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LA SPÉCIATION ET LES
SIGNES DE L'ÉVOLUTION
Gilles Bourbonnais
Cégep de Sainte-Foy
3. LA SPÉCIATION ET LE CONCEPT D'ESPÈCE (456)
Spéciation = formation d'une nouvelle espèce à partir
d'une espèce ancestrale
Mode le plus fréquent = cladogenèse
==> Diversité biologique
Qu'est-ce qu'une espèce?
Définition la plus couramment utilisée:
Population ou groupes de populations dont les
membres peuvent se reproduire entre eux dans la
nature
DONC = groupes d'individus qui s'échangent des
gènes
Problèmes d'application de cette définition:
• Organismes à reproduction non sexuée.
• Difficulté de vérifier en pratique l'interfécondité.
• Cas limites (souris p. 459)
Il peut y avoir spéciation s'il y a isolement génétique :
barrière qui empêche un groupe d'individus de se
reproduire avec le reste de la population.
Le groupe isolé peut diverger génétiquement au point de
ne plus pouvoir se reproduire avec le reste de la
population = nouvelle espèce.
• Dérive génétique
• Mutations nouvelles
• Sélection différente
L'espèce ancestrale A donne
naissance aux espèces B, C
et D (Campbell, p. 464)
Si le phénomène se produit
en peu de temps = radiation
adaptative
La radiation adaptative est
fréquente après un
bouleversement important
(après la catastrophe
responsable de l'extinction
des dinosaures, par
exemple).
Campbell 487-488
Isolement peut être causé par:
Barrières géographiques
• Formation d'îles
• Chaîne de
montagne
• Glacier
• Désert
• Lacs isolés
• Etc.
Barrières biologiques
Barrières biologiques
Isolement écologique : une partie d'une population
préfère un milieu écologique
différent de celui du reste de la
population.
Isolement temporel
Isolement éthologique (comportements différents)
Isolement mécanique (appareils reproducteurs
différents)
Isolement gamétique (gamètes ne se reconnaissent
plus suite à des mutations de protéines de surface)
Isolement génétique (mutation qui rend certains
individus stériles avec d'autres, mais fertiles entre eux)
Spéciation allopatrique
Groupes séparés par un isolement géographique
Spéciation sympatrique
Les nouvelles espèces se forment sur le même
territoire que l'espèce ancestrale (pas d'isolement
physique)
Gradualisme et théorie des équilibres ponctués (469)
D'après les fossiles, c'est le mode équilibre ponctué qui
serait le plus fréquent.
4. Les signes (preuves?) de l'évolution (430)
• La sélection artificielle
• Les archives géologiques
• L'anatomie comparée
• L'embryologie
• La biogéographie
• La biologie moléculaire
La sélection
artificielle
Les archives géologiques
• Permettent de se représenter la flore et la faune de
différentes époques.
• Permettent de découvrir les transitions entre une
forme ancienne et une forme plus moderne.
Évolution du
cheval,
caractérisée par:
• Accroissement de
la taille.
• Réduction du
nombre de
doigts.
• Modification des
dents
N.B. L'évolution
n'est pas graduelle
ni linéaire (ça
ressemble à un
buisson).
Certains fossiles permettent d'imaginer
comment s'est faite la transition entre de
grands groupes.
Ex. Fossile de l'Archaeopteryx (transition
entre reptiles et oiseaux, 150 MA).
Archaeopteryx
Oiseau
L'anatomie comparée
• Ressemblances entre animaux même s'ils vivent
dans des milieux très différents (ex. le dauphin
ressemble anatomiquement plus à un mammifère
terrestre qu'à un poisson).
• Structures homologues = structures qui ont la
même origine évolutive.
• Organes vestigiaux : organes devenus inutiles ou
peu utiles, mais qui sont encore présents
Structures homologues :
Membres avant des vertébrés
Évolution des pattes
Structures vestigiales:
Bassin et membres
arrières atrophiés
chez la baleine ou
chez certains
serpents primitifs
(boa).
Autres structures vestigiales
Appendice chez l’humain (reste du caecum)
Muscles des oreilles chez l'humain.
Mécanisme de la "chair de poule"
Repli semi-lunaire de l'œil (vestige d'une troisième
paupière chez les reptiles).
Animaux cavernicoles aux yeux atrophiés ou non
fonctionnels
L'embryologie (432)
Les organismes qui ont une
même origine évolutive
présentent des
développements
embryonnaires semblables.
Fentes branchiales chez les vertébrés.
Queue au stade embryonnaire chez
l'homme.
Dents et fourrure au stade embryonnaire
chez les baleines à fanons.
Activation de certains gènes inactifs chez
le poussin ==> formation de dents.
Poisson
Oiseau
Porc
Homme
http://www.pbs.org/wgbh/nova/odyssey/clips/
La biogéographie
= étude de la distribution des espèces
• Îles abritent des espèces endémiques (uniques)
apparentées à des espèces du continent le plus
proche ou d'une île voisine.
• Îles Hawaii : ~ 250 espèces d'insectes ont envahi les
îles après leur formation. Ces insectes ont évolué
pour donner plus de 3000 espèces uniques aux îles.
Des 1700 espèces végétales, 1430 sont endémiques.
• Dinosaures d'Afrique et d'Amérique du Sud : mêmes
espèces AVANT la formation de l'Atlantique. Espèces
différentes après.
Pinsons des Galapagos (Pinsons de Darwin)
• Marsupiaux en Australie
• Faune avienne de
Nouvelle-Zélande (pas
de mammifères sauf
des chauves-souris)
• Faune particulière de
Madagascar
Moa de Nouvelle-Zélande.
Certains atteignaient 3 m de haut.
Une espèce d'aigle aujourd'hui
éteinte était assez grande pour
s'attaquer à ces oiseaux.
Biologie moléculaire
• Comparaison de séquences d'ADN.
• Comparaison de séquences d'acides aminés.
Ex. Comparaison de la séquence en acides aminés des
deux chaînes de l'hémoglobine
Homme - chimpanzé : 0 AA de différence
Homme - Gorille : 1 AA
Gorille - Singe Rhésus : 6 AA
Homme - Porc : 20 AA
Arbre phylogénétique tracé par l'étude comparative du cytochrome C
On peut utiliser l'ADN des mitochondries : se transmet
uniquement de mère à fille.
On peut comparer des populations rapprochées par l'étude
de l'ADN satellite (Junk DNA).
Ex. Corégones et truites des lacs du Québec
L'horloge moléculaire
Différence génétique
entre deux espèces
provenant d'une même
espèce ancestrale
est proportionnelle
au temps écoulé depuis leur
séparation évolutive
DONC
Temps écoulé depuis
que les deux espèces
sont séparées
=
kt
Si on connaît k, on peut trouver t en évaluant la différence
génétique entre les deux espèces.
k varie selon les portions d'ADN considérées:
S'il s'agit d'un gène vital : k est faible (la moindre
modification risque d'être nuisible).
S'il s'agit d'ADN non codant : k est élevé
5. L'évolution se fait-elle au hasard?
Hasard des mutations
Hasard des circonstances
• Changements de climat
• Catastrophes cosmiques
• Changements écologiques
• Etc.
Mais la sélection naturelle ne se fait pas au hasard
Conclusion: on ne peut pas prévoir dans quelle
direction se fera l'évolution, il y a trop d'événements
impossibles à prévoir qui interviennent.
FIN