biologie évolutive et pose un regard nouveau sur le rôle de la génétique. Récit en trois épisodes...

Repartons du schéma géno-centrique...
Aux yeux du grand public qui comme moi a lu (trop vite peut-être) le Gène Egoïste de Dawkins, la théorie synthétique de l’évolution a comme seul point de départ les mutations génétiques aléatoires, dont les effets sur les organismes sont soumis à la dure loi de la sélection naturelle. Dans ce schéma géno-centrique, l’évolution fonctionne à sens unique:

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Tech-mot-logie

Le langage d’une époque est un bon révélateur de la technologie dominante d’une culture. La nôtre est plutôt agricole. Est-ce par peur de prendre des vessies pour des lanternes ou par souci de de pas mettre la charrue avant les boeufs? Toujours est-il que notre vocabulaire, tiré à hue et à dia par des paysans qui ruent souvent dans les brancards, a longtemps mis tous ses oeufs dans le même panier. Nos métaphores s’écartent rarement des sentiers battus de la paysannerie et ce n’est pas pousser Mémée dans les orties que de constater qu’elles font aujourd’hui encore notre pain quotidien.

Tout ça semblait réglé comme une horloge jusqu’à ce que notre langage prenne le train en marche de la révolution industrielle. Cela dit, pas de quoi péter un boulon (ni une durite ni même un câble), tant cette influence est restée discrète, comme si l’on n’était pas aux pièces pour produire à la chaîne des expressions qui rappelleraient trop l’usine. D’ailleurs la technologie a longtemps puisé dans le gisement du vocable de la nature (une pince-crocodile, un sabot de menuisier, un chien de fusil...) avant de devenir à son tour une référence du langage (beau comme un camion, rapide comme une fusée, compliqué comme une usine à gaz...).

Bizarrement on pourrait presque zapper l’impact de la télévision, qui n’a visiblement pas beaucoup branché notre créativité sémantique, sans que je capte très bien pourquoi. Peut-être était-on trop saturés d’images pour avoir envie d’en inventer de nouvelles avec les mots? Heureusement l’informatique et l’internet sont maintenant là pour rebooter notre inspiration et booster notre vocabulaire. Certes, certains se sentiront spammés d’anglicismes, mais mieux vaut en loler. Si votre système d’exploitation finit par bugger avec toutes ces expressions anglaises, je vous poke ce très joli verbe, qui semble tout droit sorti de chez Rabelais ou Montaigne : plussoyer (ou plusseoir selon certains, il y a débat). Vous n’imprimez pas? Le mot vient de l’usage dans certains forums d’évaluer les commentaires avec +1 pour manifester son accord avec ce qui vient d’être dit. L’équivalent du pouce levé, du “j’aime” sur Facebook... ou du +1 de Google.

Pour une fois la langue française est en avance sur Google! La plus ancienne trace que j’ai trouvée de ce mot date de 2003 (ici) dans un forum privé de fans de Linux. La floraison des réseaux sociaux devrait lui garantir un vrai succès (déjà près d’un million d’occurences pour “plussoie” sur Google) et je lui prédis une entrée dans le dictionnaire d’ici deux ou trois ans max. Il faut dire que ce verbe a le charme de l’ancien. La rumeur a un moment couru sur le net qu’il viendrait du latin plussare, qui aurait signifié “rajouter une plaquette de marbre avec +I gravé dessus, au forum de la cité” (pourquoi un +I, l’histoire ne le dit pas). Inutile de vous mettre en quête de plusso, avi, atum, tr. dans votre Gaffiot, car le terme plussare n’est employé que sur les forums s’interrogeant sur l’origine de plussoyer (96 occurences sur Google, quand même).

En fait, plussoyer, c’est du “faux-vieux”, comme ces meubles à l’ancienne que l’on trouve chez Conforama. Mais lui au moins, il a du caractère. Plus par exemple que le banal verbe “approuver” dont il est synonyme. Mais est-ce vraiment la même signification? Xochipillette me fait judicieusement remarquer que “my plus one” en anglais désigne ma moitié, mon (ma) petit(e) ami(e). Dans les forums anglo-saxons, le code “+1” marque donc autant l’approbation que la sympathie pour l’auteur d’un post. Or curieusement, on retrouve cette dimension affective dans notre “plussoyer” national. Est-ce parce qu’on peut plussoyer quelqu’un, alors qu’on ne peut approuver que ses propos? Je vous laisse méditer sur ce sujet transcendantal, en attendant moi je plussoie violemment cette inventivité lexicale!

Plastique la vie!

Source: ici

Avec son fameux exemple du Pouce du Panda, Stephen Jay Gould a rendu célèbre la notion d’exaption: en fait de pouce, il s’agit d’une excroissance osseuse poussée par hasard sur la patte et que le Panda utilise comme un sixième doigt opposable, bien pratique pour effeuiller les bambous et se goinffrer avec les feuilles. L’exaption désigne la capacité qu'ont les êtres vivants à détourner l’usage de leurs propres organes pour les exploiter à leur avantage.

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L'amour du risque

Science Etonnante a fait un très bon billet  comparant l'irrationalité des hommes et celle des singes et pointe du doigt une étrange propriété commune à nos deux espèces.  A gain équivalent en moyenne, on préfère éviter les risques quand on vise une récompense (pour l’instant ça semble normal) mais par un effet étrange de renversement on préfère prendre des risques quand il s’agit de minimiser des pertes.
Le schéma de son blog explique bien ça:

Dans l’expérience 1, les singes préfèrent choisir l’option 1 assurant une pomme supplémentaire à tous les coups plutôt que l’option 2, assurant soit 0, soit 2 pommes supplémentaires.
Dans l’expérience 2, par contre, quand on oblige les singes à perdre des pommes, ils préfèrent l’option 2 qui leur fait perdre tantôt 0, tantôt 2 pommes, plutôt que l’option 1 qui leur en fait une à coup sûr. Autrement dit, il y a “aversion au risque” si l’enjeu est une récompense et “goût pour le risque” quand on cherche à limiter ses pertes.

L’amour du risque est universel!
En cherchant un peu [1], j’ai découvert que la plupart des espèces animales se comportent exactement pareil: des abeilles, des guêpes, des rats, des oiseaux, des poissons etc. L’expérience 1 manipule comme récompenses des trucs à manger en quantités soit fixe, soit variable. L’expérience 2 joue en général sur le temps d’attente de distribution de nourriture (une longue attente est une perte), avec des délais soit fixes soit variables. La plupart des bestioles manifestent une certaine aversion pour les récompenses aléatoires mais une très forte préférence pour les délais variables. Exactement comme nous et nos amis les singes.

Cet étrange reversement des préférences m’a fait penser à la loi de Weber, dont je vous ai déjà parlé ici et là.

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Paroles et musique

En écoutant la dernière chanson de U2, je me faisais la réflexion qu'ils avaient réussi, tout comme les Cranberries, à conserver une certaine tonalité irlandaise malgré le style très international de leurs compositions. Et je me demandais ce qui détermine ainsi le style musical propre à  chaque pays, qu'il s'agisse de la chanson française, du rock espagnol, du raï algérien ou de la musique afro-cubaine.

J'ai fini par trouver une piste intéressante d'explication dans une lettre sur la musique française qu'a écrite Jean-Jacques Rousseau. Il y défendait l'idée que "toute musique national tire son principal caractère de la langue qui lui est propre, et je dois ajouter que c'est principalement la prosodie de la langue qui constitue ce caractère."

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L'imagination incarnée

Je vous ai raconté dans des billets précédents l’intime relation qui existe entre nos sensations physiques et nos jugements intellectuels ou émotionnels sur le monde qui nous entoure. Heureusement qu’il existe des moments où l’esprit échappe à la tyrannie du corps. L’esprit libre, quand je glandouille dans mon lit le dimanche matin et que mes pensées flottent librement. Mais notre imagination peut-elle vraiment se détacher de notre enveloppe charnelle? Sans doute beaucoup moins qu’on ne pourrait le croire...


Simulation ou stimulation?
Essayez de penser au son de la lettre B en formant un O avec les lèvres. Il paraît que c’est plus difficile que si vous aviez la bouche fermée. Marc Jeannerod[1] explique cette bizarrerie par le fait que B étant une consonne labiale, on se représente  mentalement sa prononciation en activant les neurones qui commandent le pincement des lèvres. Garder la bouche ouverte contrarie donc (légèrement) notre facilité à imaginer ce genre de son. Selon cette hypothèse, penser à une action mobiliserait les mêmes neurones que si l’on exécutait l’action pour de bon. La seule différence c’est qu’on garde le pied sur l’embrayage pendant qu’on stimule les neurones de l’action en question. Tiens! Revoici l’idée qu’une inhibition mentale est diablement féconde, puisque dans le cas présent, elle est la recette même de nos facultés d’imagination. 

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Cosmologie fastoche (3/3)

Part 3: à l'assaut du principe anthropique

Source: ici

Récapitulons: L'univers s'est sans doute formé il y a un peu plus de 13 milliards d'années; il est homogène, isotrope et respecte bien les règles de géométrie du genre "la somme des angles des ses triangles fait 180°" et "le périmètre d'un cercle vaut son diamètre fois pi", bref il est "euclidien". Son avenir est de s'agrandir de plus en plus vite et indéfiniment mais on notre univers observable, lui, est de taille finie et constante. L'exploration du passé est bien plus spéculative et pleine de surprises...

Le fonds diffus cosmologique ou pourquoi les métaux sont toujours opaques
Aussi loin qu'on le regarde, l'univers s'étend de plus en plus vite. Si l'on remontait dans le temps, on le verrait donc se contracter de plus en plus et devenir de plus en plus dense et chaud, comme un gaz qu'on comprime dans un piston. Or au-dessus d'une certaine température, vers 3000K environ, le gaz se transforme en plasma, sorte de soupe brûlante dans lequel tous les atomes sont ionisés et où les électrons se promènent librement comme dans un métal conducteur. Et comme le métal, le plasma est complètement opaque à la lumière: tout photon tentant de le traverser est immédiatement absorbé par un électron passant dans le coin. Impossible de voir au travers de la surface du soleil, même avec des filtres sophistiqués, car sa surface est justement à l'état de plasma. Notre jeune univers n'est donc devenu "transparent" que lorsque sa température est passée en dessous de 3000 degrés.

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Cosmologie fastoche (2)

Part2: Comment faire parler l'équation FLRW

Vous savez maintenant comment on trouve l’équation de l’univers (baptisée FLRW du nom de ses découvreurs) en écrivant simplement que l'énergie se conserve dans un univers homogène, isotrope et qui se dilate dans le temps. Mais je ne suis pas sûr que vous éprouviez encore une profonde jubilation intérieure en songeant que H² = (å/a)² = 8πGρ/3 -K/a² où H est la constante de Hubble, a(t) le facteur d'échelle (å sa dérivée), ρ la densité de matière de l'univers et K une constante. Au cas -très improbable- où vous ne voueriez pas un culte fervent à cette formule, il me faut vous en expliquer les merveilleux secrets.

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Cosmologie fastoche (1)

Leonard Susskind n'est pas seulement un des grands physiciens du moment, ténors de la théorie des cordes et des "multivers", c'est aussi un extraordinaire pédagogue. En particulier son cours de cosmologie (disponibles en podcast) est un petit bijou de vulgarisation. Cette semaine voici par exemple comment il retrouve l'équation de l'univers (rien que ça!) en n'utilisant que des notions de physique classique (niveau Lycée).

Chapitre 1: l'équation de l'univers
L'histoire commence au début des années 1920, lorsque l'astronome Edwin Hubble découvre avec les tout nouveaux téléscopes de l'époque, que ce que l'on appelait des nébuleuses (celle de Trifide à gauche) correspondaient en réalité à d'autres galaxies que la nôtre, à des centaines de millions d'années lumière de nous.

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Irrationalités animales

Vous souvenez-vous du paradoxe de Monty Hall, dont je vous avais parlé dans ce billet? Il s'agit d'un jeu imaginaire où vous essayez de gagner un cadeau, caché derrière une seule des trois portes fermées se trouvant devant vous. Dès que vous avez choisi une porte, l'animateur du jeu -qui sait où est la bonne porte- vous indique une porte "perdante" parmi celles que vous n'avez pas choisies et, bon prince, il vous laisse la possibilité de modifier votre choix. Le ferez-vous? La majorité des gens préfèrent maintenir leur choix initial au motif qu'ils ont l'impression que de toutes façons ils ont une chance sur deux de gagner. En réalité, ils auraient deux fois plus de chance de gagner s'ils modifiaient leur choix (si vous n'êtes pas convaincus, faites le test vous-même sur ce site). J'ai découvert dans l'excellent blog de Sciences Etonnantes que l'on a fait passer à des pigeons un test similaire avec des boîtes opaques dont l'une seulement contient de la nourriture. Et  là surprise: à force de répéter le jeu, les pigeons finissent par piger le truc et adoptent à 96% la bonne stratégie, alors que dans la même situation un tiers des humains ne démordent pas de leur choix initial.

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Neuro-récréation

Asseyez-vous et faites des cercles dans l’air avec votre pied droit, dans le sens des aiguilles d’une montre. Ca y est? Tout en continuant à tourner votre pied, essayez de dessiner des ronds horizontaux dans l’autre sens avec votre main gauche. Avec un peu de concentration vous devriez arriver sans trop de problème à faire les deux mouvements en même temps. Vous y êtes? Bravo!

Maintenant, essayez de faire la même chose avec votre pied droit et votre main droite tournant en sens inverse. C’est beaucoup, beaucoup plus dur! En variant les combinaisons (pied gauche/main gauche ou pied gauche/main droite) vous vous rendrez sans doute compte qu’il est très facile de désynchroniser son pied et sa main opposés mais très difficile de le faire lorsqu’ils sont du même côté.

Je n’ai pas lu d’explication à cette bizarrerie, mais il me semble que ça vient tout simplement du câblage de notre cerveau. Chaque hémisphère cérébral contrôle les membres du côté opposé. Lorsqu’on fait l’exercice avec la main gauche et le pied droit, l’hémisphère droit fait tourner le pied gauche dans un sens, et l’hémisphère gauche se charge de la main droite tournant dans l’autre sens: on arrive à désynchroniser les deux mouvements sans trop de difficultés car chaque hémisphère fait une seule tâche à la fois. En revanche lorsqu’il faut travailler main gauche et pied gauche, l’hémisphère droit est le seul à contrôler les deux mouvements et n’arrive pas à faire deux choses en même temps. Je suppose qu’à force d'entraînement on finit quand même par y arriver, en transférant le contrôle d’un des membres à l’hémisphère gauche.

Je vous ai parlé dans ce billet de la thèse d’Etienne Koechlin. Ses travaux ont montré que lorsqu’on exécute deux tâches simultanément, les lobes frontaux gauche et droit prennent chacun en charge une tâche différente, un lobe ne pouvant traiter deux actions à la fois.

© Etienne Koechlin. Quand une personne poursuit deux buts (Goal) en même temps, associés à deux actions (Action), les deux lobes frontaux s'activent simultanément. Chaque lobe frontal traite l'une des deux actions mais jamais les deux à la fois. Les régions préfrontales (en orange), situées juste derrière le front, assurent la coordination, en se chargeant du traitement d'un but pendant que l'autre est suspendu. Cette structure duale de l'hémisphère cérébral explique qu'un être humain n'est pas capable de gérer simultanément plus de deux tâches. Source: Pour la Science.

Le petit exercice tout simple que vous venez de faire illustre bien cette thèse. On en trouve des tas de variantes - tracer un 6 imaginaire avec une main et un 3 avec le pied par exemple. Les cours de récré sont un terrain de chasse idéal pour les neurosciences!

Pour une culture de la frustration

J'ai essayé de vous montrer dans mon dernier billet que nos processus non conscients font l'essentiel du boulot -décider, bouger, ressentir, percevoir, juger, croire etc. Notre conscience planifie en amont et refait l'histoire après coup, mais sur le moment elle se contente de résister aux mille et une tentations qui s'offrent à chaque instant. Mais comment fait-elle?

La récente crise américaine a montré à quel point nous résistons difficilement aux tentations de la consommation à crédit. La nature ne nous a pas dotés d'un système mental spontanément capable de refuser des gratifications immédiates -s'acheter une maison, consommer des sucreries ou fumer une cigarette- au nom des conséquences futures, financières, médicales ou autres. Il faut croire que ce genre de stoïcisme n'avait pas une grande utilité adaptative pour les premiers hominidés, trop heureux de manger tout ce qui leur tombait sous la main.
A défaut de l'inné, c'est donc grâce à l'apprentissage qu'il a fallu acquérir ce self-control.

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Notre conscience serait-elle politiquement incorrecte?

Cette semaine j'ai envie de remettre en perspective certains de mes billets précédents qui pourraient laisser croire que notre conscience est dominée par des processus non-conscients et qu'elle s'accommode comme elle le peut avec la réalité, subissant notre comportement tout en prétendant l'orchestrer. Ce serait pourtant lui faire injure que de la réduire au rôle de la "petite voix" des reportages de M6 (elle m'agace cette voix à force!), dont le seul rôle serait d'auto-justifier a posteriori ce qu'on pense, croit ou fait. Je vais donc essayer d'éclairer un peu le rôle de notre conscience et ses liens avec les mécanismes non-conscients de notre cerveau.

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Neurones, cherchez l'erreur!

Pas facile d’aider son ado à faire ses exercices de maths sans s’énerver quand il se trompe. Pourquoi ai-je tellement plus de mal à garder mon sang-froid avec mon numberOne qu’avec un autre enfant? Je viens peut-être de trouver l’explication dans une récente conférence de Stanislas Dehaene (ce type est génial, depuis le temps que je vous en parle...) sur les mécanismes de jugement de soi, du type “Ai-je confiance en ma réponse?”, “Me suis-je trompé?”,  “Ai-je compris?” etc, bref sur ce que les scientifiques appellent la métacognition.

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Faut-il se tester pour mieux apprendre?

Dans mon dernier billet, je vous parlais de la “théorie de la reconsolidation”, selon laquelle il n’y aurait pas de différence de nature entre l’acte de se remémorer un souvenir et celui de l’enregistrer en mémoire. Evoquer mentalement une information qu’on garde en mémoire refabriquerait de nouveau le souvenir de cette information et ce serait l'occasion idéale pour modifier ce souvenir, l'atténuer voire même de le supprimer si vous vous appelez Jim Carrey.  Mais à l'inverse, si cette hypothèse est exacte, se rappeler certaines connaissances devrait logiquement consolider la mémorisation à long terme. Or en me baladant sur le site du Collège de France je suis tombé par hasard sur la mise à l'épreuve expérimentale de cette  hypothèse par des psychologues américains qui étudiaient l’efficacité des méthodes pédagogiques pour apprendre.

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