Depuis la publication par Charles Darwin de L’Origine des espèces en 1859, nous appréhendons la diversité des formes du vivant à partir de deux principes : la descendance avec modification et la sélection naturelle. Cette théorie a fait preuve d’un excellent pouvoir explicatif pour un très grand nombre de phénomènes biologiques, qu’il serait impossible de lister ici, conduisant le biologiste Theodosius Dobzhansky à l’affirmation célèbre « Rien en biologie n’a de sens, si ce n’est à la lumière de l’évolution ». Si la diversité peut être expliquée par ces principes, on aimerait pouvoir connaître le répertoire des formes du vivant et la façon dont il est exploré. Peut-on modéliser l’espace des possibles en biologie ? Peut-on décrire les résultats futurs de l’évolution ? D’une espèce donnée, peut-on imaginer observer des descendants arbitrairement différents ? Pour tenter de répondre à ces questions, il faut identifier les sources de la diversité, mettre à jour leurs spécificités et s’interroger sur la façon dont celles-ci vont être prises en compte dans les modèles de morphogenèse.
Nous commencerons donc par nous questionner sur les mécanismes à l’origine des modifications du vivant, c’est-à-dire les causes de la variabilité. Pendant longtemps, les mutations génétiques ont été le mécanisme le plus populaire pour tenir ce rôle. Plusieurs expériences récentes ont mis en évidence d’autres phénomènes à l’origine de la variabilité ; des modifications épigénétiques à l’expression stochastique des gènes en passant par les dynamiques des réseaux de régulation génétique…