Les modifications de populations au cours du temps

TP 5 : EVOLUTION DE LA BIODIVERSITE- LES MODIFICATIONS DE POPULATIONS AU COURS DU TEMPS
Mise en situation et recherche à mener
Les mécanismes de diversification des êtres vivants créent de la diversité. Au sein d’une espèce, les populations sont ainsi constituées
d’individus qui diffèrent par leurs allèles et leurs caractères. L’évolution de la diversité des populations au cours du temps peut conduire à
l’émergence ou à la disparition d’espèces.
On se propose de déterminer les mécanismes permettant l’évolution de la biodiversité.
Ressources
Matériel :
- Dans une population, tous les allèles d’un même gène ne sont pas représentés avec la même fréquence.
- La dérive génétique est une modification aléatoire (au hasard) de la fréquence des allèles au cours du
temps. Elle se produit de façon plus marquée lorsque l’effectif de la population est faible. Elle conduit à la
disparition de certains allèles.
- La sélection naturelle est une variation non aléatoire de la fréquence des allèles. Dans un milieu donné
certains allèles confèrent un avantage aux individus qui les portent, ils ont plus de chance de se reproduire.
- Matériel : logiciel Evolution allélique
permettant de suivre l’évolution
de la
fréquence d’un allèle au cours de plusieurs
générations, soit du fait de la dérive génétique,
soit en fonction des avantages sélectifs qu’ils
confèrent; grâce au programme mathématique
de Kent Holsinger
- Un allèle neutre est un allèle dont la fréquence n’est pas soumise à la sélection naturelle.
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème
1)
En utilisant les données des documents fournis :
- proposer une hypothèse quant à l’origine des différences génétiques constatées entre les
deux populations de lion.
- proposer une hypothèse quant à la différence de fréquence de l’allèle S dans certaines
régions d’Afrique par rapport au reste du monde.
2) Proposer une démarche d’investigation visant à valider vos deux hypothèses.
Appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet.
Exigences
- Saisie correcte des données
- Formulation de l’hypothèse
- Proposer une démarche en relation avec le problème.
- Utilisation d’un vocabulaire scientifique adapté
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
3) Tester vos deux hypothèses en utilisant les fonctionnalités du logiciel « Evolution allélique » :
- choisir le module « dérive génétique », modéliser l’évolution de la fréquence de deux allèles d’un
même gène dans chacune des populations de lion.
- choisir le module « sélection naturelle » et modéliser l’évolution de l’allèle S dans une population
africaine où sévit le paludisme et dans une population peuplant le reste du monde.
- Saisie et compréhension correcte des données
- Utilisation correcte du logiciel
- Effectif de population compris entre 10 et 10000
- Affecter une valeur sélective correcte à chaque
génotype
Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
4) Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer.
- Légender les courbes obtenues
- Titre des graphiques
Appeler le professeur pour vérification de votre production.
Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
5) Exploiter les résultats afin de :
- Justifier l’expression de « dérive génétique » donnée à l’évolution de la fréquence d’un allèle
- Cohérence de la déduction avec les informations
sélectivement neutre.
et avec le problème.
- Indiquer l’influence de l’effectif de la population dans la dérive génétique.
- Présenter le rôle de la sélection naturelle en tant que mécanisme modifiant les populations au fil du
temps.
6) En vous aidant du document 5, expliquer le processus d’apparition de nouvelles espèces (=
spéciation).
7) A l’aide d’un schéma, présentez les mécanismes pouvant modifier la diversité des populations au
cours des générations.
- Titre, légendes
Protocole d’utilisation du logiciel « évolution »
La première page correspond à la modélisation de la sélection naturelle, en bas à droite cliquez sur « basculer
vers l’écran dérive génétique »
Simuler l’évolution de la fréquence d’un allèle soumis à la dérive génétique
Identifier le ou les paramètres opportuns à modifier
-fréquence initiale de l’allèle
-nombre de générations
-Effectif de la population
Réaliser des simulations (important : lancer plusieurs simulations pour le même paramètre testé)
Simuler l’évolution de la fréquence d’un allèle soumis à la sélection naturelle
En bas à droite cliquez sur « basculer vers l’écran sélection naturelle »
Faites varier la fréquence initiale et les valeurs sélectives (A//A est le génotype favorisé donc il doit avoir une
valeur sélective supérieure aux autres génotypes)
A chaque fois penser à « lancer la simulation » pour obtenir une courbe