DM3 : La diversification du vivant - Se familiariser à la diversité des exemples de ce thème - S’entraîner à bien analyser (LIRE) les documents - Réaliser un bilan

Pour chaque exercice, choisissez Vrai ou Faux pour chaque affirmation, ou répondez aux QCM et entraînez-vous à justifier avec les informations des documents et/ou vos connaissances. Complétez le tableau bilan.

ATTENTION tout n’est pas à rendre, uniquement les questions en ROUGE

Exemple 1 : Anomalie de méiose et brassage : le pelage des chats Les chats peuvent avoir des pigmentations différentes. Chez les femelles, on connaît la pigmentation « tortie », noire et rousse. Cependant il arrive que certains mâles présentent aussi cette couleur de pelage. Étudions le cas des mâles « tortie ». En utilisant les informations extraites des documents et vos connaissances, proposer une explication à l'existence des mâles « tortie ».

Document 1 : Pigmentation chez les chats Un chat « tortie » possède deux pigments, l'eumélanine qui donne la couleur noire (N) et la phreomélanine qui donne la couleur rousse (R) Ces deux pigments sont codés par deux allèles co-dominants d'un même gène (ils s'expriment autant l'un que l'autre). Suite aux informations de ce document, on peut faire l’hypothèse que : V F Les chats « torties » sont obligatoirement hétérozygotes V F Les chats « torties » peuvent être hétérozygotes ou homozygotes Le génotype des chats roux est

! R//R obligatoirement ! R//R ou R//N

Le génotype des chats noirs est ! N//N obligatoirement ! N//N ou R//N

Le gène codant pour le pigment est situé sur le chromosome X Document 2 : Caryotypes du chat mâle et femelle

Chat mâle Chat femelle

D'après http://svtmarcq.blogspot.fr Le caryotype des mâles est

! 2n = 38 ! 2n = 36 ! 2n= 19 ! 2n = 38 (dont XY) ! 2n = 38 +XY

Le caryotype des femelles est ! 2n = 38 ! 2n = 36 ! 2n= 19 ! 2n = 38 (dont XX) ! 2n = 38 +XX

Document 3 : Échiquier de croisement entre une femelle « tortie» et un mâle noir Notation : Xr: chromosome X, portant un allèle codant pour la phreomélanine, le pigment roux Xn: chromosome X, portant un allèle codant pour l'eumélanine, le pigment noir Y: chromosome Y, ne portant aucun allèle codant pour la pigmentation

Xn y Xn XnXn Femelle

noire XnY Mâle noir

Xr XnXr Femelle «tortie» XrY Mâle

roux D'après http://pawpeds.com

V F Les chats « torties » sont obligatoirement des mâles V F Les chats « torties » peuvent être des mâles ou des femelles V F Les chats « torties » ne sont que des femelles car elles possèdent un chromosome X V F Les chats « torties » ne sont que des femelles car elles possèdent 2 chromosomes X V F Les chats « torties » ne sont que des femelles car les mâles ne possèdent qu’un chromosome X V F Il peut exister des mâles « torties »

Document 4 : Exemple de répartition des chromosomes lors d'une méiose anormale dans une cellule à 2n=2

1 2 3 4 5 6 7 8 Les gamètes anormaux sont les n° : Caryotype des gamètes normaux : Caryotypes des gamètes anormaux : 2 possibilité - -

Ces anomalies proviennent : Suite à une fécondation avec un gamète normal, les cellules œufs seront :

- trisomiques : n° : - monosomiques : n° :

Attention dans ce cas il s’agit d’une anomalie de disjonction des chromosomes sexuels ! Le caryotype d’un mâle « tortie » doit être : 1 seule possibilité, entraînez vous bien à justifiez les réponses fausses !

! XnXr ! XnY ! XrY ! XnYr ! YnYr

! XnYY ! XrYY ! XYrYn ! XYnYn ! XYrYr

! XrXnY ! XnXnY ! XrXrY

Réalisez un schéma proposant une hypothèse pour expliquer la cause de ce phénotype [mâle « tortie »] : méiose anormale + fécondation avec un gamète normal (attention la paire concernée est la paire de chromosomes sexuels !)

La diversité des symbioses : Documents pour comprendre Les différents types de symbioses :

Les différents types de mycorhizes :

*actinorhize:nodositésdesplantesnonlégumineuses,contaminéesparunebactérietype«Frankia»*rumen:1erepochedel’estomacdesruminants,contientdenombreusesbactéries.

Exemple 2 : Les nodosité des fabacées

V F Les bactéries se développent dans les cellules des racines

V F Les bactéries se développent autour des cellules

V F Les bactéries permettent la fabrication des protéines par les fabacées

V F Les bactéries permettent la fabrication des glucides par les fabacées

V F Les bactéries utilisent les protéines fabriquées par les fabacées

V F Les bactéries utilisent les glucides produits par photosynthèse

V F Il s’agit d’une endosymbiose V F Il s’agit d’une ectosymbiose

V F Les fabacées sont des plantes alimentaires intéressantes parce qu’elles produisent des glucides

V F Les fabacées sont des plantes alimentaires intéressantes parce qu’elles produisent des protéines V F Sans bactéries, les fabacées ne pourraient pas utiliser l’azote atmosphérique V F Cette association est bénéfique aux 2 espèces Quel est l’intérêt évolutif de cette association pour les 2 espèces ?

Exemple 3 : Les mycorhizes Il existe souvent des relations symbiotiques entre plantes et champignons. Ces associations à bénéfices réciproques sont des mycorhizes. En utilisant les informations des documents et les connaissances, mettre en évidence les principaux rôles des mycorhizes dans la nutrition hydrominérale des plantes. Puis, argumenter l'hypothèse que ce type de symbiose a pu contribuer à la colonisation du milieu aérien par les plantes, il y a environ 400 Ma.

Document pour comprendre : Les racines des fabacées sont colonisées par des bactéries de type Rhyzobium qui y pénètrent par des « cordons d’infection » qui se développent au niveau des poils absorbants (cellules où les racines réalisent l’absorption d’eau et d’éléments minéraux) ê

Document 1 : Surface d'échange avec le sol pour une plante mycorhizée ou non Les deux schémas ci-dessous comparent une partie des appareils racinaires de deux plants d'une même espèce, l'un mycorhizé ê et l'autre non ê

D'après www.arboris.be

V F La présence d’une mycorhize diminue la surface d’absorption de la racine V F La présence d’une mycorhize augmente la zone de sol explorée par la racine V F La présence d’une mycorhize améliore l’alimentation de la plante Document 2 : Nutrition hydrominérale de la plante et mycorhizes Graphe 2-a : Accroissement en hauteur de plants de Cupressus atlantica préalablement inoculés ou non par des champignons mycorhiziens au cours de la première année de plantation. o: plants non inoculés ; n: plants mycorhizés.

V F Globalement, les plantes mycorhizées se développent mieux qu’une plate non inoculée V F La présence d’une mycorhize ne favorise la croissance que pendant la saison sèche V F La présence d’une mycorhize favorise toujours la croissance V F La croissance est favorisée par une meilleure alimentation de la plante grâce à la présence de

mycorhize (doc1) Graphe 2-b : Mesure de la biomasse et des quantités d’azote (N) et de phosphore (P) pour trois lots de plants d’Acacia holosericea après deux années de plantation. * biomasse : masse de matière produite par un être vivant. Contrairement au lot témoin, les lots COI024 et IR100 sont mycorhizés.

D'après Le projet majeur africain de la Grande Muraille Verte - A. Dia et R. Duponnois (2-a et 2-b)

V F Globalement, les plantes mycorhizées produisent plus de matière V F La mycorhize ne participe pas à l’alimentation minérale V F La présence d’une mycorhize favorise l’absorption d’éléments minéraux qui entrent dans la

composition de la matière vivante V F La production de matière est favorisée par une meilleure alimentation de la plante en eau (doc2b)

et en éléments minéraux grâce à la présence de mycorhize (doc1) Document 3 : Exemple d'endomycorhize actuelle Arbuscule intracellulaire d'une endomycorhize actuelle dans une cellule de maïs (MEB, barre blanche = 5 !m). Le maïs, comme 85 % des plantes actuelles, est mycorhyzé.

D'après http://acces.ens-lyon.fr

* mycélium : ensemble des filaments qui forment la majorité du « corps » du champignon

V F Il y a des filaments mycéliens dans la cellule de mais

V F Il y a des cellules de mais dans le champignon

V F C’est une endomycorhize V F C’est une endosymbiose

=bo

is

Document 4 : La flore de Rhynie Le site de Rhynie, situé en Écosse, est un gisement fossilifère exceptionnel daté d'environ - 410 Ma. On y trouve les plus anciennes formes connues de végétaux vasculaires* à ramifications aériennes, comme Aglaophyton, Rhynia... Ces espèces possédaient une cuticule protectrice, des stomates et des trachéides constituant des tissus conducteurs de sève brute. En revanche, ils ne présentaient pas de système racinaire bien développé mais de simples rhizomes* permettant avant tout la fixation de la plante sur le sol.

D'après Illustration de F. Gantet

* végétaux vasculaires : avec des vaisseaux de conduction des sèves * Rhizomes : tiges sous-terraines

Document 5 : Coupe transversale d'un rhizome fossile d'Aglaophyton de Rhynie Les fossiles de Rhynie ont bénéficié d’une conservation exceptionnelle.

En (a), coupe transversale d'un rhizome fossile d'Aglaophyton de Rhynie (lame mince en MO, x 15) et, en (b), détail de deux cellules (x 600).

D'après F. LE TACON et M.-A. SELOSSE, Rev. for. fr., XLIX – 1997. V F Il y a 410 Ma, les végétaux vasculaires existaient V F L’espèce fossile d’ Aglaophyton présentait des vaisseaux conducteurs V F L’espèce fossile d’ Aglaophyton présentait des racines V F Un végétal sans racines est plus efficace quant à son alimentation. V F Un rhizome sert avant tout à l’alimentation V F Le document 5b présente 2 cellules de rhizome V F Dans les cellules du doc 5b je vois une structure qui ressemble à celle présentée dans le

doc3 V F Aglaophyton devait être mycorhizée V F Les symbioses mycorhiziennes sont des mécanismes très récents dans l’histoire de la vie V F Les symbioses mycorhiziennes sont apparues avec l’apparition des racines V F Les symbioses mycorhiziennes ont permis l’efficacité de l’alimentation des plantes avant

l’apparition des racines V F Les symbioses mycoriziennes existent depuis au moins 410 Ma V F Les symbioses mycorhiziennes ont permis l’installation des végétaux chlorophylliens

sur les continents Rédigez la mise en relation qui répond au(x) problème(s) posé(s) (quelques lignes)

Exemple 4 : la polyploïdisation Exercice 1 : entraînement

Les spartines sont des plantes de la famille des Poacées (anciennement Graminées) se développant le plus souvent sur les vases salées du littoral. Jusqu’au milieu du XIXème siècle, les vasières littorales des côtes de la baie de Southampton, au sud de l’Angleterre, étaient peuplées de l’espèce Spartina maritima.

L’introduction par l’Homme d’une autre espèce de spartine, Spartina alterniflora, en provenance de l’Amérique, fut rapidement suivie par l’apparition, vers 1870, d’une nouvelle espèce hybride, Spartina townsendi, se reproduisant uniquement de façon asexuée : les nouveaux individus se formaient à partir de tiges souterraines rampantes d’une plante mère stérile.

Vers 1880, on vit émerger une nouvelle espèce appelée Spartina anglica, issue de Spartina townsendi, et qui, cette fois, se reproduisait de façon sexuée, par l’intermédiaire de graines. Spartina anglica s’est rapidement propagée sur les côtes européennes.

Des études génétiques ont montré que chez de rares plants de Spartina townsendi, des cellules mères des gamètes se retrouvaient avec un doublement du nombre de chromosomes (endoréplication : réplication de l’ADN suivie d’une séparation des chromatides sans division cellulaire) avant de subir la réplication précédant la méiose.

Cochez LA proposition exacte pour chaque question :

Exercice 2 : l ‘histoire des Séneçons

Les séneçons sont des plantes appartenant à la famille des astéracées. - Senecio squalidus est un hybride issu de deux espèces siciliennes diploïdes (2n = 20) : Senecio aethnensis (Sa) et Senecio chrysanthemfolius (Sch). - Introduit en Grande-Bretagne, il s’est hybridé avec le séneçon commun local, espèce diploïde comportant 40 chromosomes, pour donner par alloplyploidie Senecio cambrensis (Sca) qui comporte 60 chromosomes. Reconstituez l’histoire de cette plante : expliquez, sous forme de schémas précisement annotés, la formation de Senecio cambresis. Vous définirez les termes employés dans vos annotations. Deux hypothèses peuvent être envisagées. (une seule est demandée)

Exemple 5 : Diversification et comportement

V F Le comportement est apparu au moins 2 fois dans 2 populations différentes chez les

mésanges V F Le comportement est apparu plusieurs fois à plusieurs endroits différents dans toute la

Grande Bretagne V F Le caractère s’est transmis par apprentissage V F Cet exemple peut être qualifié de mécanisme de diversification du vivant car d’autres

espèces l’ont acquis V F Cet exemple peut être qualifié de mécanisme de diversification du vivant car les mésanges

qui le pratiquent sont devenues des espèces différentes V F Cet exemple peut être qualifié de mécanisme de diversification du vivant car il permet aux

espèces qui le possèdent d’exploiter de nouvelles ressources alimentaires

V F L’ouverture des bouteilles de lait est un caractère inné chez les mésanges

V F Ce comportement représente un avantage pour les mésanges

V F Le caractère s’est transmis génétiquement dans les populations de mésanges

Tableau bilan : les autres* mécanismes de diversification du vivant. * que brassages génétiques à recopier et compléter en utilisant votre cours, le DM et votre livre

Mécanismes Exemple (s) conséquences évolutives Des anomalies de méiose

Anomalie de disjonction des chromosomes en méiose

Crossing-over anormaux (duplications de gènes)

Des anomalies de méiose et/ou de mitose Polyploïdisation, hybridation

Des associations avec ou sans modification de génome transfert horizontal de gènes (exercice en cours à la rentrée)

Ectosymbioses (+ ou moins strictes et obligatoires)

Endosymbioses (avec ou sans échanges génétiques)

Transmission de comportement par apprentissage Apprentissage et transmission