II.1 Histoire évolutive des populationsA) La sélection naturelleB) La dérive génétique

II.2 Les mécanismes évolutifs de la spéciationA)La notion d’espèce

B) les espèces se forment (la spéciation) et disparaissent au cours du temps

CHAP II Les processus évolutifs à l’origine de la biodiversité

http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/Derive_genetique_V3.swf

La biodiversité (biologie + diversité) représente la diversité des êtres vivants et des écosystèmes à toutes les échelles: la

faune, la flore, les bactéries, les milieux, les populations, les espèces, les gènes… Cette définition intègre les interactions entre

les organismes et leurs milieux de vie.

Vu que la diversification des êtres vivants (biodiversité) est le résultat:

> D’une répartition aléatoire des allèles lors de la formation des gamètes et par le jeu de la fécondation…

> D’une modification des génomes… > D’associations entre différents organismes…

> De la transmission de comportements…Quels sont les mécanismes évolutifs qui agissent et qui

modifient cette biodiversité au cours du temps ?

II.1 Histoire évolutive des populationsou comment des populations d’individus d’une même espèce

peuvent évoluer au cours du temps ? C’est un fait scientifique… la biodiversité attendue à partir des mécanismes génétiques ou non est souvent moindre que la biodiversité observée dans la nature, c’est donc qu’il existe des mécanismes qui modifient cette diversité et qui sélectionnent les innovations génétiques mises en place…

A) La sélection naturelle

Nous allons travailler à l’échelle des populations… Qu’est ce qu’une population ? Une population est un ensemble d’individus d’une même espèce (possédant donc les mêmes gènes) mais qui vivent et se reproduisent plus fréquemment entre eux. Ainsi, la fréquence de certains caractères et donc allèles portés peut varier d’une population à une autre

Dans cette espèce de coccinelles, il existe icides populations d’individus qui se caractérisent par une différence de caractère « couleur du corps  ». Les individus de même couleur (couleur foncée par exemple) peuvent préférentiellement se reproduire entre eux, alors l’allèle « couleur marron foncé » sera plus fréquent dans cette population. Sachant que le gène « couleur du corps » existe pour tous les individus de toutes les populations

Etude d’un exemple: l’évolution des populations de papillons « Phalènes du bouleau » au cours du temps et en fonction de leur environnement.Doc p.56-57

Les conditions du milieu (présence de lichens et prédation) agissent sur la fréquence des allèles d’une population. L’apparition d’une mutation et satransmission par la reproduction sont source de variabilité génétique dans un population. La pressionsélective du milieu favorise la transmission des allèlesles mieux adaptés: ce qui modifie les populations dansle temps.

Commentaires: Les populations présentent une grande diversité

génétique (nombreux allèles d’un gène pour cause de mutation hasardeuse)

La « génétique » d’une population peut être modifiée par la sélection naturelle

(sous l’effet de la pression ou conditions du milieu mais aussi de la compétition avec d’autres individus)

Ainsi certains individus survivent et se reproduisent mieux que d’autres (adaptation).

Les allèles qu’ils portent sont donc préférentiellement transmis à la génération suivante.

La sélection naturelle est un mécanisme dirigé, source d’évolution biologique.

Doc 3 p.59 ou activité logicielJouer sur la page: http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/Derive_genetique_V3.swf

Q. Identifier le mécanisme qui conduit à une modification des populations au cours du temps (donc de la fréquence des allèles)

On observe que si la pression du milieu n’intervient pas, la composition génétique (fréquence des allèles) des populations peut se modifier de façon aléatoire de génération en génération. Ainsi: lors de la reproduction, il y a un « tirage au sort » aléatoire des gamètes (avec leurs allèles). Au fil des génération, certains allèles (en fréquence)

s’imposent de façon complètement aléatoire: c’est la dérive génétique = une évolution sous l’effet du hasard (d’autant plus forte que la population initiale est petite)

NB: L’effectif et l’avantage sélectif d’un allèle sont deux facteurs qui influent sur cette dérive.NB: le hasard peut intervenir à un niveau plus global, lors d’événements majeurs (activités volcaniques intenses, chutes météorites, bouleversements climatiques…) qui modifient profondément la biodiversité

B) La dérive génétique

Exercice d’application avec le doc 3 p.59

Paramétrer votre logiciel avec les données du livre doc 3 p.59, concernant les allèles BW et BW75 et lancer la simulation sur une dizaine de générations

La dérive génétique est d’autant plus forte que la population initiale est petite

Modélisation de la dérive génétique« effet fondateur »

TP é

léph

ants

…

BILANSous l'effet de la sélection naturelle (pression

du milieu) , de la concurrence entre êtres vivants et du hasard :dérive génétique, la

diversité des populations change au cours des générations.

L'évolution : c’est la transformation des populations qui résulte de ces différences de

survie et du nombre de descendants

II.2 Les mécanismes évolutifs de la spéciationLa biodiversité se caractérise principalement par une diversité d’espèces… Mais qu’est qu’une espèce et comment les espèces évoluent-elles au cours des temps ?

A) La notion d’espèce

Q1. et Q2.p60

Q3.p60

Q4.p60

Q4.p60

Les 2 variétés de drosophiles sont d’espèces différentes, car leur croisement ne donne pas de descendant fertiles. de plus il existe des différences morphologiques.

Les hybrides peuvent posséder des caractères nouveaux, certains sont fertiles et d’autres restent stériles (impossible donc de propager leur génétique)/ Hybrides = espèce ?

Les 3 populations de Chrysoperles ne peuvent se reproduire entreelles, car leur mode de communication (chant) est différent. Cespopulations se retrouvent isolées = isolement reproductif : ce sont des espèces différentes (ne sont plus interfécondes)

Une espèce: ensemble d’individus interféconds (isolés géographiquementet génétiquement des autres espèces = critère biologique) et qui se ressemblent = critère typologique.

B) les espèces se forment (la spéciation) et disparaissent au cours du tempsNous savons qu’une espèce est une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Nous savons également que dans l’histoire de la Terre, des espècesse sont succéder. Comment se modifie le nombre d’espèces au cours du temps ?

Question: à partir d’une exploitation raisonnée des doc 1 p.62,argumenter le fait que A.zaliosus est une nouvelle espèce apparue dans le lac Apoyo et proposer une explication à cette apparition d’espèce. Doc 1a: A.Zalious est une espèce qui ne vit que dans le lac Apoyo (espèce plus récente) alors que Amphilophorus se retrouve dans d’autres lacs de la région. Morphologiquement les 2 espèces se ressemblent: origine commune. Doc 1b: compte tenu du régime alimentaire, les 2 espèces ne vivent pas dans lamême zone: isolement géographique puis reproductif et génétique.Doc 1c : du point de vu phylogénétique: ce sont bien 2 espèces qui partagent un ancêtre commun exclusif (argument génétique) : origine commune, mais 2 espèces différentes.

Apparition d’une nouvelle espèce ou spéciation: Une nouvelle espèce peut apparaître quand une population d’individus s’individualise et s’isole géographiquement. Cette population évolue génétiquement (mutations…)dans son environnement jusqu’à l’isolement reproductif avec sa population d’origine.

Exemples d’isolement géographique (entre autres): doc 2 p.63: changements climatiques et présence de glaciers entre 2 populations.Mais aussi: des variations du niveaux des mer, tectonique des plaques (chaîne de montagnes, océanisation…)

Disparition d’espècesQ4.p62 avec doc 3p.63

La disparition du Dodo sur l’île Maurice est une des conséquences de l’introduction(par l’Homme) de nouvelles espèces prédatrices de l’oiseau. Egalement les modifications de leur environnement sont une autre cause de leur disparition.

Une espèce disparaît quand les individus qui la compose disparaissent ou qu’ils ne sont plus isolés génétiquement (population initiale se reconstituant).Une espèce est donc définie dans un temps limité.

Apparition d’une espècepar isolement géographique,reproductif et génétique (+mutations)

Apparition d’une nouvelle espèceau sein d’une espèce préexistante,puis isolement reproductif et génétique.

Les cas de spéciations

Modèle de représentation de la spéciation et de l’extinction des espèces

NB: Une partie d’une population d’origine se trouve isolée de l'autre (distance ou séparation géographique). Les deux groupe se trouvent dans des environnements différents durant une très longue période. Chacune évolue ou s'adapte en fonction de leur propre environnement. Des variations sur une courte durée ne provoque que des petites différences entre les deux populations... mais par accumulation avec le temps, ces différences prennent suffisamment d'importance pour séparer les deux populations en deux espèces distinctes... et même séparer ces deux populations de la population originale (spéciation à distance et sur la durée).

Compléter ce schéma avec les termes suivants : un individu - un croisement - spéciation (une nouvelle espèce) – une espèce – extinction ou disparition – Population isolée (à long terme) géographiquement puis génétiquement – individus qui ne se reconnaissent plus comme partenaires sexuels et plus de descendance fertile (divergence)

Exercices d’application:

QCM 2 p.68

EX 4 p.68

EX 6 p.69

EX7 p.70

Exercices d’application:

QCM 2 p.68

EX 4 p.68

EX 6 p.69

EX7 p.70