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1. Phylogénie des espèces :

1. HISTORIQUE :

La théorie de l’évolution présente des racines très anciennes, mais comme donnée scientifique,la première grande théorie de l’évolution est celle de LAMARk qui dit : « Tout ce que la naturea fait acquérir ou perdre aux individus par l’influence des circonstances auxquelles leurs racesse trouvent depuis longtemps exposées et par conséquent, de l’emploi prédominant de cetorgane ou d’un défaut constant d’usage de telle partie elle le conserve par la génération auxnouveaux individus qui en proviennent. Pourvu que les changements acquis soient communsaux deux sexes ou à ceux qui ont produit ces nouveaux individus » (philosophie zoologique1809).

Cette théorie, appelée théorie de l’hérédité de l’acquis, a prédominé pendant la premièremoitié du 19ème siècle. En effet, l’arrivé de DARWIN avec son livre (l’origine de l’espèce) publiéen 1859 a transformé le concept de l’évolution en la ramenant à la création des espèces les unesdes autres. En effet, il dit « Les espèces telles qu’on les voit aujourd’hui ne sont pas créées parune force surnaturelle, mais, sont issues d’espèces précédentes » (L’origine des espèces)

Jusqu’à Darwin, l’évolution n’avait pas d’arguments solides sauf ceux de l’anatomie comparée.Ainsi, Darwin s’est reposé sur l’idée de la sélection naturelle pour justifier sa théorie. A la fin du19ème siècle et au début du 20ème siècle, le découverte des lois de la génétique a permis deconsolider la théorie de l’évolution puisqu’on a compris que la mutation relie l’informationgénétique aux conditions de l’environnement ; c’est-à-dire, l’hérédité à la sélection naturelle.Egalement, il est apparu nécessaire d’utiliser les acquis des autres sciences pour donner unethéorie dite synthétique de l’évolution.

Actuellement, on dit que chaque individu, bien qu’apparemment stable, porte en ses gènesune prédisposition à des mutations lui donnant la capacité de s’adapter à de nouvellescirconstances donc, d’être naturellement sélectionné.

2. Phylogénie des espèces :a) Arguments anatomiques :

L’anatomie comparée s’intéresse à l’étude des organes et leur comparaison entre lesdifférentes espèces. De cette comparaison, on cherche, essentiellement, les ressemblances(homologies = similitudes). La comparaison du membre antérieur chez six espèces différentesmontre que quelle que soit la fonction réalisée par cet organe, il est toujours divisé en troisparties :

Le bras formé toujours d’un seul os : l’humérus. L’avant-bras formé toujours de deux os : le cubitus et le radius. La main formée toujours de trois types d’os : carpes, métacarpes et phalanges.

Ces homologies peuvent être expliquées si on admet que tous ces vertébrés avaient évolué àpartir d’un même ancêtre.

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Les différences reviennent aux différences relatives aux fonctions de cet organe.

b) Arguments embryologiques :

L’embryologie est la science qui s’intéresse à l’étude des embryons, c’est-à-dire de la périodede la vie entre le zygote et le fœtus. La comparaison des embryons de cinq espècesdifférentes en trois stades successifs permet de constater q’au début de leur formation,tous les embryons se ressemblent dans leur formes et même dans leurs structures puisqu’ilsprésentent tous des fentes branchiales quel que soit leur mode respiratoire à l’âge adulte.Puis ces fentes persistent chez les poissons et disparaissent chez les animaux à respirationpulmonaire. Ainsi, on est arrivé à penser que tous les vertébrés devraient provenir d’unmême ancêtre aquatique.

c) Arguments moléculaires :

Dans ce cas, on cherche à comparer des molécules. Pour cela, on utilise lesprotéines puisqu’elles expriment l’information génétique. Ainsi, la comparaison

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de l’insuline de trois espèces différentes de mammifères (bœuf, porc et cheval)montre qu’il y a au moins 48 acides aminés parmi les 51 acides aminés de l’insulinequi sont identiques. Cette forte similitude laisse comprendre que ces espècesétaient détachées d’un ancêtre commun très proche.

En effet, l’ancêtre commun est d’autant plus proche que les différences sont plus faibles etréciproquement. Cette comparaison permet, alors, de dresser l’arbre phylogénétiquesuivant

II.Lesmodalités de la formation de nouvelles espèces : laspéciation

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La spéciation est le processus par lequel deux espèces différentes se forment à partird'une seule. Elle implique une séparation entre deux populations de l'espèce originelle.Elle s'accompagne le plus souvent de changements anatomiques majeurs.

1.La spéciation géographique :

La spéciation géographique se fait en deux étapes :

- L'isolement de deux populations appartenant à une même espèce suite à unévénement climatique ou géologique. Les échanges génétiques sont ainsi interrompus.

- L'accumulation indépendante de variations génétiques au sein de chacune despopulations par mutations ou brassage de la reproduction sexuée. Sous l'effet de ladérive génétique et de la sélection naturelle (si les populations se trouvent dans desconditions environnementales différentes), les deux populations divergent de plus enplus.

Il y a spéciation à partir du moment où l'on observe la mise en place d'une barrièred'isolement reproductif : la divergence est telle que les croisements entre les deuxpopulations sont rendus impossibles.

2. La spéciation par polyploïdie :

Il y a deux types de spéciation par polyploïdie :

Soit par autopolyploïdie : rencontre de gamètes à 2n chromosomes formés par méioseanormale. Elle donne des individus à 4n chromosomes.

Soit par allopolyploïdie : hybridation suivie de polyploïdisation.

Ces polyploïdisations conduisent systématiquement à des spéciations car les individustouchés ne pourront plus se reproduire avec les autres individus (diploïdes) de l'espèce. Il y adonc à chaque fois mise en place d'une barrière d'isolement reproductif.

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III. les mécanismes de l’évolution :Les études basées sur les arguments précédents ont permis de dire que l’espèce n’estpas immuable dans le temps et que les transformations graduelles de ses structures semanifestent par une complexification croissante de ces fonctions et que ladiversification des espèces actuelles était faite à partir d’une espèce originelle diteancêtre commun.

Cette évolution revient à une activité de l’environnement (sélection naturelle) quiaffecte l’information génétique et qui devient, par conséquent, héréditaire (mutation)

1. LA MUTATION :

La mutation est un accident qui se fait au cours de la méiose et qui doit, souvent, êtreaccompagnée d’un isolement reproductif pour aboutir à la naissance de nouvellesespèces.

1.1 La mutation génique :La mutation génique est une mutation ponctuelle ; donc, elle a pour conséquence lacréation de nouveaux allèles. Ainsi, on comprend que la mutation génique estessentiellement une source de variabilité de l’espèce. Cependant, cette mutation peutêtre accompagnée de la naissance de nouvelles espèces (spéciation) quand elles’accompagne d’un isolement reproductif.

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1.2 La mutation chromosomique :

a) l’amplification génique :

Cette mutation désigne qu’a partir d’un gène ancestral on obtient par duplicationsuccessives deux ou plusieurs copies de ce gène qui se distinguent par des mutationsponctuelles.

b) la modification du caryotype :

Cette modification peut revenir à la fusion de chromosomes de sorte à modifier leurnombre total chez l’espèce d’origine.

La mutation est un accident qui se fait au cours de la méiose et qui doit, souvent, êtreaccompagnée d’un isolement reproductif pour aboutir à la naissance de nouvellesespèces.

2. LA SELECTION NATURELLE :

Les conditions de l’environnement étant changeantes, ceci favorise la persistance desindividus qui seront les mieux adaptés avec les nouvelles conditions.

Exemple : En Angleterre, au début du XIX ème siècle, un petit Papillon, la Phalène duBouleau, vivait dans les campagnes et se posait sur le tronc des Bouleaux. Ses ailes clairestachetées de noir s'harmonisaient avec la teinte des Lichens qui croissaient sur les arbres.Une forme noire existait mais elle était très rare. Elle fut signalée pour la première fois en1848 dans la région de Manchester.

Forme claire (en bas) et forme sombre (en haut) sur un troncnoirci.

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Tandis que la forme claire persistait dans les campagnes la forme noire prenait del'importance dans les zones industrialisées. On la trouvait sur les troncs noircis par lafumée. Vers 1895, 98% des individus étaient de forme mélanique dans les régionsindustrialisées. Des expériences ont montré qu'il s'agissait d'une mutation et que lesoiseaux se guidant principalement à la vue consomment beaucoup plus de papillons noirssur fond clair et de papillons clairs sur fond sombre. Ils ont donc éliminés les papillons lesplus visibles. C'est la sélection naturelle.

Le changement du milieu (ici le noircissement des troncs) a provoqué la modification del'espèce par intermédiaire de la sélection naturelle. Mais la sélection agit de la mêmemanière dans les deux situations (troncs clairs, troncs sombres) elle élimine les individus lesplus visibles, on dit les moins aptes, et favorise donc les individus les moins visibles.

Cet exemple simple permet de bien mettre en évidence le moteur de l'évolution : lechangement du milieu, la sélection naturelle étant sa courroie de transmission. Il montreégalement que l'espèce doit disposer d'une certaine réserve de diversité dans soninformation génétique (ailes noires ou ailes blanches) pour se maintenir dans un milieuchangeant. La sélection naturelle est responsable de l'adaptation. Elle permet decomprendre comment les bactéries deviennent résistantes aux antibiotiques et lesmoustiques résistants aux insecticides.

EVOLUTION BIOLOGIQUE

Idée de l’évolution (théorie de l’évolution) :

Les êtres vivants dérivent les uns des autres par des transformations graduelles de leurs structures au cours des temps à partir d’un ancêtre commun.

Données actuelles de l’évolution

Données embryologiques : La ressemblance des

embryons des vertébrés suppose une origine

commune et l’existence d’un ancêtre commun.

Les poissons constituent les formes les plus primitives

des vertébrés.

Données anatomiques : La ressemblance ou homologie d’organes

(membres, cœurs, …) entre divers vertébrés, fonde la notion d’organes

homologues, cela suppose l’existence d’un ancêtre commun à tous les

vertébrés. Les différences constatées sont expliquées par des mutations affectant le modèle ancestral en relation avec le mode

de vie et l’utilité de l’organe.

Données moléculaires : Les ressemblances de molécules homologues

(hormones, enzymes, protéines, …) assurant une même fonction biologique. Ces ressemblances

supposent l’existence d’une molécule ancestrale chez un ancêtre commun codée par un gène

ancestral, donc une origine commune. Les différences sont expliquées par des mutations affectant le gène ancestral et conduisant à des

gênes homologues.

Mécanismes de l’évolution

La sélection naturelle

Les mutations génétiques

Les mutations chromosomiques

Changement au niveau de la

séquence d’ADN (substitutions, délétions ou

additions de bases azotées) ce qui engendre de

nouveaux allèles d’où la diversité ou

polymorphisme au sein de l’espèce. Pas de changement de

caryotypes.

Amplification

génique : Multiplication d’un

gène par duplication accompagnée de

mutations ponctuelles. Pas de

changement du nombre des

chromosomes.

Changement de la structure des chr.

Fusion de paires de chromosomes Changement du

nombre des chromosomes. Cas de la drosophile.

Changement du

nombre des chr.

Polyploïdie : Multiplication du

stock chromosomique de 2n à 3n, 4n,

6n, … cas du blé.

Nouvelles espèces

Les mutations géniques

Tri effectué par les conditions de

l’environnement en faveur des formes les plus aptes à survivre

et à se reproduire. Les formes qui ne

s’adaptent pas sont éliminées.

La sélection naturelle tend à augmenter ou à diminuer la fréquence d’un allèle selon sa

valeur adaptative avec les conditions du

milieu.

La spéciation : C’est l’éclatement d’une espèce ancestrale en deux ou plusieurs

nouvelles espèces isolées entre elles de point de vue reproduction.

La spéciation allopatrique : S’effectue dans deux milieux différents, par isolement géographique.

Dans ce cas c’est la naissance d’une barrière géographique (bras de mer, glaciation, changement climatique, …) qui conduit au partage de l’espèce ancestrale en deux ou plusieurs populations dont chacune va

subir son destin et subir une évolution indépendante de l’autre population. L’interruption des échanges génétiques entre les deux

populations d’une part, et l’effet des mutations géniques, chromosomiques, et de la sélection naturelle d’autre part, peuvent conduire à l’isolement reproductif entre les deux populations, qui

même lorsqu’elles se retrouvent dans une même aire géographique après une période plus ou moins longue, elles ne reproduisent pas,

donc elles sont interstériles. La spéciation est alors achevée.

La spéciation sympatrique : S’effectue dans un même milieu, par isolement

écologique, éthologique, physiologique,…dans ce cas c’est la naissance d’une barrière biologique

suite à certaine mutation génétique qui conduit à une barrière reproductive. Exemple : une certaine

mutation conduit au changement du comportement de l’animal, ou au changement de

la structure de son appareil génital, ou au changement de la structure des gamètes, …ces barrières biologiques peuvent alors aboutir à un isolement reproductif, d’où la naissance d’une

nouvelle espèce.