13vivant7

Séance 7 : évolution et biodiversité
Les êtres vivants présentent des parentés à plusieurs échelles. Ils sont pourtant très différents, malgré
ces parentés. Cette diversité du vivant, ou biodiversité, qui évolue au cours du temps, est visible même au
niveau de l’espèce, puisque les individus possèdent des allèles différents.
Comment la diversité génétique des populations peut-elle conduire à l’évolution des espèces ?
Capacités : réaliser une modélisation, utiliser un tableur, utiliser un logiciel de simulation.
Rappel : les individus d’une même espèce possèdent les mêmes ………………………, mais
pas obligatoirment les mêmes ……………………………….. On parle de diversité génétique.
Illustrons ceci avec la répartition des fréquences des allèles ABO dans diverses populations humaines (il
s’agit des allèles d’un même gène).
Population
Pourcentage des allèles
B
7,4
7,7
13,5
15,2
15,3
18,9
29,1
A
26,3
23,7
25,6
20,9
16,8
14,9
14,9
française
italienne
turque
russe
malgache
sénégalaise
indienne
O
66,3
68,6
60,9
63,8
67,9
66,1
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Répartition des fréquences alléliques des allèles ABO dans diverses populations humaines.
© SVT 2Nde Nathan 2010
- Comparer les fréquences des allèles A, B, O dans les différentes populations présentées et conclure.
Les notions de dérive génétique et de sélection naturelle : modélisation analogique.
Protocole commun aux deux notions.
On dispose de trois couples de reproducteurs, tous hétérozygotes pour le même gène : ils possèdent un
allèle jaune J et un allèle bleu B (ou autre couleur, dans ce cas changer les abréviations).
On considère que chaque couple a deux enfants (population stable au cours du temps). Pour déterminer
les génotypes de chaque enfant, on pratique un tirage au sort d’un allèle d’un des représentants du couple, puis
d’un allèle du partenaire. Pour le deuxième enfant, on fait de même, en ayant pris soin auparavant de remettre les
allèles tirés au sort dans les pots, et d’avoir mélangé.
-
Noter les génotypes de chaque descendant dans le tableau donné en annexe.
Point à respecter pour le protocole « sélection naturelle » : on considère que tout enfant porteur du
génotype (B/B) n’est pas viable (c’est-à dire qu’il décède avant d’atteindre l’âge adulte et de se reproduire). La
raison ? Il est plus facilement repéré par des prédateurs. Donc, lorsque vous obtenez des enfants de génotype
(B/B), vous les éliminez et pratiquez un nouveau tirage au sort afin d’avoir une population totale stable.
Pour les générations suivantes, on suit systématiquement les règles exposées ci-dessous :
Partenaires
Couple 1
Enfant 1 du couple Enfant 2 du couple
1 de la génération
2 de la génération
précédente
précédente
Couple 2
Enfant 2 du couple Enfant 1 du couple
1 de la génération
3 de la génération
précédente
précédente
Couple 3
Enfant 1 du couple Enfant 2 du couple
2 de la génération
3 de la génération
précédente
précédente
Modalité des croisements.
- Réaliser les sept générations suivantes en suivant scrupuleusement le protocole exposé. Noter en parallèle vos
résultats dans le modèle de tableau présenté en annexe.
- Inscrire par la suite dans le tableau ci-dessous la fréquence des allèles bleu et jaune par génération.
Pour calculer la fréquence : nombre d’allèles d’une couleur donnée / nombre total d’allèles.
Nombre
d’allèles J
Fréquence de
l’allèle J
Nombre
d’allèles B
Fréquence de
l’allèle B
Total (nb
d’allèles)
Génération 0 (parents)
Génération 1 (enfants)
Génération 2 (enfants)
Génération 3 (enfants)
Génération 4 (enfants)
Génération 5 (enfants)
Génération 6 (enfants)
Génération 7 (enfants)
Génération 8 (enfants)
Fréquences des allèles B et J au cours des générations.
http://lewebpedagogique.com/bouchaud 13vivant7.docx
1
- Recopier les données utiles du tableau dans Excel (générations et fréquences de chaque allèle).
- Représenter graphiquement via le logiciel Excel, l’évolution du nombre d’allèles bleu et jaune au cours des
générations (Graphique -> nuage de points -> reliés par une courbe). Ne pas oublier de légender et titrer.
- Copier votre graphique sur un fichier Word (deux exemplaires sur une même page).
- Analyser vos résultats. Comparer aux résultats des autres groupes ayant effectué le même protocole.
- Comparer enfin au cas complémentaire (sélection naturelle si vous avez effectué la dérive génétique et viceversa).
Les notions de dérive génétique et de sélection naturelle : modélisation numérique.
On veut maintenant simuler informatiquement la dérive génétique. On utilise la simulation en ligne
suivante : http://darwin.eeb.uconn.edu/simulations/drift.html
Dans un premier temps, on prend un faible nombre d’individus. Choisir ainsi les paramètres suivants :
P (fréquence de départ de l’allèle étudié) : 0,5 (comme dans la modélisation avec les jetons)
N (nombre d’individus) : 10 individus (contre 12 dans la vôtre).
Prendre 100 générations (contre 8 précédemment).
- Faire huit tentatives successives. Conclure.
- Recommencer avec un effectif beaucoup plus élevé (1000 individus). Conclure.
- Indiquer alors quelle devrait être la fréquence des trois allèles ABO (premier document de la feuille) dans les
différentes populations dans 100 ans, si on considère que ces populations sont de grande taille et que les
rencontres entre individus se font au hasard.
- Bilan de cours.
On veut maintenant simuler informatiquement la sélection naturelle. On utilise la simulation en ligne
suivante : http://darwin.eeb.uconn.edu/simulations/selection.html
Cette simulation permet de suivre l’évolution de la fréquence allélique d’organismes fictifs au fil des
générations, en réponse à une pression de sélection naturelle. Le nombre de générations est fixé à 100. Il est
possible de moduler la valeur sélective d’un génotype entre cinq niveaux différents. Le niveau 1 correspond à un
génotype responsable d’un avantage sélectif neutre. Plus le niveau est bas, plus la valeur sélective est élevée.
- Partir d’une fréquence P : (fréquence de l’allèle) 0,5 (comme dans les simulations précédentes)
- Paramétrer le génotype homozygote (convention w11) avec une valeur sélective de plus en plus forte (de 1 à
0,6). Les deux autres génotypes, hétérozygote (w12) et homozygote (w22) auront une valeur sélective neutre (1).
- Lancer la modélisation à chaque changement de valeur sélective pour que l’on puisse suivre l’évolution de la
fréquence de l’allèle étudié au cours des différentes expériences.
- Observer et conclure.
- Bilan de cours (complément sur la sélection naturelle).
Il arrive dans la nature que des populations d’individus d’une même espèce soient isolées les unes des
autres durant de longues périodes (plusieurs milliers d’années).
Les phénomènes de dérive génétique associés à la sélection naturelle, peuvent alors conduire les
populations à posséder un patrimoine génétique tellement différent qu’elles ne peuvent plus se reproduire
ensemble et forment alors deux espèces distinctes. C’est le cas des souris sylvestres américaines (Peromyscus
maniculatus) qui présentent quatre populations distinguées en sous-espèces. Les populations se croisent entre
elles, sauf artemisiae et nebrascensis, qui ne sont pas au contact direct l’une de l’autre.
Répartition des populations de souris sylvestres. © http://www.rationalisme.org/french/sciences_preuves_9.htm
- Expliquer, en utilisant le document, comment la dérive génétique et la sélection naturelle peuvent participer à
l’émergence de nouvelles espèces.
- Conclusion finale.
http://lewebpedagogique.com/bouchaud 13vivant7.docx
2
Annexes.
Couple 1
Génération 0
Génération 1
P1 (B /J)
Couple 2
P2 (B /J)
E1
P1 (B /J)
E2
E1
Couple 3
P2 (B /J)
E2
P1 (B /J)
E1
P2 (B /J)
E2
- Pour les générations suivantes, veuillez vous reporter aux règles énoncées dans le premier tableau de la page 1
- Faire attention à mettre les bons jetons dans les pots des parents.
Couple 1 ( ! règles)
Couple 2 ( ! règles)
Couple 3 ( ! règles)
P1
P2
P1
P2
P1
P2
Génération 2 E1
E2
E1
E2
E1
E2
Génération 3
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Génération 4
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Génération 5
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Génération 6
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Génération7
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Génération 8
P1
E1
Couple 1 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 2 ( ! règles)
P2
E2
P1
E1
Couple 3 ( ! règles)
P2
E2
Modèle de tableau des combinaisons alléliques des différents individus.
Évolution des fréquence des allèles bleu et jaune
au cours des générations
1
0,9
0,8
Fréquence
0,7
0,6
Allèle bleu
Allèle jaune
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
2
4
6
8
10
Générations
Exemple de résultat obtenu pour la dérive génétique.
http://lewebpedagogique.com/bouchaud 13vivant7.docx
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