II) Etablissement des liens de parenté entre les êtres vivants

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Version élève INTRODUCTION : Le temps en biologie et géologie
La Terre et les êtres vivants qui l’habitent ont une histoire qui s’inscrit dans celle de l’Univers
auquel ils appartiennent.
Comment l’histoire de la Terre s’inscrit-elle dans l’histoire de l’Univers ?
Aujourd’hui la majorité des astronomes estiment que l’Univers est âgé de 13,7 milliards
d’années.
La Terre et le système solaire ont 4,5 milliards d’années.
Doc 1 page 8 :
Lors du refroidissement de la nébuleuse protoplanétaire, des réactions chimiques ont eu lieu et
divers minéraux et glaces se sont condensés; La matière se trouvant autour du Soleil a formé
ensuite, successivement, un disque de gaz, puis des grains puis de planétésimaux à l’origine
des planètes.
Doc 2 page 7 :
Repérer quelques grands moments de l’histoire de la vie sur Terre :
3600Ma : Premiers Procaryotes(Bactériens), 2000 Ma Premiers Eucaryotes, 600 Ma Premiers
Métazoaires, 500 Ma Premiers Vertébrés (Poissons), 360 Premiers Batraciens, 330 Ma
Premiers Reptiles, 220 Ma Premiers Mammifères, 145 Ma Premiers Oiseaux , 70 Ma
Premiers Primates, 7/8 Ma Premiers Homininés , 0,1 Ma Premiers Homo sapiens sapiens.
Le temps à l’échelle de la Terre :
Le temps à l’échelle d’une chaîne de montagne :
Le temps à l’échelle d’un individu :
Le temps à l’échelle d’une cellule :

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PARENTE ENTRE ETRES VIVANTS ACTUELS ET FOSSILES.
EVOLUTION.PHYLOGENESE
Le monde du vivant se caractérise par sa diversité : environ 10000 espèces végétales et plus
d’un million d’espèces animales . De tout temps les spécialistes ont cherché à dégager les
liens de parenté entre les espèces actuelles ou fossiles.
Quelques révisions de seconde et première S pages 18 et 19.
Def : Espèce biologique : Groupe de populations naturellement interfécondes
reproductivement isolé d’autres groupes de même nature.
Les espèces se sont succédées au cours des temps géologiques. Les premières étapes de
l’évolution de la Terre ont permis l’apparition de la vie, puis au cours de l’histoire de la Terre,
les fossiles montrent des espèces qui apparaissent, se diversifient et disparaissent.
La diversité du monde vivant actuel est le résultat de l’évolution des espèces.
La phylogénie se rapporte à l’histoire évolutive, aux relations de parenté des espèces
qui dérivent d’un ancêtre commun.
Evènements concernant la biosphère :
50 000 a
Ere quaternaire
L’Homme
4 Ma
Premiers hominidés
6,5 Ma
Apparition des primates
80 Ma
Mésozoïque
Premières plantes à fleurs
140 Ma
Secondaire
Premiers oiseaux
190 Ma
Apparition des Mammifères
300 Ma
Paléozoïque
Apparition des reptiles et des plantes à graines
400 Ma
Primaire
Premiers Amphibiens et premiers végétaux terrestres
500 Ma
Apparition des vertébrés
550 Ma
Précambrien
Tous les grands groupes d’animaux avec parties
dures
680 Ma
Apparition des organismes pluricellulaires
1,5 Ga
Apparition des cellules Eucaryotes
3,8 Ga
Cyanobactéries et bactéries

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L’EVOLUTION DE LA VIE
I) Diversification et complexification : des mécanismes qui marquent l’évolution de la
vie
PB : Comment établit-on les relations de parenté proche entre les êtres vivants actuels et
les fossiles
1°) L’unité des êtres vivants
La cellule
- au niveau cellulaire : la cellule fonde l’unité du vivant par une universalité de structure et de
fonctionnement.
- au niveau moléculaire :
 support universel de l’information génétique: l’ADN
 similitudes structurales ou fonctionnelles
- au niveau de l’organisme :
l’embryogenèse :
Les phases précoces du développement des embryons des vertébrés possèdent des
caractères communs comme la formation de la colonne vertébrale ou de poches viscérales.
Des plans d’organisation similaires donnant des organes homologues.
Donc théoriquement la classification doit refléter les liens de parenté : c’est la phylogénie.
2°) La diversité et la complexification
Il y a une infinité de variantes à l’intérieur des différents groupes d’êtres vivants mais les
plans de base n’ont pas changé.
Il y a une complexification des êtres vivants avec souvent une ébauche d’un caractère évolué.
Seule l’évolution permet d’expliquer une filiation entre les êtres vivants.
II) Etablissement des liens de parenté entre les êtres vivants
1) Etablissement des phylogénies
- Similitudes et ressemblances
PB : Quels critères utiliser ?
Depuis très longtemps on utilise les caractères morphologiques, anatomiques
#Doc A p 20 :
Exemple des membres antérieurs de vertébrés tétrapodes
Observer les squelettes  tous ces membres sont construits sur le même plan :
- trois segments articulés entre eux (bras, avant bras, main)
- chacun formé du même nombre d’os avec une correspondance possible entre
os, même segment, même si  taille et de forme
- le membre est rattaché au tronc par des os formant une ceinture
Même plans, mêmes connexions  ces organes sont dits homologues
Homologie primaire

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Question : Les ressemblances peuvent être le fait du hasard ?
Un caractère identique ne peut être expliqué que par une filiation, c’est à dire un caractère
hérité d’un ancêtre commun à toutes ces espèces et qui possède des membres antérieurs et
postérieurs de même plan.
On remonte jusqu’au prototype, c’est le membre chiridien.
# Doc poly :
 La comparaison de squelette de vertébrés tétrapodes et de nageoire de  poissons 
montre que les vertébrés possèdent en commun un ancêtre qu’ils ne partagent pas avec
les poissons.
Or ce type de membre utilisé pour la locomotion en milieu continental a sans doute été acquis
dès la conquête du milieu terrestre.
On a trouvé des fossiles dans des terrains avec des caractéristiques de sédiments lithologiques
continentaux « grès rouges » datés de –360 Ma avec des membres chiridiens non trouvés dans
des terrains + anciens.
Ichtyostéga « poisson à pattes »  serait donc une espèce proche de l’ ancêtre commun
possible pour les  tétrapodes terrestres actuels.
Sont appelés caractères homologues des caractères présentant de grandes similitudes (forme,
structure….) et qui peuvent être considérés comme dérivant d’une structure ancestrale :
encore appelés homologies secondaires ou homologie dite de descendance.
PB : Comment expliquer la diversité des membres antérieurs des tétrapodes actuels ?
#Doc 2 et 3 p 21 : A partir des ancêtres ayant le membre supérieur à structure primitive vont
survenir des variations d’ordre génétiques (aléatoires). Elles surviennent par mutations sur des
gènes du développement de régulation de croissance .Puis seront sélectionnées les formes les
mieux adaptées au milieu occupé et qui procureront un avantage à la survie .Donc la forme
mutée serra transmise : c’est un caractère à l’état dérivé.
Pour différencier les fossiles, il faut différencier la forme primitive et la forme dérivée, donc il
faut avoir une certaine connaissance des caractères des fossiles et leur ordre d’apparition.
# doc poly :
 Comparaison d’une patte antérieure de Taupe et de grillon taupe
-il y a une forte ressemblance externe.
-le membre joue le même rôle.
-mais il y a des différences structurales importantes et des connections très différentes
avec les autres organes. Pour le grillon taupe : squelette externe ….
Le caractère n’a pas été hérité d’un ancêtre commun : c’est un caractère analogue, il
est apparu de façon indépendante, dans des lignées non apparentées directement par
sélection des formes les mieux adaptées au milieu.
Ceci est du à des phénomènes de convergence sans intérêt pour l’établissement une
phylogénie et ce serra plutôt source de difficultés

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Conclusion: Pour établir des liens de parenté il faut se fonder sur des caractères
homologues, c’est à dire hérités d’un ancêtre commun plus ou moins proche..
2° ) D’autres caractères homologues pour établir des phylogénies.
# Doc poly :
 Caractères morphologiques et anatomiques.
- l’encéphale des vertébrés, il est composé de cinq parties toujours présentes,
dans le même ordre, avec les mêmes relations entre elles.
- Mais des développements plus ou moins important de ces différentes parties
- Avec quand même un accroissement relatif de l’ensemble : l’encéphalisation
- Un accroissement relatif des hémisphères cérébraux : la cérébralisation et
telencéphalisation et une régression des lobes olfactifs et optiques..
# Doc p 22 et 23 :
 Comparaison des caractères embryologiques.(doc p 22et 23 et doc tbl)(TP 1)
-les premiers stade du développement des embryons des vertébrés : l’organisation est voisine
dans les différentes classes des vertébrés .Le tube neural évoluant en 3 puis 5 parties puis
surviendront ensuite des différenciations avec des développement plus ou moins important
.Pour les premiers stades du développement des embryons des vertébrés , l’organisation est
très voisine dans les différentes classes de vertébrés.
Lors du développement embryonnaire les caractères généraux primitifs se développent
avant les caractères particuliers de l’espèce.
Ceci est dû à l’intervention successive des diff. Gènes du développement.
Pour les invertébrés on étudie les diff. Stades larvaires.
# Doc tableau :
Exemple : fossiles de la famille des Equidés .
On observe :
- une augmentation constante de la taille
- une réduction du nombre de doigts de la main 4 puis 3 et 1, chez Equus il ne
reste que le doigt médian III
- baisse de la surface de contact avec le sol
- allongement des os du métacarpe et des os du doigt restant donc allongt du
membre et spécialisation à la course.
- Complexification des molaires supérieures, passage des dents à croissance
continue afin de devenir herbivore, avec changement de régime alimentaire.
(Nombre, longueur des doigts sont gouvernés par des gènes homéotiques)
Pour le cheval au cénozoïque il y a eu un refroidissement climatique qui a installé des
grandes prairies en Amérique du Nord le cheval s’y est adapté( herbivore, coureur dans de
grandes steppes herbeuses) puis y a disparu , il suit la même évolution dans l’ancien monde
mais y persiste jusqu’à nos jours.
C’est une sélection naturelle liée à de nouvelles niches écologiques.
Certains caractères vont se transformer par des mutations et les espèces pourront
dériver les unes des autres.