thème : génétique et évolution€¦ · thème : génétique et évolution problématique: •...
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Chapitre:Deladiversificationdesêtresvivantsà
l’évolutiondelabiodiversité
Thème:Génétiqueetévolution
problématique:• Quelsmécanismesévolutifssontàl'origined'unemodificationdespopulationsaucoursdesgénérations?
• Commentdéfinir« l’espèce »?
unepopulation:• Individusvivantaumêmeendroitaumêmemomentpouvantsereproduireentreeux.
• Touslesindividusnesontpasidentiques!
1. Lesmodificationssousl’effetduhasardCf.doc.p.65
⇒ « Accidents génétiques »sontaléatoire:- Mutations,- Duplicationsgénique,- Transfertshorizontaux
⇒ Perturbations« écologiques »majeuressontaléatoires(incendie,éruptionvolcanique,météorite…)– Exdisparitiondesdinosaures:Crisebiologiquequilibèredesnichesécologiquesquiserontoccupéesparlesespècessurvivantes
I.Mécanismesévolutifsetévolutiondelabiodiversité
=>Ladérivegénétique=modificationaléatoiredelafréquenced’unallèledansunepopulationaucoursdutemps.
Ladérivegénétiqueestd’autantplusfortequelapopulationestpetite
Pertedediversitéd’autantplusvitequelapopulationestpetite
=>Dérivegénétiqueeteffetdefondation
• Lorsd’unemigration,lesémigrantemportentunéchantillonaléatoiredesallèlesdelapopulation.
=>Lafréquencedesallèlesdanslanouvellepopulationseradifférentequedanslapopulationinitiale=EFFETFONDATEUR(formededérivegénétiqueparticulière)
Exemplededérivegénétiquedansunepopulationd’éléphantdoc.3p.67
- RéductionmassivepopulationAddoen1920=>EFFETFONDATEUR
- Populationtrèspetite=>dérivegénétiqueimportante!
- 2007fréquencedeséléphantssansdéfensestrèsélevée
- Ladiversitégénétiqueestreprésentéparlenombred’allèlespour2locusdans3populationsdifférentes.
- PopulationAddon’aque2allèlespourlelocusLA4et1allèlepourlelocusLA5
=>Ilyapertedediversitégénétiquesousl’effetdeladérivegénétique.
Bilan
• Lehasardpeutêtreàl'origined'unediversitébiologique(mutations,duplicationsgéniques,brassagesméiotiques,polyploïdie...)maisilinflueégalementsursondevenir.
• La dérivegénétiqueestunevariationaléatoiredelafréquencedesallèlesaucoursdutempsdansunepopulation.Elleestd'autantplusmarquéequel'effectifestfaibleetcontribueàéloignerdespopulationsd'unemêmeespèce.
2. Lesmodificationssousl’effetdel’environnementCf.doc.p.64
• ExempledesélectionnaturelledesPhalènedebouleau
• Enfonctiondescaractéristiquesdel’environnement,lasurvieetlareproductiondesdeuxformesdephalènen’estpaslamême.
⇒Environnementetprédateurssontdespressionsdesélection=>évolutiondespopulations.
⇒Lasélectionnaturellecorrespondàunevariationnonaléatoiredelafréquencedesallèlesauseind’unepopulationsousl’effetdumilieudevie.
⇒Lafréquencedesallèlesquiconfèrentunavantagereproductiftendàaugmenterdansunepopulation.
• ExempledesélectionnaturelledeséléphantssansdéfensesDoc.2p.66– Lecaractère« sansdéfense »esthéritable– Lesdéfensesconfèrentunavantagepr larecherchedenourritureetpourlareproduction
⇒lasélectionnaturellefavoriselecaractère« défense »danslapopulationd’éléphant.
– 1900-1989:Nouvellepressiondesélection=commerced’ivoirequifavoriselasélectionducaractère« sansdéfense »danslapopulation
Bilan:• LeconceptdesélectionnaturelledéveloppéparCharlesDarwinrepose
surtroisobservations:- Auseind'unepopulation,lesindividusprésententunevariabilité- Certainscaractèressonttransmisdegénérationengénération- Lavariabilitépeutêtrecorréléeàunevariationdusuccès
reproducteur.
• Uncaractèrequipermetàunindividudesurvivreetdesereproduiremieuxques'ilenétaitdépourvuestuneadaptation.
• Seuleslesinnovationsgénétiquesquiaffectentlescellulesgerminalespeuventavoirunimpactévolutif.
• Lesinnovationsgénétiquessontsoumisesaucribledel'environnement.• Aunmomentdonné,dansunmilieudonné,certainesinnovations
génétiquespeuventapporterunavantagesélectifauxindividusquilesportent:ellesontalorsuneprobabilitéplusgrandedeserépandredanslapopulation.
II.Espècesetspéciation
1. Lanotiond’espèce:UnconceptquiévolueDoc.1p.68« Uneespce estunensembled'individus qui
engendrent,parreproduction,d'autresindividussemblablesàeux-mêmes....Nouscomptonsaujourd'huiautantd'espècesqu'ilyaeuaucommencementdeformesdiversescréées. »
Carlvon Linné,1736
« Lesvariations quelquefaiblesqu'ellessoientetdequelquecausequ'ellesproviennent, tendentàpréserverlesindividus d'uneespèceetsetransmettentordinairement àleurdescendance,pourvuqu'ellessoientutilesàcesindividusdansleursrapportsinfinimentcomplexesaveclesautresêtresorganisésetaveclanatureextérieure »
CharlesDarwin,1859
Ø Jusqu'auXIXesièclel'espèceétaitconçuecommeuneentitéstableetimmuable:c'estlefixisme.Toutevariationparrapportautypederéférenceestconsidéréecommeuneanomalie.
ØAlafinduXIX,unnouveaucourantdepenséeestné:l'évolutionnisme.Lavariabilitén'estplusconsidéréecommeuneanomaliemaiscommeunmoteurdel'évolution.
• Ilfauttrouverdescritèresquimontrentqu’unensembled’individuappartientàunecommunautédereproductionayantunehistoireévolutivecommune:– Critèresderessemblanceouphénétique– Critèresbiologiquesoud’interfécondité– Critèresgénétiquesoumoléculaires– Critèresécologiques
2. Commentdéfiniruneespèce?Doc.3p.69
Critèresphénetiques:• reposentsurdesressemblancesmorphologiques :Deuxindividusquiseressemblentappartiennentàlamêmeespèce ;end’autrestermesdeuxindividusd’unemêmeespèceseressemblentplusentreeuxqu’ilsneressemblentauxindividusd’uneautreespèce.
ü Limites: l’existenced’unegrandevariabilitédesindividusdanscertainesespèces,parexemplelescasdedimorphismesexuel conduitparfoisàdesgroupementerronésouaucontraireàdesdistinctionsinjustifiées.
Deslimitesaucritèrederessemblance:laconvergencedeforme
Unelimiteaucritèrederessemblance:uncasdedimorphismesexuel
Critèrebiologiqueou critèred'interfécondité• C’estErnstMayr quien1942proposecequ’onappelleaujourd’huiladéfinitionbiologiquedel’espèce :« Uneespèceestunepopulationouunensembledepopulationsdontlesindividuspeuventeffectivement oupotentiellementsereproduireentreeuxetengendrerunedescendanceviableetféconde,dansdesconditionsnaturelles. ».
ü Limite:iln'estpastoujoursvérifiable(casdesfossilesparexemple)etcertaines"espèces"encoretrèsprocheslesunesdesautrespeuventsecroiseretavoirdesdescendantsfertiles!
critèregénétique• L’analysedel’ADNpeutrévélerl’existencedefluxdegènesentredespopulations,indicateursdereproduction.
ü Limite:invérifiablepourlaplupartdesfossilesetinaccessibleendehorsdulabo
ü deuxpopulationsquise côtoientmaisn'échangentplusdegènesappartiennentàdeuxespècesdistinctes.
Critèreécologique:• deuxindividusdelamêmeespècepartagentlamêmenicheécologique(lieudevie,nourriture...)
• Àl’inversedeuxindividuquin’ontpaslamêmepériodedereproductionouquioccupentdesmilieuxdifférents,nepeuventpassereproduireetappartiennentsansdouteàdesespècesdifférentes.
3.Laspéciation
• Uneespèceesttemporaireetpeutdoncêtredéfiniecommeunepopulationd’individussuffisammentisolésdesautrespopulations :
=>Ellen’existequedurantuneduréedetempsfinie.
• Uneespècedisparaît– sil’ensembledesindividusconcernésdisparaît :Onparled’extinction
– oubiensiellecessed’êtreisoléegénétiquement
• Uneespèceapparaît– siunnouvelleensembles’individualise,uneespècesupplémentaireappariât
=>onparlealorsdespéciation
a.Laspéciationavecisolementgéographique
ExempledespapillonsZerynthia doc.p702espècesjumelles(morphologiquementtrèssimilairesmaisquinepeuventsereproduire)
espèceancestrale=>isolementgéographiquede2populations=>isolementreproducteur=>isolementgénétique=>2espècesjumelles
ØDeuxpopulationsd'unemêmeespècepeuventseretrouverisoléespardesbarrièresgéographiques(unglacier,unevallée,uncontinent,unocéan...)etévoluerindépendammentsousl'effetdelasélectionnaturelleetdeladérivegénétique.
Ø Silesdifférencesdeviennenttellesque,mêmeréuniesànouveau,ellesnesontplusinterfécondes;ellesformentalorsdeuxespècesdistinctes.
b.Laspéciationsansisolementgéographique(p.71)
ØDansunepopulationd'unemêmeespèce,ilarriveparfoisquelescaractères"intermédiaires"soientdéfavorisés.
Ø Lasélectionnaturellevaalorsfavoriserlesformesextrêmesquivontavoirtendanceàsereproduireentreelles.
ØAvecletemps,lesdifférencesvonts'accumulerjusqu'aujouroùl'isolementreproducteurestatteint:denouvellesespècesseserontforméessansavoirétéisoléesgéographiquement.
Conceptducritèred’interfécondité
Leconceptreproductifdel'espèceestapparuen1919lorsquelegénéticienaméricainAlfredH.Sturtevant,croisantdeslignéesmutantesdelamoucheDrosophilamelanogaster,constataqu'ilneparvenaitpasàcroisercertaineslignéesentreelles.Leslignéesserépartissaientendeuxlotsmutuellementinterstériles.Ilavaitlàdeuxespècesdedrosophilesqu'ilnepouvaitidentifierqueparcroisement. Eneffet,lanouvelleespèceétaitidentiqueàl'autre,àl'exceptiondedifférencesmicroscopiquesdespiècesgénitalesdesmâles,visiblesseulementàlaloupe.IlappelacettedeuxièmeespèceDrosophila simulans ("l'imitatrice").• Lanotiond’espècejumelle"étaitnée.Ellemontraitquedeux
espècesétaientavanttoutdes"poolsgéniques"distincts,commelegénéraliseralezoologisteaméricainErnstMayr vers1940.
Remarque
Une"sous-espèce"estuneracegéographique,c'estàdireunensembledepopulationslocalesoccupantunesubdivisiongéographiquedel’espèce,etdifférantmorphologiquementdesautrespopulationsdel’espèce.
Exemplesdesujetsdesynthèse
• Labiodiversité résultenotammentdelasurviedifférentielledesorganismesdansleurenvironnement.Cettesurvieestlaconséquencepourpartiedeladiversitégénétiquedesorganismes.
=>Présentezl’ensembledesprocessusàl’origine d’unediversificationgénétiqueduvivant,aussibiendansladiversificationdesespècesquedesindividus auseindesespèces.Votreexposé,structuré, comporterauneintroduction, undéveloppement etuneconclusion.Ils’appuierasurlaplantecultivéedevotrechoix.Lesmécanismesdesélectionnaturelle,dedérivegénétiqueetdespéciationnesontpasattendus.
• Ladiversitéduvivantestenpartiedécritecommeunediversitéd’espèces.Cettebiodiversitévarieaucoursdutemps.
Aprèsavoirdéfini cequ’estuneespèce,vousprésenterezquelquesmécanismespermettantl’apparitionouladisparitiondecelle-ci.Votreexposédevraêtrestructuréparuneintroduction, undéveloppement etuneconclusion.
• Montrezquelabiodiversitéestuneétapedel’évolutiondesespècesrésultantdedifférentsmécanismesdediversificationdespopulations