SVT - 2nde - Enjeux planétaires contemporains, énergie, sol
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LSVT2I10 Partie du programme : la Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée Niveau : seconde Titre de la séance : Les mécanismes d’évolution de la biodiversité. EXTRAIT DU PROGRAMME La diversité des allèles est l’un des aspects de la biodiversité. La dérive génétique est une modification aléatoire de la diversité des allèles. 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. CONNAISSANCES CONSTRUITES La biodiversité est caractérisée par une grande diversité des allèles. Cette diversité est liée : - au mécanisme de dérive génétique : il s’agit d’une variation au hasard due au fait que les allèles sont transmis de façon aléatoire d’une génération à l’autre, lors de la reproduction sexuée. - Au mécanisme de sélection naturelle :le milieu de vie permet à certains allèles de représenter un avantage reproductif pour l’individu qui le porte, la fréquence de cet allèle augmente donc avec les générations. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Modéliser un mécanisme à l’origine de la biodiversité Extraire, organiser et mettre en relation des informations pour comprendre la notion de sélection naturelle CONDITIONS MATERIELLES Les élèves travaillent par binôme. La séance est composée de 2 activités. Chacune permet aux élèves de modéliser des croisements entre individus d’une population sur plusieurs générations, en considérant les allèles d’un gène. Pour chaque génération, les élèves calculent la fréquence de chaque allèle. Ils modélisent ainsi la dérive génétique et la sélection naturelle. COIN LABORATOIRE Matériel • kits « classe » de chromosomes DIDAC 2 Réf : 13337 Répartition du matériel : Par binôme : 16 chromosomes de la même taille, 4 pièces « allèles carrés », 4 pièces « allèles triangles », 4 pièces « allèles disques », 4 pièces « allèles ½ disques », 8 étiquettes numérotées par individu (individu 1, individu 2, etc.) Documents didactiques Ressources documentaires : un exemple de diversité allélique, texte historique de Darwin, un exemple de sélection naturelle. © PIERRON 1/6 LSVT2I10 DESCRIPTIFS Proposer 1 ou 2 documents vidéoprojetés qui présentent la diversité allélique (quelques exemples possibles : les variétés de coquille de l’escargot des bois, la taille du bec du pinson, la couleur du pelage d’une souris, la diversité des groupes sanguins…). Faire un rappel sur les acquis de troisième sur la fécondation pour que les élèves comprennent le sens de leur modélisation. Activité 1 : modéliser des croisements sur plusieurs générations pour déterminer l’évolution de la diversité des allèles au cours des générations dans une population. La modélisation porte sur un gène, le gène de la forme qui existe en 4 versions (4 allèles) : allèle carré, allèle triangle, allèle disque, allèle ½ disque. Etape 1 : Constitution de la première génération d’individus. Fixer un allèle sur chaque chromosome. Constituer au hasard 8 lots de 2 chromosomes. 8 individus viennent d’être constitués, chacun avec 1 paire de chromosomes portant un allèle du gène de la forme. Utiliser les étiquettes pour numéroter chaque individu. Ces 8 individus représentent la première génération d’individus d’une population. Reporter dans le tableau l’assortiment allélique pour chaque individu de la première génération(en représentant la forme de l’allèle. Calculer le pourcentage (donc la fréquence) de chaque allèle (rappel : fréq=(nb d’allèles de chaque type/nb total d’allèles)X100.) Etape 2 : Constitution de la deuxième génération d’individus. Les individus de première génération se croisent et ont 2 descendants pour chaque couple. Pour chaque croisement : choisir au hasard un des deux chromosomes de chaque parent : la nouvelle paire ainsi formée constitue la paire de chromosome d’un des deux descendants. Représenter cette paire dans la bonne case du tableau. Replacer les chromosomes utilisés pour reconstituer les parents. Recommencer sur les mêmes parents pour former le deuxième descendant. Procéder ainsi pour chaque couple d’individus. Reportez au fur et à mesure l’assortiment allélique des individus de deuxième génération ainsi formés dans le tableau. Comme précédemment calculer la fréquence de chaque allèle. Pour les plus rapides : constituer de la même façon une troisième génération d’individus en ajoutant les lignes nécessaires au tableau. © PIERRON 2/6 LSVT2I10 Individus 1 2 3 4 Fréquence allélique 5 6 7 8 carré triangle disque ½ disque Assortiment allélique des individus de première génération Croisements (fécondations) 1 et 3 s’accouplent et donnent les 2 descendants cidessous 2 et 8 s’accouplent et donnent les 2 descendants cidessous 4 et 6 s’accouplent et donnent les 2 descendants cidessous 5 et 7 s’accouplent et donnent les 2 descendants cidessous Assortiment allélique des descendants (deuxième génération) Décrire l’évolution de chaque fréquence allélique entre la première et la dernière génération. Cette évolution s’appelle la dérive génétique. A quoi est elle due ? La réponse attendue est juste « le hasard ». Présenter un texte historique de Darwin mentionnant la sélection naturelle présent dans de nombreux manuels scolaires. Activité 2 : extraire et mettre en relation des informations, modéliser pour comprendre la notion de sélection naturelle. 1) S’informer sur la sélection naturelle. Utiliser une ressource documentaire qui présente un exemple de sélection naturelle. (Ex : phénotype de deux individus de même espèce à allèles différents, la fréquence allélique pour un milieu donné, informations sur le prédateur et le milieu de vie). Pour un milieu donné, l’élève recense les différents types d’individus. Pour ce même milieu, justifier quel est l’allèle qui présente un avantage sélectif donc reproductif par rapport au milieu ? Quelle est la conséquence d’un avantage sélectif d’un allèle ? 2) Modéliser la sélection naturelle. Echanger les chromosomes avec un autre binôme de façon à ce que chaque binôme possède16 chromosomes et 2 types d’allèles chacun en 8 exemplaires. Constituer au hasard, 8 individus, chacun porteur de deux chromosomes, chaque chromosome portant un allèle du gène de la forme. Choisir parmi les deux allèles celui qui sera considéré comme avantage sélectif : ______________ Dans une génération, un individu qui ne porte pas cet allèle n’a aucune chance de se reproduire, il n’aura aucun descendant et il sera donc barré. © PIERRON 3/6 LSVT2I10 Réaliser les croisements entre les individus restants. (si le nombre d’individus est impairs, l’individu seul est croisé avec un individu de la même génération ayant déjà participé à un accouplement). Compléter le tableau au fur et à mesure, calculer pour chaque génération la fréquence de l’allèle présentant un avantage sélectif pour le calcul tenir compte des tous les individus même ceux ne se reproduisant pas). Réaliser plusieurs générations successivement (ajouter des lignes au tableau si nécessaire). 1 2 3 Individus 4 5 6 7 8 Fréquence de l’allèle présentant un avantage sélectif Assortiment allélique des individus de première génération Croisements Assortiment allélique des descendants (deuxième génération) Croisements Assortiment allélique des descendants (troisième génération) Comment évolue la fréquence allélique ? Contrairement à la dérive génétique, à quoi est due cette évolution ? Définir la sélection naturelle dont parle Darwin. Sur un plus grand nombre de générations, quel est le devenir de la fréquence des 2 allèles des individus de ce milieu ? Critères d’évaluation autoévaluation Cohérence des représentations dans les générations. Cohérence des fréquences alléliques calculées Description de l’évolution des fréquences. Détermination de la cause des phénomènes modélisés © PIERRON 4/6 évaluation LSVT2I10 © PIERRON 5/6 LSVT2I10 © PIERRON 6/6
