TP N°20 : Divergence entre les lignées des Hommes et celle des
publicité
Document1 1A-4 Un regard sur l'évolution de l'Homme TP N°20 : DIVERGENCE ENTRE LES LIGNEES DES HOMMES ET CELLE DES CHIMPANZES : Yves Coppens avait été le premier paléoanthropologue français à suggérer dès1983 le rôle joué par l'élévation du Rift est-africain dans la naissance de l'humanité. Mais un rôle non quantifié. Selon cette théorie, la formation de la vallée du Rift, et surtout de ses épaulements élevés, qui a connu une forte expansion il y a huit millions d'années, a entraîné une modification du climat de la région et avec elle, la naissance de deux populations distinctes : à l'ouest du Rift, une population de grands singes poursuivant une vie dans des forêts toujours luxuriantes, et à l'est, des grands singes vivant désormais dans un environnement hostile, aride et ouvert, et contraints de ce fait à évoluer vers la bipédie et donc vers l'homme. Source : Séverine Duparcq http://www2.cnrs.fr/journal/3167.htm Extrait vidéo : voyage aux origines de la Terre, Voyage aux origines de la Terre 8 - L'origine de l'Homme (11 minutes) 1- Spéciation : conséquence d’un changement environnemental. A partir des documents ressources et de vos connaissances sur les mécanismes de l’évolution expliquer la divergence entre la lignée humaine et celles des grands primates ouest africains: Gorilles, Chimpanzés et Bonobos. 2- Mutations des gènes régulateurs : Les différences anatomiques s'expliquent par une hétérochronie, c'est-à-dire une modification de la durée et/ou de la vitesse de développement de l'organisme au cours de l'évolution. Elle est certainement due à une expression plus importante ou plus longue des gènes de développement chez l'homme. Montrez que les différences anatomiques entre le Chimpanzé et l’Homme s’expliquent par des différences au niveau des gènes de régulation. - Construisez la démarche d’investigation. - Vous utiliserez phylogène, collection archontes, activité, étude moléculaire, ASPM-DNA.aln et MYH15exon.aln pour construire l’arbre phylogénique des Archontes (primates), vous afficherez les distances génétiques en pourcentage. Dossier documentaire : Document 1 : les primates. Il existe aujourd’hui environ 185 espèces de primates qui partagent un ancêtre commun sans doute âgé de plus de 65 Ma. Ils partagent les caractères évolutifs de cet ancêtre commun entre autres des ongles et des pouces opposables. Avec les autres espèces de la super famille des hominoïdes (les grands singes) ils partagent : « l’absence de queue ». Seuls les Orang-outan ne sont pas des primates Africains. a- À droite squelette des primates hominoïdes, b- Ci-dessous classification phylogénique des hominoïdes. Primates Hominoïdes Hominidés Homininés Classification moderne des hominidés : Paninés Gorillinés Chimpanzé et Gorille Homo sapiens Bonobo Hommes Australopithèques actuels Pongidés Orang-outan Hylobatoïdés Gibbon Autres primates Document1 1A-4 Un regard sur l'évolution de l'Homme Document 2 : « L’évidence cartographique » de Y. Coppens. Carte 1 : « Carte de l’Afrique intertropicale au Miocène supérieur » ; Carte 2 : « Carte de l’Afrique intertropicale aujourd’hui pour montrer le retrait de la forêt de l’autre côté de la Rift Valley » ; Carte 3 : « Répartition des Panidés (Gorilles et Chimpanzés) et des Hominidés (Australopithèques et premiers Hommes) » ; en trait noir les zones d’extension crustale du rift africain. http://cybergeo.revues.org/22506 Document 3 : Une posture modifiée. En milieu couvert, dans la forêt équatoriale, les grands hominidés privilégient la marche brachiale (avec appui sur les phalanges des membres antérieurs). La face prognathe (en avant) des chimpanzés est caractéristique d’une puissante mâchoire capable de casser et d’appréhender la nourriture. En milieu ouvert et moins abondant pour la nourriture ils privilégieront par contre la marche bipède, plus économe en énergie et qui permet donc de se déplacer sur de plus longues distances. Gorille (Gabon), Orang outang (Bornéo), Chimpanzé (Cameroun) Daasanach (vallée de l’Omo) Dans la posture bipède, la tête se trouve à la verticale de tout le squelette. Document 4 : comparaison de la répartition des aires corticales Homme Chimpanzé Surface du cortex 22 dm² 5 dm² Nombre de neurones 30 milliards 7 milliards Document1 1A-4 Un regard sur l'évolution de l'Homme Tableau 5 de comparaison du développement phénotypique du Chimpanzé et de l’Homme actuel http://www.svt.ac-versailles.fr/ Espèces Caractéristiques du Chimpanzé Homme développement pré et post-natal Phase embryonnaire Durée = 2 semaines Durée = 8 semaines Multiplication des cellules nerveuses. Au terme de Bascule du trou occipital vers le bas et Bascule du trou occipital vers le bas et cette phase, les organes sont en place et les l'avant. l'avant. neurones ont terminé de se multiplier. Expression plus courte. Expression plus longue. Expression du gène ASPM : La protéine produite par Séquence très différente de celle de Certaines mutations de ce gène ce gène détermine la durée de la phase de l’Homme. entrainent une microcéphalie (réduction multiplication des cellules souches du cortex. de 30% du volume du cortex). Phase fœtale Durée = 8 mois Durée = 9 mois Expression du gène HAR1 Il induit la production d'une molécule d'ARN jouant un rôle crucial dans Séquence très différente de celle de Séquence très différente de celle du l'histogenèse (la fabrication des tissus) et l’Homme. Chimpanzé. l'organisation du cortex. Importante croissance cérébrale. Acquisition des aptitudes psychomotrices. Acquisition des aptitudes psychomotrices. Phase lactéale Durée = 3 ans Durée = 6 ans Développement du cerveau : myélinisation, Bipédie définitive. multiplication des connections synaptiques, Perte progressive de l'aptitude à la Remontée du trou occipital à partir de 2 augmentation du volume cérébral. bipédie. ans. Apparition du langage favorisé par le Elle se termine par l’acquisition de la première Pas de remontée du trou occipital. dégagement du pharynx du au molaire. redressement. Séquence très différente de celle du Chimpanzé. Des mutations de ce gène Séquence très différente de celle de entraînent une altération des fonctions Expression du gène FoxP2 l’Homme. linguistiques, des déficits cognitifs et une altération du contrôle des muscles de la bouche et de la face. Phase de "substitution" Durée = 4 ans Durée = 8 ans Repositionnement du crâne : migration du Développement du cerveau. L'essentiel des traits juvéniles est trou occipital vers l'arrière. Quadrupédie Période de remplacement des dents de lait par les conservé. définitive. La maturité sexuelle est atteinte dents d'adulte. Période d'apprentissage et de La maturité sexuelle est atteinte vers 14 vers 7 ans. Arrêt de la croissance du croissance. ans. cerveau. Pas d’expression. Sa mutation fait Expression du gène MYH16 : Il joue un rôle dans le disparaître les muscles puissants Expression. développement des muscles de la mâchoire. retenant la mâchoire et permet l'élargissement du cerveau. Durée totale de la période de croissance Jusqu’à 12 ans Jusqu’à 20 ans postnatale Poids à la naissance 1,8 kg 3 à 4 kg Poids à l’âge adulte 50 kg 50 à 70 kg Rapport entre le poids du cerveau de l’adulte et 2.3 3.5 le poids du cerveau du fœtus Le crâne humain, resté au stade fœtal ? Selon Gérard Nissim Amzallag (biologiste) le rapport tête/corps de l'être humain est anormalement élevé... pour un adulte ! En effet, à l'état embryonnaire, tous les mammifères ont un coefficient d'encéphalisation élevé : le crâne se développe de manière plus rapide que le reste du corps. Puis, au fur et à mesure du développement, ce rapport diminue progressivement et les mammifères retrouvent, à l'âge adulte, une taille de crâne plus proportionnelle au reste du corps. L'homme fait partie des très rares mammifères à garder "une grosse tête"... Comme si nous avions conservé des caractéristiques embryonnaires et stoppé notre développement. A noter aussi, le grand nombre de circonvolutions du cerveau humain qui ressemble très fortement à celui du chimpanzé... à la naissance ! Gérard Nissim Amzallag en déduit : "C'est encore une indication de l'arrêt précoce du développement accompagnant l'hominisation"... "L' homme végétal" Gérard Nissim Amzallag (Albin Michel)
