Sortie MNHN – Atelier 2 – Approche du concept de l’évolution CORRECTION

Introduction : Définition de la biodiversité La biodiversité est à la fois la diversité des milieux, celle des êtres vivants, et la diversité génétique. On cherche à comprendre les mécanismes à l’origine de l’évolution de la biodiversité. L’étude de la biodiversité actuelle et de la biodiversité passée nécessite la compréhension des mécanismes de l’évolution, la compréhension des barrières entre espèces et des mécanismes de formation de nouvelles espèces.

I. Les mécanismes de l’évolution biologique

1) La variabilité au sein d'une espèce Chez de nombreuses espèces, on peut distinguer des individus dont les phénotypes sont différents :

- Chez les buses : la couleur du plumage, la forme du bec sont variables - Chez les pinsons : la forme du bec est variable - Chez l’escargot des haies : on trouve des escargots à coquille jaune, d’autres à coquille brun-rose, et

d’autres à coquille à bandes. - Chez la phalène du bouleau : on trouve des paillons à ailes claires, d’autres à ailes brunes.

Notion de variant intraspécifique : au sein d’une population d’individus d’une même espèce apparaissent, au cours des générations successives, des variants, c'est-à-dire des individus présentant une variation sur un caractère. Ces variations apparaissent de façon aléatoire grâce aux mutations. En effet, une mutation entraîne un changement dans la séquence nucléotidique d’un gène pouvant être à l’origine de la modification de la structure de la protéine synthétisée et ainsi perturber la fonction biologique associée.

2) La sélection naturelle Exemple de la phalène du bouleau La phalène du bouleau est une espèce de papillon qui repose sur un arbre, le bouleau. Au 20

ème siècle, à Londres, des observations curieuses sont faites : on trouve de plus en plus de phalènes à ailes

brunes et non pas blanches. Alors qu’ailleurs, les phalènes sont essentiellement blanches. A Londres, les troncs de bouleau sont brunis par la pollution. Alors qu’ailleurs, les troncs sont blancs. La pollution liée à l’industrialisation semble liée à la sélection de phalènes brunes : sur tronc brun, les phalènes blanches sont plus facilement reconnues par les prédateurs et ne survivent que les phalènes brunes. Autre exemple : l’escargot des haies Les grives voient mieux les coquilles sans bandes que les coquilles à bandes : les bandes masquent la forme générale de l’escargot, ce qui trompe les grives. De plus, en forêt, sur sol sombre, les grives repèrent mieux les escargots à coquille claire. Il reste donc essentiellement les coquilles à bandes. Mais pourquoi les escargots jaunes ne disparaissent-ils pas ? C’est donc qu’il y a un autre facteur de sélection. On a fait des tests où on a soumis les escargots à des rayonnements variables : les individus à bandes sont plus sensibles à l’éclairement que les individus clairs : les escargots s’échauffent plus et ils meurent.

Bilan : facteurs de sélection de l’escargot à haie : - facteur biologique : grive - facteur physico-chimique : température Au sein d’une espèce, les individus porteurs d’une variation momentanément avantageuse dans les conditions du milieu vont donc se reproduire et laisser davantage de descendants à la génération suivante que ceux qui portent une autre variation. Si les conditions se maintiennent assez longtemps, la fréquence de cette variation dans la population va rapidement atteindre 100%, d’autant plus que la population de départ a un effectif réduit. Complément : http://www.cndp.fr/evolution-des-especes/a-la-recherche-des-parentes/page-single-videos-dvd/article/lescargot-des-haies.html

3) La transmission des caractères neutres ou dérive génétique Exemple : groupe sanguin ABO Le groupe sanguin ABO est sous contrôle du gène ABO, présent sur le chromosome 9. Il existe trois versions alléliques de ce gène : l’allèle a, l’allèle b, et l’allèle o. Dans la population mondiale, le pourcentage de personnes ayant le groupe sanguin B est moins important. L’allèle b est donc moins répandu que les allèles a et o. Et pourtant, aucun allèle ne confère d’avantage ou de désavantage sur les autres allèles.

Certaines variations de caractères ne confèrent ni avantage ni inconvénient à l’individu qui le porte. C'est-à-dire qu’elles n’affectent ni la survie ni la reproduction de l’individu. Ces variations vont donc se répandre dans la population de façon aléatoire. La fréquence de cette variation peut soit augmenter, soit stagner, soit diminuer. On parle de dérive génétique. La part du hasard est donc non négligeable dans le processus de l’évolution.

Pour en savoir plus sur la distribution du groupe B dans le monde : http://anthro.palomar.edu/vary/vary_3.htm

Sous l’effet de la pression du milieu (concurrence entre êtres vivants, prédation, parasitisme) et du hasard, la diversité des populations change au cours des générations. L’évolution est la transformation des populations qui résulte de ces différences de survie et du nombre de descendants.

II. La notion d’espèce et de spéciation

1) Evolution de la définition de l’espèce Le récit biblique est le point de départ obligé de toute réflexion sur la notion de l’espèce jusqu’à la

moitié du XIXème siècle. Dans l’Antiquité, Aristote (350 av-JC) est le premier à réfléchir sur la notion de l’espèce. Il caractérisait

l’espèce par l’identité de forme entre le géniteur et sa progéniture. Au XVIIIème siècle, en 1749, Buffon fonde sa définition de l’espèce se fonde sur le critère de la

reproduction : « on doit regarder comme la même espèce celle qui, au moyen de la copulation, se perpétue et conserve la similitude de cette espèce, et comme des espèces différentes celles qui, par les même moyens, ne peuvent rien produire ensemble. »

Au début du XIXème siècle, en 1809, Lamarck, auteur de la première théorie transformiste pense que les espèces varient sous l’influence des circonstances et du temps. Il définit donc l’espèce comme une collection d’individus semblables qui se reproduisent en donnant une descendance semblable aux géniteurs tant que les circonstances ne changent pas assez pour faire varier leurs habitudes, leur caractère et leur forme. En 1817, il revient sur la première définition qui consiste à dire qu’une espèce est une collection d’individus semblables et de même nature qui existent ».

Au milieu du XIXème siècle, Jordan Alexis affirme que l’espèce est immuable et fixe (l’espèce sous sa définition biblique). Pour Darwin et pour Lamarck, les espèces ont une existence « temporaire ».

Deux théories majeures s’opposent :

la théorie fixiste ou antiévolutionniste : l’espèce est naturelle, éternelle et immuable (définition biblique).

La théorie transformiste ou évolutionniste : l’espèce peut varier dans le temps Espèce :

Une première définition : ensemble de tous les organismes qui peuvent se reproduire. Mais il existe des hybrides entre deux individus de deux espèces différentes.

Une autre définition : ensemble de tous les organismes qui peuvent se reproduire et avoir des descendants féconds.

Mais cette définition a des limites. Elle ne s’applique pas toujours. En effet, il y a des exceptions. Par exemple : certains hybride végétaux peuvent acquérir une fécondité. Au cours de l’histoire des sciences, il a donc fallu affiner la définition d’espèce.

La définition actuelle d’espèce : ensemble isolé sur le plan reproductif et sur le plan génétique, unité d’évolution du monde vivant.

Barrières possibles entre espèces

exemples

Préférence écologique différente tatérille pygargue (terrain argileux) ≠ tatérille gracile (dunes de sable)

Période de reproduction différente féra (décembre) ≠ lavaret (janvier à mars)

Comportement sexuel différent amazone poudrée ≠ amazone à front jaune (femelle non réceptive à la parade)

Fécondation impossible renoncule âcre ≠ renoncule rampante

Descendance stérile triton marbré ≠ triton crêté

La diversité du vivant est en partie décrite comme une diversité d’espèces. La définition de l’espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés qui permettent d’apprécier le caractère plus ou moins distinct de deux populations (critères phénotypiques, interfécondité etc). Le concept d’espèce s’est modifié au cours de l’histoire de la biologie.

Une espèce peut être considérée comme une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population d’individus identifiée comme constituant une espèce n’est définie que durant un laps de temps fini. On dit qu’une espèce disparaît si l’ensemble des individus concernés disparaît ou cesse d’être isolé génétiquement. Une espèce supplémentaire est définie si un nouvel ensemble s’individualise.

2) L'apparition de nouvelles espèces ou spéciation Exemple des pinsons de Darwin Quand Charles Darwin visita les îles Galapagos, il nota la présence de différentes espèces de pinsons qui avaient l’air semblables à l’exception de leur bec. Les pinsons vivant au sol ont un bec large et robuste, ceux vivant sur les cactus ont un bec long et mince. D’autres ont un bec menu et pointu, exprimant ainsi leur différence dans leur régime alimentaire. Darwin émit l’hypothèse que tous ces pinsons partageaient un ancêtre commun qui avait migré sur les îles. Les plus proches parents connus sont sur le continent en Amérique du Sud, et le cas des pinsons de Darwin est devenu depuis l’exemple classique de sélection naturelle ayant conduit à l’évolution d’une variété de formes adaptées à différentes niches écologiques à partir d’un même ancêtre (spéciation).

D’après http://svt.ac-creteil.fr/

Spéciation : l’espèce inscrite dans le temps D’après compilations diverses dont : http://www.bio.georgiasouthern.edu; Guide critique de l’évolution – G. Lecointre –Ed. Belin et S. Debiève in BDS SVT Dijon

Le vivant peut être comparé à un fleuve. Chaque bras qui se sépare correspond à une portion de la population qui diverge à cause d’obstacle physique (isolement géographique), chimique ou biologique (sans isolement géographique). Cet isolement conduit à un isolement génétique puis reproducteur. De part et d’autre du point de divergence, les individus : Ne peuvent plus se rencontrer Peuvent se rencontrer mais ne se reconnaissent plus comme partenaires sexuels Peuvent se croiser mais produire une descendance stérile On dira alors que les individus qui constituent cette portion font partis d’une nouvelle espèce dont l’apparition se trouve au point de divergence et la disparition au prochain point de divergence ou à une extinction. On parle de spéciation. Une espèce peut être considérée comme une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population d'individus identifiée comme constituant une espèce n'est définie que durant un laps de temps fini. On dit qu'une espèce disparaît si l'ensemble des individus concernés disparaît ou cesse d'être isolé génétiquement. Une espèce supplémentaire est définie si un nouvel ensemble s'individualise.

Conclusion : Le concept d’espèce est indispensable pour décrire le monde vivant et pourtant ce concept est de nature très délicate. Au sein d’une espèce, des populations, au cours des générations, peuvent se transformer et l’évolution est le résultat des différences de survie et du nombre de descendants soumis à la pression du milieu et du hasard. L’Homme peut être regardé, sur le plan évolutif, comme toute autre espèce. Il a une histoire évolutive et est en perpétuelle évolution.

Espèce 1 ancestrale

Espèce 2

Espèce 4

Espèce 3

Espèce 5

Espèce 7

Espèce 6

Génération

Individu

Croisement et descendance du croisement

Hybride stérile

S : spéciation S

Extinction

S

S

S

S S

Sortie MNHN - Atelier 1 – Classer des êtres vivants dans la galerie d’anatomie comparée CORRECTION

PARTIE 1 : Comparer les squelettes d’hominoïdes* afin de replacer l’Homme au sein des primates. *hominoïdes : correspond au groupe des Primates dépourvus de queues Différences anatomiques entre les différents hominoïdes et l’Homme.

Etre vivant Caractère Chimpanzé Humain

Bassin Court Large

Long Etroit

Volume crânien Petit Grand

Forme de la face Développée, face prognathe Réduite, face rétrognathe

Bourrelet sus-orbitaire Présents Absents

Longueur des membres antérieurs

Longs Courts

Longueur des membres postérieurs

Courts Longs

Pouces opposables membres inférieurs

Oui Oui

Courbures de la colonne 1 4

Position du trou occipital Reculé Avancé

PARTIE 2 : Observer des caractères supposés homologues ; visualiser sur un arbre phylogénétique leur histoire évolutive et les relations de parenté entre les taxons.

Les innovations évolutives :