4ºeso tema5 l'évolution des êtres vivants

UN LONG CHEMIN VERS LA THORIE DE L'VOLUTION

C'est pas sorcier: La thorie de l'volution

http://www.youtube.com/watch?v=ZNFN4t6iT9o

AVANT LA THORIE DE L'VOLUTION ...

LA THORIE DU FIXISME (OU CRATIONISME OU CATASTROPHISME)

UNE VISION ANTHROPOCENTRIQUE DU MONDE

LA TERRE AVAIT SEULEMENT 6000 ANS

FIXISME
C'est la croyance selon laquelle il n'y a ni transformation ni drive des espces vgtales ou animales. Chaque espce serait apparue telle quelle au cours des temps gologiques. C'est une thorie qui s'oppose aux thories de l'volution.

Georges Cuvier: Savant franais qui a identifi et
class de nombreux fossiles comme le Megathe-
rium. C'est le dfenseur du Catastrophisme.

Crationisme (Fixisme)Linn: ltre suprme a cr dun geste unique toutes les espces, ce qui fait quelles sont fixes

Georges Cuvier (1769-1832): soutient la thseet dveloppe la thorie des alternances cataclysme-cration pour expliquer lastratification des fossiles

Le crationisme refait dangereusement surfacedans certains Etats o tout enseignement nonfond sur l Ecriture est banni !

VOLUTION:

Cette thorie dit quil apparat de nouvelles espces, et que celles-ci drivent dautres espces

Charles Darwin(1809-1882)

Alfred Wallace(1823-1913)arguments:

palontologiques

anatomiques

embryologiques

physiologiques

biochimiques

gntiques

.....

Jean Baptiste de Monet de Lamarck(1744-1829)

4.La premire thorie explicative de l'volution : le lamarckisme: Sulign!!

Dit Chevalier de Lamarck

Naturaliste franais.

Responsable des collections d'invertbrs au muse d'histoire naturelle de Paris.

Le premier affirmer publiquement le concept de l'volution des espces et laborer un modle pour l'expliquer.

Publie sa thorie en 1809 dans son livre : Philosophie zoologique

Invente les mots : invertbrs, vertbrs et biologie et, prcise le sens du mot fossile.

Jean-Baptiste de Monet de Lamarck (1744-1829)

Sa biographie

Exemple de lvolution du cou de la girafe (selon Lamarck)

1. Le milieu engendre des besoins

cause dun changement dans le milieu, les feuilles sont plus hautes dans les arbres. Les girafes ont besoin dun cou plus long.

2. Modification des organes

Les girafes stirent pour les atteindre. Le cou et les pattes sallongent durant leur vie.

3. Transmission des modifications

Les girafes transmettent ce caractre (acquis au cours de leur vie) leurs descendants.

4. Adaptation au milieu
Avec le temps, lespce sadapte son milieu en devenant de plus en plus allonge.

Les girafes sont adaptes la hauteur de leur nourriture.

Mcanisme explicatif de lvolution (de Lamarck) : l'hrdit des caractres acquis

Les changements du milieu engendrent de nouveaux besoins chez un organisme.

Ces besoins entranent le dveloppement des organes utiliss et la rgression des organes non utiliss. (Usage et non usage)

Les caractres acquis de la sorte se transmettent aux descendants. (Hrdit des caractres acquis)

Lespce se transforme graduellement en sadaptant au milieu.

La transmission des caractres acquis

Naturaliste anglais.

tudes en mdecine (quil abandonne) puis
en thologie et en sciences naturelles.

22 ans (1831), il sembarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de lAmrique du Sud et de lArchipel des Galpagos.

De retour de voyage il rflchit sur ses observations, publie des ouvrages et conoit sa thorie de l'volution.

Prsentation de sa thorie en 1858.

Publication de sa thorie de l'volution en 1859 dans son livre: De l'origine des espces (livre en ligne)

La deuxime thorie explicative de l'volution : le darwinisme (wallanisme)

Charles Darwin(1809-1882)

Sa biographie

Dpart et arrive

5 semaines dans les les Galpagos

Voyage de 5 ans sur le Beagle !
Il tudie la gologie des les et des continents et collectionne les spcimens et fossiles rencontrs.

Campbell (3ed.) Figure 22.5 : 479

Le voyage du Beagle

L'archipel des Galapagos est situ sous l'quateur, 800 kilomtres des ctes de l'Amrique du Sud. Sur 26 espces d'oiseaux terrestres vivant dans ces les, 23 sont considres comme spcifiquement distinctes, et comme y ayant t cres.

Ce sont des les volcaniques Tortue des les Galapagos

Au cours du voyage du beagle Darwin observe : CURIOSIT !!Espces de rgions diffrentes dAmrique du Sud se ressemblent souvent entre elles.

Espces retrouves dans un milieu particulier dAmrique du Sud ressemblent plus aux espces dautres rgions dAmrique du Sud quaux espces trouves dans des milieux similaires sur dautres continents.

Au cours du voyage du beagle Darwin observe :

Fossiles dAmrique du Sud ressemblent aux espces actuelles dAmrique du Sud.

Des les possdent des espces uniques qui ressemblent dautres espces du continent le plus proche.

Ex. les Galpagos (900 Km lOuest de lAmrique du Sud)

Source

Il y a des variations entre les individus et celles-ci sont hrditaires. Nous ne sommes pas tous gaux.

1


Mcanisme explicatif de lvolution (de Darwin) : la slection naturelle !!


Une seule branche drable porte des douzaines de graines.

2

La descendance dune espce est beaucoup trop nombreuse pour les ressources du milieu, il y a lutte pour la survie.

Les individus qui prsentent les meilleures variations par rapport au milieu se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs caractres favorables. Les individus ayant les moins bonnes variations sont limins via un facteur de slection naturelle (ici, les oiseaux).

Lespce se modifie graduellement par accumulation des caractres favorables au fil des gnrations.

3

4

Source

Lespce sadapte son milieu.

5

Un facteur slectif

Au cours du voyage du beagle Darwin observe :Espces de rgions diffrentes dAmrique du Sud se ressemblent souvent entre elles.

Espces retrouves dans un milieu particulier dAmrique du Sud ressemblent plus aux espces dautres rgions dAmrique du Sud quaux espces trouves dans des milieux similaires sur dautres continents.

Fossiles dAmrique du Sud ressemblent aux espces actuelles dAmrique du Sud.

les possdent des espces uniques qui ressemblent dautres espces du continent le plus proche.

Ex. les Galpagos (900 Km lOuest de lAmrique du Sud)

Thorie de Darwin1. Sans limitation, une population saccrot de faon exponentielle2. Annes aprs annes, les populations demeurent relativement stables
Des facteurs limitants empchent laccroissement exponentiel.3. Il y a des variations entre les individus: chaque gnration, les descendants diffrent de leurs parents et diffrent entre eux.4. Si une diffrence savre avantageuse face lenvironnement de lorganisme, le ou les individus qui la possdent ont plus de chances de survivre que ceux de la population qui ne la possdent pas. Et donc plus de chances de se reproduire et de transmettre leur caractristique = SLECTION NATURELLE

Selon la thorie de lvolution:Les espces se transforment au cours du temps, elles voluent.

Il y a donc une histoire de la vie.

La thorie de Darwin forme un tout cohrent et sappuie sur lensemble des connaissances de lpoque en gologie et en biologie.

La thorie sera rapidement accepte par lensemble des biologistes.

La slection naturelle entrane des changements: L'espciation.

Variation biologique

Il existe dans une population de girafes, diverses longueurs de cou et de pattes.2.Slection naturelleSi la nourriture est haute dans les arbres (facteur slectif), les plus grands (cou et pattes) ont plus de chances de survivre.3.Succs reproducteurIls se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs gnes avantageux leurs descendants. De gnration en gnration, il y a slection (limination) des plus petits, les plus grands survivent.4.Adaptation au milieu
Avec le temps, lespce sadapte son milieu en devenant de plus en plus allonge.

Exemple de lvolution du cou de la girafe (tel que Darwin aurait pu le dcrire sil lavait fait, ce qui nest pas le cas)

Les girafes sont adaptes la hauteur de leur nourriture.

Cas du mlanisme industriel

Source

Les phalnes claires ont t slectionnes (limines) durant la rvolution industrielle et la population est devenue sombre.

limines (slectionnes)

Phalnes survivantes

D-La slection naturelle peut s'inverser

Aprs cette priode, la phalne a repris sa forme claire parce que les phalnes sombres ont t slectionnes (limines).

limines (slectionnes)

Phalnes survivantes

Preuves de l'volution

Le registre fossile: Les fossiles sont les objets tmoignant vritablement de l'existence de la vie passe.

Repartition gographique.

Anatomie compare: rvle les similitudes internes entre les tres vivants ainsi que leurs organes homologues.

Dveloppement embryonnaire.

Biologie molculaire.


Le registre fossile: Les fossiles sont les objets tmoignant vritablement de l'existence de la vie passe.

Les fossiles peuvent-ils confirmer l'hypothse d'une volution des espces

Un fossile est toute trace de vie pass prserve dans les roches: os, traces de pas, excrments, oeufs, etc

Le registre fossile

Dans les roches nous trouvons des fossiles des organismes qui n'existen plus

Il y a des fossiles des organismes trs diffrents aux actuels

Parfois, nous trouvons des fossiles qui peuvent tre considres des anctres des animaux actuels

Les informations apports par les fossiles

Oiseau ou dinosaure?Le squelette de l'Archop- trix prsente des ressem-blances avec celui d'un petit dinosaure bipde qui a vcu la mme poque. Cet ani-mal est vieux de 150 milli-ons d'annes.


La repartition gographique ou biogeographie

B-La biogographie

La rpartition gographique montre que les espces voluent partir danctres communs. Les espces dune mme rgion se ressemblent, mme si elles se sont adaptes dautres habitats, car elles ont des anctres communs.

AvestruzStruthio camelusandRhea americanaEmDromaius novaehollandiae

No obstante, no olvidis que segn la emisin C'est pas sorcier, el Em est ms cerca evolutivamente del Kiwi que del avestruz, y que todos ellos tienen un ancestro comn


Anatomie compare: rvle les similitudes internes entre les tres vivants ainsi que leurs organes homologues.

Squelettes compars

Les premiers vertbrs ttrapodes possdaient des branchies et plusieurs caractres de poissons. Ces ressemblances confortent l'ide d'une evolution. On peut penser que tous les ttrapodes actuels sont issus d'un groupe de poissons nageoires charnues.

Humrus

Radius

Cubitus

Les membres antrieurs des vertbrs sont sur le mme plan.


Humain

Chat

Baleine

Chauve-souris

A-Les preuves homologiques

Preuves anatomiques : anatomie compare

Les petits organes rgressifs laissent voir quils ont dj servi au cours de lvolution mais quils ne servent plus !

Les baleines ont des petits os inutiles dans la rgion de la hanche car leurs anctres avaient des pattes.

Preuves anatomiques : les organes vestigiaux

Vestiges des membres postrieurs chez le dauphin pilote (Globicephala sp.)

Fmur

Source

1

Les organes vestigiaux des baleines

Fmur

Os de la hanche



Dveloppement embryonnaire.

LE DVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE

Les embryons de vertbrs se ressemblent parce quils ont une ascendance commune. Tous ont des sacs branchiaux et une queue. Les sacs branchiaux sont lorigine des trompes d'Eustache des humains et des branchies des poissons.

Preuves embryologiques

Sacs branchiaux

Queue

Extrait du livre Le Miroir du Monde de Cyrille Barrette



Les humains ont un coccyx car leurs anctres avaient une queue.

Les humains ont un repli semi-lunaire car leurs anctres reptiliens ont une troisime paupire.

Les humains ont un appendice car leurs anctres avaient un caecum empli de bactries pour digrer la cellulose (comme certains herbivores actuels).

(Source)

2

Les organes vestigiaux des humains


Biologie molculaire.

LA BIOLOGIE MOLCULAIRE

L'ACIDE DSOXI-RIBONUCLIQUEDE WATSON ET CRICK

OXYGNE, CARBONEHYDROGNE ET AZOTE

Tous les vertbrs ont de lhmoglobine (Hb).

Les molcules sont dautant plus semblables que la distance volutive est petite.

Les diffrences entre les molcules permettent dapprcier la distance volutive qui les spare.

Preuves molculaires (les meilleures car elles sont prcises)

8, entre humain et singe

27, entre humain et souris

45, entre humain et oiseau

125, entre humain et lamproie

1 acide amin de diffrent dans les hmoglobines humaines (en moyenne)

67, entre humain et grenouille



Exercices:

page 82, 1
page 87, 9 et 10
page 91, 16, 17

Structures homologuesMme origine volutive
Pas ncessairement les mmes fonctions
(par volution divergente)

Les structures homologues refltent les liens volutifs (phylognie) mais pas les structures analogues.

S

Lesquels sont des homologues ?

S

tude des ailes

Structures analoguesPas la mme origine volutive
Peuvent avoir les mmes fonctions
(par volution convergente)

S

S

1

2

3

4

1, 2 et 4

La spciation

Deux types de spciation

Allopatrique: territoire diffrent

Sympatrique: mme territoire

Il y a beaucoup plus dexemples de spciation allopatrique

Collge Lionel-Groulx

Le processus:

Deux populations de la mme espce restent spares.

Les deux suivent une volution indpendante.

Il y a une accumulation de diffrences.

Rythme de spciation: Page 90 livre

Lvolution est graduelle selon Darwin

Les archives gologiques dmontrent plutt le contraire

Naissance de la notion dquilibre ponctu (Gould)

Si une espce acquirent la majorit de ses caractristiques en 50,000 ans, en verront nous la trace dans les fossiles?


Le gradualisme a t remis en question par Niles Eldredge et Stephen Gould en 1972 avec leur thorie des quilibres ponctus et la distinction des mcanismes affectant micro et macrovolution. Selon ce concept, la spciation se fait par tapes successives et non progressivement, ce qui permet dexpliquer la longue persistance de certaines espces ou au contraire la trs rapide volution dautres groupes.
Annes 1970 : modle des quilibres ponctus.

On cherche un autre mcanisme que la slection naturelle pour expliquer lvolution : le mutationnisme

De Vries observe, en 1866, l'apparition soudaine de nouvelles espces chez l'oenothre grandes fleurs (Oenothera lamarckiana) et propose la mutation comme l'agent de l'volution (publication : Die Mutations theorie, en 1901). Cette notion dvolution par la mutation, produisant des variations soudaines, fortuites et hrditaires tait diamtralement oppose la vision darwinienne d'une volution graduelle due la slection naturelle sur des variations continues.

Hugo de Vries et le mutationisme

Botaniste hollandais (1848-1935)

Source

Notez que les mutations furent perues ds le 18e sicle par Maupertuis puis Lamarck et Darwin mais que ce fut de Vries qui, le premier, les nomma et les dfinit comme de brusques transformations spontanes et hrditaires en leur attribuant un impact sur lvolution des espces.

Source

vnement rare et le plus souvent nfaste.

Facteur trs important de l'volution car fournit les nouveaux gnes, la matire brute de la slection naturelle.

Une mutation germinale (transmise la gnration suivante par un gamte) modifie immdiatement le pool gnique de la population.

La mutationFait apparatre les nouveaux gnes

Un exemple de mutation: l'albinisme

Flocon de Neige tait le seul gorille albinos connu au monde. Il a malheureusement succomb l'ge de quarante ans un cancer incurable de la peau li son albinisme. La couleur de notre peauest dtermine par la quantit de mlanine prsente dans les cellulessitues sa base. La synthse de la mlanine dpend d'un gne situ sur la paire de chromosomes n 11.

Une mutation neutre: les yeux bleus

On considre comme neutres les mutations qui sont sans impact sur la fonction d'une molcule et qui ne procurent ni avantage ni dsavantage slectif.

Il s'agirait d'une simple mutation d'un gne qui est impliqu dans la production de mlanine.

Tous les humains ayant les yeux bleus, sur l'ensemble de la plante, sont les descendants d'un unique anctre commun qui vivait il y a entre 6 000 et 10 000 ans.

Les individus plus adapts au environnement vont survivre...
mais,

qu'est qu'il peut se passer si l'environnement change?

Cas du mlanisme industriel

Les phalnes claires ont t limines durant la rvolution industrielle et la population est devenue sombre.

Phalnes elimines

Phalnes survivantes

La slection naturelle peut s'inverser

Aprs cette priode, la phalne a repris sa forme claire parce que les phalnes sombres ont t limines.

Phalnes elimines

Phalnes survivantes

Forme ple = bon camouflage sur les troncs darbres couverts de lichen.Forme mlanique = bon camouflage sur les troncs dpourvus de lichens et noircis par la pollution.

partir du milieu du XIXe sicle, la pollution a fait disparatre les lichens des arbres et la suie les a noircis.

Dans les rgions pollues, la slection naturelle a remplac les ples par la forme mlanique en quelques annes.

Dans les rgions o on a mis fin la pollution, les ples sont redevenus majoritaires.

La phalne du bouleau (Biston betularia)

THORIE SYNTHTIQUE DE L'VOLUTION

a)Naissance du Darwinisme
Darwin (1858). L'volution est accepte mais pas le mcanisme de la slection naturelle. Darwin ne peut expliquer comment les variations hrditaires ncessaires la slection naturelle apparaissent dans les populations ni comment les organismes transmettent ces variations leur descendance. cette poque, on crot que les caractres des parents se mlangent dans leurs descendants et que ce mlange finit par liminer les diffrences.

b) Les travaux de Mendel (1865)
Gregor Mendel propose le modle particulaire de lhrdit dont Darwin avait besoin. Malheureusement, Darwin na jamais vu ces travaux.

Entre le darwinisme et le nodarwinisme

Une nouvelle science voit le jour
Ces tudes permettent dintgrer graduellement les ides de Mendel et de Darwin et de mettre au point une nouvelle science : la gntique des populations (science qui tudie les changements gntiques au sein des populations).

Une thorie globale de lvolution est labore (1930-1947)
La thorie synthtique de lvolution ou nodarwinisme prend forme. Elle est dite synthtique car elle intgre les dcouvertes et principes de nombreux domaines (biologie, gologie, palontologie, taxonomie, mathmatique, etc).Une thorie globale de lvolution est labore (1930-1947)

La thorie synthtique de lvolution ou nodarwinisme prend forme. Elle est dite synthtique car elle intgre les dcouvertes et principes de nombreux domaines (biologie, gologie et analyse mathmatique).

La thorie synthtique de lvolution (nodarwinisme)

Son grand apport : lvolution se fait lchelle des populations et non celle de lindividu.

Un rsum de la thorie nodarwinienne

Une population volue sous l'effet de la slection naturelle (principal mcanisme de l'volution) mais aussi sous l'effet d'autres agents de l'volution : drive gntique, mutation et flux gntique.

De grands changements rsultent de l'accumulation de ces petites modifications tales sur de longues priodes (microvolution)Un rsum de la thorie nodarwinienneDe grands changements rsultent de l'accumulation de ces petites modifications tales sur de longues priodes (microvolution)

Population

Groupe d'individus de la mme espce vivant sur un territoire donn et un moment dtermin

Espce

Ensemble de populations dont tous les membres ont le potentiel de se reproduire entre eux dans un environnement naturel

Vocabulaire

Mer de Beaufort

Alaska

Yukon


Aire de distribution des caribous de la rivire Porcupine

Aire de distribution des caribous de la rivire Fortymile

Microvolution

Modification, au cours des gnrations successives, des frquences des allles d'une population sous l'effet des agents de l'volution

Spciation

Apparition d'une nouvelle espce comme rsultat de la microvolution

Alaska Canada

Nombre d'espces diffrentes ou richesse spcifiqueAbondance relative de chaque espce.

Quelle communaut montre le plus de biodiversit : A ou B ?

A

B

A

25% de chaque

80 % de lun et 25 % des autres

Une biodiversit ou diversit spcifique: livre, pag 93


Les menaces la biodiversit

Destruction dhabitat

Espces envahissantes

Changements climatiques

Pollution

Braconnage

Nous sommes au cur de la 6ime extinction massive, 1000x plus rapide que celle des dinosaures

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Education

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