TP13 corrigé

TP 13 corrigé : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la
biodiversité
Démarche de résolution :
On indiquera au logiciel les allèles présents dans la population. On estimera ensuite la valeur sélective
de chaque allèle ou de chaque génotype (neutre, avantageux, désavantageux) au sein de la
population. Cette valeur dépend de l’avantage ou du désavantage conféré aux individus qui possèdent
cet allèle, ou ce génotype. On commencera alors la simulation par une population où la fréquence
allélique est la même pour tous les allèles. On lancera la simulation sur plusieurs générations pour
déterminer comment évoluent les fréquences alléliques et génotypiques.
On s’attend à ce que les allèles et génotypes avantageux soient retenus par la sélection naturelle et
que leur fréquence augmente au fil des générations. Quant aux allèles et génotypes désavantageux, la
sélection naturelle tendra à les faire disparaitre peu à peu, leur fréquence diminuera. Quant aux allèles
neutres, on s’attend à ce que certains disparaissent mais de façon totalement aléatoire du fait de la
dérivé génétique.
Si les résultats observés grâce aux simulations correspondent aux résultats observés dans les
populations réelles, alors il sera possible d’expliquer l’évolution de la diversité de ces populations au
cours du temps.
1. Les Phalènes du bouleau et la pression de prédation
1) On peut proposer que les individus typica, posés sur des bouleaux clairs couverts de lichens, soient
mieux camouflés des oiseaux prédateurs que les individus carbonaria. Sur des bouleaux noircis par les
suies et dépourvus de lichens, c'est l'inverse qui se produit. Les deux formes seraient alors
consommées de façon différente selon le type de support, la forme sombre étant avantagée sur des
arbres noircis. Elle se serait ainsi répandue facilement dans les régions industrialisées, suite à la
modification de la surface des bouleaux par la pollution.
2) Modélisation avec le logiciel « Evolution allélique » :
 La fréquence de l’allèle 1 lors du lâcher est de 0,5
 Situation 1 (environnement non pollué) :
o Génotype favorable : c//c, valeur sélective = 1
o Génotypes défavorables : C//C et C//c, valeur sélective = 0,8
o Fréquences finales des allèles : C = 0 et c = 1. L’allèle C disparait en 30
générations.
 Situation 2 (environnement pollué) :
o Génotype défavorable : c//c, valeur sélective = 0,8
o Génotypes favorables : C//C et C//c, valeur sélective = 1
o Fréquences finales des allèles : C = 0,949 et c = 0,051. L’allèle c n’a pas disparu
mais est devenu rare au bout de 100 générations.
3) Parmi les allèles, certains peuvent être défavorables ou favorables pour les individus porteurs de ces
innovations génétiques. Un allèle est favorable ou défavorable selon l'environnement dans lequel sont
ces individus. Si l'environnement change, un allèle auparavant favorable peut se révéler défavorable et
inversement. Les individus porteurs d'un allèle qui leur est favorable ont une plus grande probabilité
d'atteindre la maturité sexuelle et de se reproduire. Il s'agit de la sélection naturelle : les allèles
conférant aux individus un avantage ont tendance à se répandre (c’est-à-dire que la fréquence de cet
allèle va augmenter dans la population) dans la population. Inversement, les allèles défavorables aux
individus ont tendance à être éliminés dans la population. Dans le cas des phalènes, c’est le prédateur
qui réalise la sélection naturelle. C’est la pression de prédation.
La sélection naturelle est relative à des conditions environnementales données. Un allèle n'est pas
avantageux par essence, mais il le devient dans un environnement donné et cet état est susceptible de
changer.
2. Les pinsons des Galapagos et la concurrence entre individus
 Ecrire les génotypes possibles et les phénotypes correspondants : G//G [gros bec] ; G//P [bec
moyen] ; P//P [petit bec]

 Réaliser une série de 10 simulations de reproduction sur 20 générations, où les 3 génotypes
ont le même avantage (=1) puis afficher la moyenne en cliquant sur « M » et « ensemble des
simulations » :
Préciser comment évoluent les fréquences
phénotypiques, génotypiques et alléliques :
La population reste en équilibre : les
fréquences phénotypiques, génotypiques et
alléliques restent identiques.
Les fréquences des 2 allèles restent
identiques = les allèles sont identiquement
maintenus dans la population.
 Modéliser l'impact de la sécheresse de 1977 sur une population initiale en équilibre.
La sécheresse en provoquant la diminution de la quantité de nourriture a mis en compétition les
pinsons à gros bec et à bec petit. Les petites graines tendres ont disparu, d’où [P] désavantagé 0,8 /
[M] neutre 1 / [G] avantagé 1,1.
Noter et expliquer l'évolution des fréquences phénotypiques :
Le phénotype [P] défavorable tend à être éliminé, le phénotype
favorable [G] devient majoritaire avec une fréquence de 85%.
Phénotype [G] favorable → Bon accès aux ressources →
Reproduction → Transmission de l'allèle G favorable → ↑
fréquence allélique → ↑ fréquence génotypique GG (85%) → ↑
fréquence phénotypique [G]
Phénotype [P] défavorable → Faible accès aux ressources →
faible Reproduction → Peu de transmission de l'allèle P
défavorable → ↓ fréquence allélique P → ↓ fréquence
génotypique PP (1%)→ ↓ fréquence phénotypique [P]
Le changement des conditions de milieu en sélectionnant les
phénotypes a entrainé l'évolution génétique de la population.
Modéliser l'impact des pluies de 1983 :
Les pluies en provoquant l’augmentation de la quantité de
petites graines tendres a mis en compétition les pinsons à gros
bec et à bec petit. Les petites graines tendres sont majoritaires,
d’où [G] désavantagé 0,8 / [M] neutre 1 / [P] avantagé 1,1.
Avec les proportions de génotypes suivantes : GG = 85%, GP =
14% et PP = 1%, on obtient alors une inversion des fréquences
alléliques. L’allèle P devient majoritaire avec une fréquence de
73% en moyenne.
Choisir dans la liste : b) c) e) f) g) j) l) m)
Rédiger un texte :

3. Les lions du Ngorongoro et la dérive génétique
 Comparer les allèles : on observe que plusieurs allèles ont disparu chez les lions du
Ngorongoro (c, s et r) et que d’autres allèles sont devenus rares (z à 6%). Il ya don un
appauvrissement de la diversité génétique chez ces lions.
 Hypothèse : dans la mesure où ces allèles sont tous neutres, on peut proposer une perte
aléatoire de ces allèles.
Tableau à construire et à remplir
Population faible : Effectif 16
Grande population : Effectif 100
Couleur du
premier allèle qui
disparaît
Nombre de générations
écoulées pour que le
premier allèle disparaisse
Couleur du
premier allèle qui
disparaît
Nombre de générations
écoulées pour que le
premier allèle disparaisse
Modélisation
1
Modélisation
2
Modélisation
3
 Expliquer : La disparition d’un allèle neutre est aléatoire. Dans certaines simulations, c’est
l’allèle rouge, dans d’autres l’allèle bleu ou l’allèle vert. Sa disparition est d’autant plus rapide
que l’effectif de la population est réduit. Ceci valide l’hypothèse et explique l’appauvrissement
de la diversité génétique des lions du Ngorongoro. Suite à l’épidémie de 1962, la population de
lions du Ngorongoro s’est réduite à une dizaine d’individus et plusieurs allèles ont alors disparu
avant que l’effectif ne retrouve sa valeur initiale. Cette disparition a été déterminée par le
hasard. Ceci s’appelle la dérive génétique. Le risque qu’un allèle disparaisse est d’autant plus
grand si cet allèle est peu fréquent au sein de la population.
4. Les salamandres californiennes et la spéciation en anneau
Le principe de la spéciation en anneau est le suivant :
 Au cours d'un mouvement migratoire vers de nouveaux territoires à coloniser, une population
de salamandres ancestrales rencontre un milieu inhospitalier qu'elle ne peut occuper. Cette

population se scinde en deux branches migratoires, chacune contournant l'obstacle par un
chemin différent.
 Chacune des deux branches s'éloignant progressivement, les échanges génétiques entre elles
se ralentissent progressivement au cours du temps. Un épisode climatique sec isole alors 6
populations de salamandres, qui se retrouvent isolées génétiquement, donc 6 espèces.
L'originalité de ce processus de spéciation est que les populations constituant ces deux
branches migratoires constituent un anneau de populations ceinturant l'obstacle géographique.
Les têtes de chacune de ces deux branches (tête verte et tête bleue) s'éloignant
progressivement, les échanges génétiques entre elles deviennent rares au cours du temps.
 Suite à une augmentation de la pluviométrie, les territoires des 6 espèces s’agrandissent et se
rencontrent de nouveau. Les populations peuvent à nouveau s’hybrider, elles ne sont plus
isolées génétiquement, sauf entre les deux extrémités de l'anneau où l’hybridation est devenue
impossible. La spéciation devient réellement effective. Ainsi, quand les têtes des 2 branches se
rencontrèrent de nouveau, leurs populations ne furent plus interfécondes et constituèrent alors
deux espèces distinctes. Aujourd’hui, il n’y a plus que 2 espèces au lieu de 6.