Chapitre 3
publicité
Chapitre 3 : DIVERSIFICATION DU VIVANT ET EVOLUTION DE LA BIODIVERSITE Au sein d’une espèce, les populations comprennent des individus divers, qui diffèrent par leurs allèles et leurs caractères. L’évolution de la diversité des populations au cours du temps peut conduire à émergence ou à la disparition d’espèces. Quelles sont les modalités d’apparition et de disparition d’une espèce ? Comment peut-on définir une espèce ? I/L’évolution des populations dans le temps La biodiversité telle qu’elle est observée à un moment donnée n’est qu’une étape transitoire de l’évolution. Quels mécanismes évolutifs sont à l’origine d’une modification des populations au cours des générations 1) La sélection naturelle, une modification sous l’effet de l’environnement : Exemple : la Phalène du Bouleau (Atelier 1 TP 11) La fréquence des phalènes du bouleau de couleur claire ou foncée varie en fonction des caractéristiques l’environnement. Dans les régions où les arbres sont cou- verts de lichens clairs, les phalènes claires sont moins repérées par les prédateurs ; elles ont alors une durée de vie plus longue et une descendance plus importante. En conséquence, leur fréquence augmente, alors que la fréquence des formes foncées diminue (pour les raisons inverses). Dans les régions où les arbres présentent une écorce foncée, les phalènes foncées sont moins repérées par les prédateurs ; elles ont une durée de vie plus longue et par conséquent une descendance plus importante. Leur fréquence augmente, alors que celle des formes claires diminue. Ainsi, en fonction des caractéristiques de l’environnement, la survie et la reproduction des deux formes de phalène n’est pas la même : cela se traduit par des différences de la fréquence de ces deux formes. La sélection naturelle est un mécanisme qui se produit si les trois conditions citées sont réunies : – Il existe une variation entre les individus : les phalènes peuvent être claires ou sombres. – Ces variations sont héritables : la couleur des phalènes est déterminée génétiquement. – Ces variations sont corrélées à une variation du succès reproducteur : en fonction des conditions environnementales, les phalènes des deux formes ont une survie et une reproduction différentielles. 2) la dérive génétique, une modification sous l’effet du hasard (atelier 3 TP11) Animation interactive : jouons avec Lecointre http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/Derive_genetique_V3.swf La dérive génétique est un mécanisme aléatoire qui va modifier la fréquence des allèles d’un gène dans la population en l’augmentant ou en la diminuant. L’effet de taille de la population est particulièrement visible lorsqu’un faible groupe d’individus d’une espèce va coloniser un autre milieu. Plus la taille de la population est faible, plus la dérive est rapide. A plus ou moins long terme la dérive génétique va entrainer une diminution de la variabilité génétique (voir ci-après). Figure A Figure B Figure A : Pour une population originelle comprenant 10 individus diploïdes, la simulation par ordinateur montre que les allèles du gène vont rapidement disparaître (fréquence égale à 0) ou bien être fixés (fréquence égale à 1), Figure B : Avec 1000 individus dans la population originelle, les 10 exemples de simulations montrent que les fréquences de l’allèle étudié varient relativement faiblement d’une génération à l’autre. On se rend compte que la fréquence allélique au bout de 140 générations tend vers la fréquence initiale et donc reste équilibrée. alors qu’à l’origine tous ont une De manière générale, plus la population va être de taille fréquence de 0,5. L’amplitude des importante moins le risque de disparition de certains changements de fréquence d'une allèles va être élevé. On va plutôt tendre vers un génération à l'autre est alors très équilibre des fréquences alléliques et génotypiques (tel grande. que cela est prédit par la loi de Hardy-Weinberg) II/ De l’évolution des populations à l’évolution des espèces Sous l’effet de la pression du milieu, de la concurrence entre êtres vivants et du hasard, la diversité des populations change au cours du temps. Comment relier l’évolution des populations à l’apparition et à la disparition des espèces qui marque l’histoire du vivant ? 1) Evolution des populations et reproductions : exemple des pinsons des Galápagos (voir TD ) La distribution géographique actuelle des espèces est révélatrice de leur histoire. Ainsi, les espèces d'animaux qui ressemblent le plus à celles des îles Galápagos sont des espèces vivant en Équateur, la terre ferme la plus proche, à environ 1000 Km. Cette distribution géographique suggère fortement que des espèces de l'Équateur ont émigré jusqu'aux Galápagos et s'y sont transformées sous des conditions légèrement différentes. Ces distributions géographiques selon lesquelles les espèces qui se ressemblent se rassemblent indiquent que ces dernières ont évolué à partir d'ancêtres communs ayant émergé à un endroit particulier. Les 13 espèces identifiées (14 aujourd’hui) dans l’archipel des Galápagos auraient pour origine un pinson continental migrant. La distribution des populations dans les différentes îles, aux conditions écologiques très différentes, auraient fini par modifier suffisamment la structure génétique des populations pour entraîner l’apparition de nouvelles espèces. La pression de sélection du milieu s’est exercée via l’adaptation aux ressources alimentaires, accentuée par la compétition entre les espèces. 2) La spéciation Exemple de spéciation chez les populations de salamandres d’Amérique du nord (atelier 4 TP 11) https://sites.google.com/site/termscientifiquebogota/tp-6-1 La spéciation est la formation de nouvelles espèces suite à l'isolement des pools génétiques de populations. Il existe trois formes de spéciation. *La spéciation allopatrique (isolement géographique) (page 70) L'isolement géographique se produit lorsqu’une espèce se sépare en deux populations isolées d’un point de vue reproducteur qui s’éloignent génétiquement par la suite. Si les deux populations séparées se retrouvent en contact, elles ne peuvent plus se reproduire entre elles, et deux nouvelles espèces apparaissent. *La spéciation sympatrique (sans isolement géographique, p. 71) se produit lorsque deux espèces apparentées peuvent cohabiter dans un même environnement et être isolées du point de vue de la reproduction. III/ La notion d’espèce Evolution du concept au cours du temps et critères opérationnels. Doc. 1 à 3, p. 69 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 typologiques (ressemblances), biologiques (interfécondité), génétiques (flux génétiques et structure génétique), écologiques (partage d’une niche écologique) et phylogénique (inscription dans une filiation). 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. La notion d’espèce est donc placée dans un contexte dynamique évolutif. Complétez le schéma ci-dessous: encadrez les espèces, situez les évènements de spéciation, extinction. Légendez le schéma en utilisant le texte joint : Une espèce est un ensemble d’individus pouvant se reproduire et donnant au fil des générations, une descendance fertile. Lorsque des individus ne peuvent plus se reproduire entre eux pour diverses raisons (géographique, écologiques, comportementales…) il y a isolement reproductif, les échanges génétiques liés à la reproduction cessent. La cause en est une trop grande divergence entre 2 populations : accumulations de différences isolement génétique.
