La diversité génétique recouvre la diversité des gènes de tous les

Activité 9 : Les processus de l'évolution
Thème 1
Compétences travaillées
Notions à construire
Attitudes
La diversité des allèles est l’un des aspects de la biodiversité.
La dérive génétique est une modification aléatoire de la
fréquence des allèles au sein d'une population. Elle se
produit de façon plus marquée lorsque l’effectif de la
population est faible. La sélection naturelle et la dérive
génétique peuvent conduire à l’apparition de nouvelles
espèces
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Capacités
Extraire et organiser des informations pour relier, sélection
naturelle, dérive génétique et évolution des espèces
Manipuler, utiliser un logiciel de modélisation pour
comprendre la dérive génétique
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Faire preuve d’autonomie
Manifester sens de l’observation et
curiosité
Suivre et respecter les consignes
La diversité génétique recouvre la diversité des gènes de tous les organismes vivants.
Les bactéries ont de l’ordre de 5000 gènes, les cellules humaines de l’ordre de 25 000 répartis sur 23 chromosomes différents et les cellules de riz, 42 000 répartis sur 12 chromosomes
différents.
Les gènes (composés d’ADN) permettent la transmission des caractères propres à une espèce. Les individus d’une même espèce possèdent les mêmes gènes, la diversité des
caractéristiques des individus (couleur de l’iris de l’oeil, couleur de la peau chez l’espèce humaine par exemple) est due à l’existence d’allèles (qui sont des conséquences de mutations).
L’existence d’allèles différents au sein d’une espèce constitue sa diversité génétique.
A partir des documents proposés et vos connaissances, énoncer les processus évolutifs qui peuvent conduire à l'apparition de nouvelles espèces.
Document 1 : Étude de polyallélisme humain par comparaison des allèles du gène groupe sanguin ABO chez l'homme
Logiciel «Anagène»
Fichier « banque de séquence » / « le système ABO des groupes sanguins » «acod.adn, bcod.adn et ocod.adn»
Dans une espèce donnée, un gène déterminant un caractère se trouve toujours à la même place (au même locus), sur le même chromosome.
La présence ou l’absence de certaines molécules accrochées à la surface de la membrane cellulaire des globules rouges (révélées à l’aide d’anticorps), détermine quatre groupes sanguins
principaux : les groupes A, B, AB et O.
Le groupe A possède la molécule A, le groupe B, la molécule B, le groupe AB, les deux molécules et le groupe O, aucune. Ces molécules sont des marqueurs sanguins. Les groupes
sanguins sont déterminés par l’expression d’un gène situé sur le chromosome 9. Ce gène permet la fabrication d’une enzyme (protéine) qui détermine la synthèse de ces marqueurs. Ce
gène existe sous trois formes différentes appelées allèles A, allèle B et allèle 0.
Document 2 : Fréquence alléliques de l'allèle B du gène groupe sanguin ABO en France
La fréquence allélique est la proportion d’un allèle par rapport à tous les autres allèles du même gène, dans une population.
Une population désigne les individus de la même espèce qui vivent dans une même zone géographique au même moment.
Le pourcentage est la fréquence multiplié par 100.
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Document 3 : Fréquences des groupes sanguins en France au cours du temps
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Document 4 : La dérive génétique (p 90 et 91)
La dérive génétique est une modification aléatoire de la diversité des allèles en relation avec le hasard lié à la reproduction sexuée des individus.
En effet lors de la reproduction sexuée, deux choses entièrement liées au hasard interviennent :
Dans une population, tous les individus ne se reproduisent pas : certains individus meurent sans descendance.
Seuls les individus qui ont des descendants transmettent leurs allèles. Des allèles sont donc amenés à disparaître avec des individus qui meurent
sans descendance.
Comme le fait que certains individus laissent des descendants et d’autres pas relève du hasard (hasard de la vie !), tout se passe donc comme s’il y avait, dans la population, un « tirage
au sort » entre les individus : ceux qui laissent des descendants et ceux qui n’en laissent pas.
De plus lorsqu’un individu se reproduit, il ne transmet à chaque descendant que la moitié de ses allèles or comme le nombre de ses descendants n’est pas infini, certains de ses allèles
ne sont pas transmis !
Tout se passe donc comme s’il y avait, parmi les individus qui laissent des descendants, un second « tirage au sort » : les allèles qui sont transmis aux descendants et ceux qui ne le sont
pas (et donc disparaissent avec l’individu qui les porte !).
Modélisation analogique: Boules de couleur différente représentant des allèles, des sacs plastiques représentant les individus, un dé (permettant de tirer au sort le nombre d'enfants par
couple).
Modélisation numérique Logiciel: Populus « Model, Mendelian Genetics, Genetic Drift» , Evolution allélique, Fréquence allélique
Document 5: La phalène du bouleau ( p 92 et 93)
La Phalène du Bouleau est un papillon de nuit qui se pose dans la journée sur les branches et
les troncs des arbres nommés bouleaux. Il existe des phalènes de couleur claire et de couleur
sombre. La différence de couleur est due à un gène qui détermine la couleur du corps ayant
deux allèles différents.
L'allèle responsable d’un corps sombre est une version mutée du gène, apparue par hasard,
comme toutes les mutations.
Jusque dans les années 1850, en Angleterre dans la région de Manchester on ne trouvait que
des phalènes de couleur claire à quelques exceptions près, mais à partir de l’année 1850
l'abondance des phalènes sombres n’a cessé d’augmenter dans les années suivantes : en 1895,
95 % des phalènes de la région étaient sombres !
La région de Manchester a été, à partir des années 1850, une région industrielle en plein essor
avec des industries très polluantes (mines de charbon), qui noircissent l’environnement : les
bâtiments mais aussi les troncs d’arbres ! Or en temps normal, les bouleaux ont une écorce
blanche …
Les phalènes sont une proie pour des oiseaux insectivores : lorsqu’ils les voient posées sur les
troncs des bouleaux, ils les capturent et les mangent.
Un tel changement n’a pas été observé dans les régions rurales (non industrielles) qui n’ont pas
subi de pollution comme le sud de l’Angleterre.
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Document 6 : L'histoire des 15 espèces de pinsons des Galápagos
Les pinsons de Darwin (connus aussi sous le nom de pinsons des Galápagos) sont 15 espèces différentes mais apparentées que Charles Darwin a récoltées en recensant la faune sur les
îles Galápagos durant son voyage sur l'HMS Beagle.
Ces oiseaux sont tous de la même taille: entre 10 et 20 cm. Les plus importantes différences entre ces espèces se trouvent dans la taille et la forme du bec.
Des études génétiques ont montré que toutes les espèces de pinsons des Galápagos proviennent d'une unique espèce ancestrale arrivée aux Galápagos il y a un peu plus de 2 Ma.
Les spéciations se feraient par isolement de petites populations qui, sous l’effet d’une dérive génétique, changeraient très rapidement, en relation avec de nouvelles caractéristiques de
l’environnement. Les populations de pinsons des îles seraient ainsi devenus très différentes les unes des autres génétiquement et donc ne pouvant plus se reproduire entre eux.
L’arrivée de quelques couples, à partir d’une espèce ancestrale, a donné naissance à 15 espèces différentes. On voit bien ici le processus de spéciation allopatrique en œuvre : arrivée
de quelques animaux sur une île, accroissement rapide de la population (absence de concurrence et de prédation), dérive génétique et sélection naturelle, levée d’une barrière de
reproduction. Plus tard, des migrations entre îles ont pu se faire, mais après la spéciation. Les espèces se sont partagé les ressources: certaines sont insectivores, d’autres granivores ou
frugivores ; certaines vivent dans les terrains découverts, d’autres dans les forêts…»
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