les êtres vivants

ThEME 2: parenté entre les êtres vivants actuels et fossiles,
phylogénie et évolution
Rappels- introduction
Le vivant =
- Procaryotes (bactéries sans noyau )
- Eucaryotes (animaux + végétaux +
champignons qui possèdent un noyau)
(mais pas les virus)
Nous allons nous intéresser ici à l'espèce (ensemble d'individus partageant
des caractères communs, interféconds et engendrant des individus euxmême féconds)
• doc p.18-19: Tous les êtres vivants
- Sont composés des mêmes atomes (CHO…) et molécules
de base (protéines, lipides, glucides…)
- Sont composés de cellules (=unité structurale et
fonctionnelle du vivant)
- Possèdent de l’ADN: support d’une information génétique.
Les modalités de l'expression des gènes et le code
génétique sont universels (synthèse des protéines) (ADN
ARN protéines ) sont les mêmes pour toutes les cellules.
- Réalisent la division cellulaire (mitose) qui est le mode de
réplication, l'ADN est répliqué (1 molécule d'ADN 2
molécules d'ADN). Les modalités de la réplication de l'ADN
sont les mêmes pour toutes les cellules.
• Donc
L’existence de similitudes morpho-anatomiques entre les
êtres vivants ainsi que le partage des propriétés,
structures, molécules… traduit une origine commune de
tous les êtres vivants (liens de parenté)
Les différences observées et l’état actuel du monde vivant
résulte d’une évolution (Evolution = modification des
organismes au cours des générations des êtres vivants)
Toutes les espèces actuelles et les espèces fossiles sont donc
apparentées (issues d'un même « ancêtre commun » )
(elles sont plus ou moins apparentées selon leur degré
d’évolution).
Nous allons nous intéresser aux liens de parenté chez les
Vertébrés … et établir des phylogénies
(représentant les relations de parenté
entre les êtres vivants)
CHAP I. Recherche de parenté chez les Vertébrés
… sur quels critères ou arguments peut on établir des lien de
parenté chez les vertébrés?
I.1 les caractères homologues, dérivés et ancestraux
A) Etude d’un caractère homologue: le membre antérieur des
vertébrés
ACT1 sur la logiciel « phylogène » => Q1) à Q12)
Organes analogues: membres antérieurs
vértébrés et tentacules,
ailes oiseaux et ailes papillon…
Organes homologues: membres antérieur des vertèbres
• B) Etude d’un ensemble de caractères
homologues pour établir et affiner une
phylogénie
ACT2 sur la logiciel « phylogène » => Q1) à Q3)
I.2 molécules homologues et
phylogénie (comment utiliser des données moléculaires
pour établir des liens de parenté)
Des protéines homologues sont des protéines dont les
séquences d’acides aminés sont similaires (leurs
configurations spatiales aussi) et donc que les gènes
(gènes homologues) qui les codent ont également dans
des séquences de nucléotides similaires et finalement
une origine commune. Les fonctions de ces protéines
peuvent être plus ou moins proches selon leur degrés
de divergence évolutive.
Bilan: La comparaison des séquences des
molécules homologues (gène ou protéines)
permet d’établir ou d’affiner des phylogénies
(liens de parenté) mais aussi d’établir des
distances évolutives (géniques) entre les
espèces.
Attention: utiliser de préférence les comparaison à
l’échelle du gène (à cause de la redondance du code
génétique). Multiplier les comparaisons moléculaires
pour plus de précisions dans les phylogénies.
On peut parfois établir des liens de parenté
moléculaire insoupçonnés (fonctions très différentes
mais séquences très proches)
Appliquer le principe de parcimonie: Le principe d’économie
d’hypothèses (utilisé dans toutes les sciences) va conduire à
retenir les phylogénies qui « utilisent » le moins de
transformations (ou innovations génétiques) .
Exemple: l’arbre b, parce qu’il ne « coûte » globalement que 7 hypothèses
de transformations, tandis que les deux autres arbres possibles sont moins
parcimonieux (8 hypothèses pour c et 9 hypothèses pour d)
Dans ce type de sujet: toujours passer par une matrice (tableau) de distances
(génétiques ou protéiques)
homme
manchot
chimpanzé
tortue
homme
x
manchot
x
x
chimpanzé
x
x
x
tortue
x
x
x
x
kangourou
x
x
x
x
kangourou
x
Et toujours le titre…. Tableau de comparaison des séquences partielles
de la protéine myoglobine pour différentes espèces
Toujours préciser votre raisonnement: la comparaison de ces molécules
homologues de myoglobines pour différentes espèces permet de préciser des
liens de parenté entre les espèces (distances évolutives) car les similitudes
ou homologies observées indiquent que les espèces sont plus proches du point
de vue évolutif (et les différences indiquent la divergence (écart) évolutive… )
Vous pouvez donc justifier en utilisant les données chiffrées
de votre tableau soit par un texte, soit par une phylogénie
sous forme d’un arbre et conclure sur l’intérêt d’utiliser les outils
moléculaires en phylogénie par exemple.
Notion d’horloge moléculaire : (sur polycopié)
Théorie
selon
laquelle
une
séquence génétique évolue (accumulation des
mutations) à une vitesse à peu près constante au
cours du temps, ce qui a pour conséquence que la
distance séparant deux séquences devrait permettre
de dater l'époque de divergence des êtres vivants
auxquels elles appartiennent. C'est pourquoi le
nombre de mutations accumulées au cours du
temps dans la séquence d'un gène peut servir
d'horloge moléculaire pour évaluer la plus ou moins
grande ancienneté de la divergence d'un arbre
phylogénétique.
Horloge moléculaire: Il existe une relation linéaire entre la
proportion d'acides aminés substitués (mutations) et l'âge
de l'ancêtre commun espèce / Homme.
Tout se passe comme si les deux lignées avaient accumulé
des mutations régulièrement au cours du temps et
indépendamment l'une de l'autre. On disposait donc d'une
horloge ayant enregistré le temps écoulé depuis la
séparation de l'ancêtre commun.
I.3 Embryologie et phylogénie
Q1 p.24: ou comment affiner l’arbre phylogénétiques
Du doc 10a avec les données embryologiques
Il suffit de rechercher le degrés de parenté entre ces espèces en travaillant
sur l’absence ou la présence de caractères embryonnaires
Caractère primitif= 0 ou absent caractère dérivé= 1 ou présent
Annexes
embryonaires
(déf)
espèces
Homme
Grenouille
reptile
oiseau
C.Souris
sardine
Titre:
Cavité
amniotique:
Amnios:
Placenta:
Données
fossiles (le plus
ancien fossile
connu)
A partir de ces données embryologiques, affiner l’arbre proposé
et répondre à la question 2 p.24
Commentaires:
les comparaisons
à l’échelle
Des embryons
permettent
(avec d’autres
outils) de retracer
des phylogénies
(parfois
insoupçonnées)
NB: certains scientifiques sont tellement sûrs d’eux…
I.4 place des fossiles dans les arbres phylogéniques
Q1 et Q2 p.28 avec doc polycopié
Axe
temps
M.A
0
-500
Bilan Chapitre:
Il est possible d’établir des phylogénies
entre les espèces en travaillant sur:
-Les caractères homologues
(anatomiques, morphologiques,
embryonnaires
et moléculaires). Il faut tenir compte des
états primitifs ou dérivés qui ont
une valeur évolutive.
A noter:
- Un caractère dérivé résulte d’une innovation
génétique, mais cette notion est relative (nageoire du
poisson  patte avec doigts  nageoire mammifère)
-Dans un groupe d’espèces: une espèce est plus
proche d’une autre espèce si elle partage avec elle un
ancêtre commun exclusif.
-Les ancêtres communs sont toujours hypothétiques
et aux nœuds de l’arbre. Un ancêtre commun se
définit par l’ensemble des caractères dérivés des
espèces qui lui sont antérieures
- Un groupe monophylétique se définit
par l’ensemble: ancêtre commun +
espèces qui partagent une innovation
évolutive
- - L’arbre s’établit selon le principe de
parcimonie
- Exercices de type BAC à préparer…