La biodiversité : résultat et étape de l`évolution. La biodiversité doit

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La biodiversité : résultat et étape de l’évolution.
A. La biodiversité doit être envisagée à trois niveaux.
 La biodiversité désigne toute la variété du monde vivant : elle peut cependant s’appréhender à trois
niveaux, emboîtés les uns dans les autres :
 Biodiversité des écosystèmes : elle recouvre la variété des conditions physicochimiques des
milieux (ou biotopes) qui conditionne les caractéristiques des êtres vivants qui y vivent et y sont –
plus ou moins bien – adaptés (ou biocénoses) ainsi que les relations qu’elles établissent entre
elles.
Exemple : les conditions des milieux océaniques et aériens étant complètement différents, leurs
biocénoses respectives sont donc complètement différentes.
 Biodiversité des espèces (ou spécifique) : elle recouvre la variété des espèces peuplant chaque
milieu.
Exemple : le milieu océanique est peuplé d’une multitude d’espèces procaryotes, animales et végétales.
 Biodiversité génétique : elle recouvre la variabilité des gènes au sein d’une même espèce ; en
effet, tous les gènes étant polyalléliques, chaque individu est donc une combinaison originale des
allèles (ou génotype) de ces gènes.
Exemple : au sein de l’espèce humaine, chaque individu présente un phénotype (ensemble des caractères
observables) unique.
 Malgré tout, au sein de cette biodiversité, des relations de parenté entre les êtres vivants peuvent être
mises facilement en évidence au niveau cellulaire (structure et métabolisme des cellules – leçon3) ainsi
qu’au niveau moléculaire (nature des molécules organiques et de l’ADN principalement – leçons 2 et 4) :
celles-ci montrent que la biodiversité actuelle n’est que le résultat de l’évolution : elle est seulement une
étape de l’histoire du vivant. Le cas des vertébrés est, à ce titre, très explicite.
B. Un exemple de biodiversité : parenté et diversité des vertébrés.
 Les vertébrés présentent une organisation générale commune, indice d’une parenté : leur plan
d’organisation (modalités d’agencement des organes entre eux) est très homogène et est hérité d’un
ancêtre commun exclusif non partagé avec les autres animaux et qui a transmis son plan
d’organisation à sa seule descendance; ainsi (cf. tableau comparatif) :
 Ils sont polarisés suivant 3 axes de polarité : AP (antéropostérieur), DV (dorsoventral) et DG
(droite/gauche) et sont donc constitués de deux régions parfaitement symétriques par rapport
à un plan (plan de symétrie bilatérale ou PSB).
 Leurs organes sont soutenus et disposés autour d’un squelette interne (endosquelette) et
osseux dont l’armature principale est constitué par l’axe colonne vertébrale/crâne (squelette
axial).
 Ils sont organisés en 4 grandes régions toujours présentes : crâne, tronc et membres
locomoteurs antérieurs et postérieurs. Ces membres locomoteurs sont toujours connectés
sur le tronc par des ceintures.
 Leur système nerveux central (cerveau et moelle épinière) est dorsal, leurs viscères plutôt
ventraux avec une forte polarité antéropostérieure.
 Le plan d’organisation du membre locomoteur permet cependant d’identifier 2 grandes familles de
vertébrés :
- Les poissons : vertébrés à nageoires (membre à insertion poly basale sur la ceinture)
- Les tétrapodes : vertébrés à pattes articulées en trois segments avec doigts sur le segment distal
(membre à insertion mono basale sur la ceinture).
- Les données fossiles montrent que les poissons sont apparus (-500 Ma : Ere primaireOrdovicien) avant les tétrapodes (-380 Ma : Ere primaire-Dévonien)
 Au sein des vertébrés, des caractères nouveaux (ou innovations évolutives), comme la patte
articulée, sont donc apparus au cours du temps. Ils résultent de la transformation d’un caractère
préexistant, comme la nageoire, et ont conduit, en s’accumulant, à la grande biodiversité actuelle du
groupe.
 Ces transformations de caractères doivent avoir une origine génétique : elles traduisent certainement
une mutation des gènes contrôlant ces caractères.
Plus généralement, c’est donc le partage d’innovations évolutives qui permet de préciser la
parenté des espèces : en effet, les espèces partageant des innovations évolutives sont plus
proches entre elles qu’elles ne le sont d’autres espèces car elles ont hérité ces innovations d’un
même ancêtre commun exclusif qui les possédaient déjà et leur a transmis. Ainsi, plus le
nombre d’innovations évolutives partagées est grand, plus la parenté est étroite et plus
l’ancêtre commun est récent et inversement.
On désigne par évolution, l’ensemble des processus lents et complexes qui ont permis la
diversification des êtres vivants au cours du temps à partir d’une même espèce ancestrale.
L’évolution est donc à l’origine de la biodiversité actuelle du monde vivant.
C. Les mécanismes de l’évolution : première approche.
 Au sein d’une espèce, tous les individus possèdent le même génome. En revanche, chaque individu est une
combinaison unique d’allèles, ce qui est source de variabilité génétique de l’espèce (la base de cette
diversité est la mutation des gènes). C’est cette diversité génétique des individus que les processus de
l’évolution modifient au cours du temps.
 En effet, dans une population d’individus, la fréquence des allèles peut varier au cours du temps. Deux
processus peuvent expliquer cette variation :
 La dérive génétique :
- C’est une variation aléatoire de la fréquence des allèles dans une population au cours du temps.
Elle est une conséquence de la reproduction sexuée : d’une génération à l’autre, seuls certains
allèles sont transmis des parents aux descendants lors de la fécondation.
- Lorsque la population est réduite (lors d’une migration, par exemple), ce processus est accentué et
certains allèles disparaissent ce qui aboutit à un appauvrissement génétique de la descendance.
- Ce processus contribue à faire diverger génétiquement les populations d’une même espèce et
ainsi, à modifier leurs caractères.
 La sélection naturelle :
- C’est une variation non aléatoire de la fréquence des allèles dans une population au cours du
temps. Elle est une conséquence de la pression sélective exercée par l’environnement sur les
individus: dans un milieu donné, certains allèles confèrent un avantage aux individus qui les
expriment, d’autres les désavantagent.
- Les individus avantagés ont donc plus de chance de survivre et de se reproduire. Ainsi, d’une
génération à l’autre, la fréquence des allèles avantageux augmente.
- Ce processus explique l’adaptation des populations à leur biotope. Il contribue aussi à faire
diverger génétiquement les populations d’une même espèce vivant dans des milieux différents et
ainsi, à modifier leurs caractères.
Le processus d’évolution touche donc les espèces (un ensemble d’individus) et non les individus
eux-mêmes. Sous l’effet conjugué de la dérive génétique et de la sélection naturelle, les populations
d’une même espèce peuvent se transformer au cours du temps. Lorsque les différences génétiques
deviennent trop grandes entre deux populations, elles ne peuvent plus se reproduire entre elles : dès
lors, ce sont deux espèces distinctes et nouvelles.
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