Thème 1A: génétique et évolution

Thème 1A: génétique et évolution
Ch3: de la diversité des êtres
vivants à l’évolution de la
biodiversité
Intro: rappels de 2nde
• Définir :
Population
écosystème
Biodiversité
Caractères et allèles
Fréquence des allèles
Relier l’ensemble de ces termes pour construire une
intro
La biodiversité est souvent entendue comme la d----------des espèces vivantes. (=diversité s----------------------)
- Mais c’est aussi la diversité des é---------------------.
L’écosystème se définit par une communauté d’organismes
vivants (= la b---------------------) en équilibre avec les
conditions de l’environnement dans lequel elle vit (= le
b---------------).
-La biodiversité s’exprime aussi par la diversité des
a-------------------- (=diversité g-------------------)qui explique les
différences entre individus d’une même espèce.
-Au sein d’une p-------------, la diversité a-------------- évolue
sous certaines conditions, faisant ainsi évoluer cette p--------
I- une évolution des populations
• Une population se modifie au cours du temps sous la pression
du milieu mais également par l’effet du hasard.
1) La sélection naturelle ( avantage ou désavantage)
doc 1 p56

Développée par Charles Darwin en 1859, ce mécanisme
évolutif se produit sous 3 conditions:
- les êtres vivants présentent une variabilité
- cette variabilité est au moins en partie héritable
- cette variabilité est corrélée à une variation du
succès reproductif.
Ceux dont le phénotype est favorisé auront un plus grand
nombre de descendants et la fréquence des allèles qu’ils
portent augmentera à la génération suivante.
Un caractère qui permet à un individu de survivre et de se
reproduire mieux que s’il en était dépourvu est ce qu’on
appelle une adaptation
Exo 1 p58 : les pinsons de Darwin.
•Cas 1: les pinsons des Galápagos et la sécheresse de 1974
Au sein d’une même espèce (Géospiza fortis), ce sont les individus à
gros becs qui se nourrissent mieux et survivent mieux en période de
sécheresse. La taille du bec étant un caractère héréditaire et donc
transmis à la descendance, la population s’enrichit en individus à
gros bec.
• Cas 2: Les pinsons des Galápagos et la sécheresse de 2004
Alors que les conditions environnementales sont les mêmes qu’en
1974, ce sont les individus à petits becs qui survivent les mieux, car
les individus à gros bec sont en compétition avec une autre espèce
de pinsons (Géospiza magnirostris) qui a colonisé l’ile en 1983.
Remarque : la taille du bec est sous contrôle de la durée et de
l’intensité des gènes du développement (Chap.2).
Comment varie la
fréquence des allèles
dans les différentes
zones?
Graphique de l'évolution de la fréquence de l'allèle B dans une population
d'escargots pour deux milieux distincts :
- Les oyats où l'allèle B est défavorable (B//B correspond à un phénotype plus visible)
- La plage où l'allèle B est favorable (B//B correspond à un phénotype moins visible)
interprétation
• Dans les oyats, l'allèle B devient clairement minoritaire et l’allèle N
devient majoritaire parmi la population d'escargots. Les grives
consomment les escargots et mangent plus d'individus à coquille unie
claire, plus facilement repérables. Ainsi, dans les oyats, les individus à
bandes sombres plus nombreux auront une descendance plus
nombreuses que les individus clairs ce qui entraînent une propagation
préférentielle de l'allèle N.
Le phénomène est inverse sur la plage où les individus à coquille à bandes foncées sont plus
facilement repérables par les grives
• On pourrait s'attendre à ne rencontrer que l'allèle N dans les oyats et que l'allèle B sur
la plage. Cependant, deux facteurs peuvent s'y opposer :
- De nouvelles mutations ont lieu régulièrement ce qui amène l'apparition
régulière de l'allèle défavorisé.
- La plage et les oyats sont proches l'un de l'autre et les populations de
chaque milieux ne sont pas isolées l'une de l'autre, il s'agit en fait d'une
seule population avec de nombreux échanges de gènes en son sein.
Faire la différence entre sélection naturelle et sélection
sexuelle
La pression de sélection correspond à une modification
du milieu (pression de sélection) et d’une concurrence
entre les êtres vivants pour l’alimentation qui entraîne
une survie différentielle entre les individus.
Les pression de sélection s'exerçant sur les individus
peuvent être variés :
-pressions de prédation
-Pression sexuelle
- pressions liées l'accès à la nourriture
- pressions climatiques
- pressions de concurrence pour le partage d'une niche
écologique
2) La dérive génétique ( ni avantage , ni désavantage)
Exemple du TP: variation du sens de l’enroulement des
coquilles.
Dérive génétique
La fréquence des allèles dont la présence est sans
conséquence sur la survie et la fertilité des individus varie
d’une génération à l’autre sous le seul effet du hasard.
(Les brassages intra et inter chromosomiques au cours de
la méiose et de la fécondation étant aléatoires).
C’est la dérive génétique qui s’observe d’autant mieux
que la population est petite.
 l’effet fondateur
La colonisation d’un milieu
par un petit groupe
d’individus isolé du reste de
l’espèce contribue à la
formation d’un groupe qui
devient rapidement
différent à cause de la
dérive génétique mais
également à cause de l’effet
fondateur (sélection d’un
petit groupe au hasard avec
un équipement allélique
donné).
Les lions du cratère Ngorongoro (Afrique de l’Est) forment une petite
population d’une centaine d’individus issus de la grande population voisine
du parc naturel du Serengeti. Ils vivent isolés dans leur écosystème
(cratère)
En 1962 une grave infection fit chuter brutalement l’effectif de la population
et donc de la diversité génétique : seule une dizaine de lions survécurent.
Ces 11 lions se reproduisirent exclusivement entre eux et la population
retrouva sa taille initiale d’une centaine d’individus.
En 1990 des scientifiques ont étudié la diversité génétique de ces lions : ils
ont mesuré les fréquences des allèles de 4 gènes chez les lions du Serengeti
et les lions du cratère Ngornogoro
Remarque : les allèles des différents gènes étudiés ne présentent ni
avantage ni désavantage pour les lions
Perturbations majeures imprévisibles
II-De l’évolution des populations à
l’évolution de l’espèce
1) Vers une nouvelle espèce
Doc 1 p 62
Interprétation:
La forme ancestrale d’A. citrinellus
présentait une variabilité
concernant la forme de la mâchoire.
Certains étaient plus aptes pour
exploiter les ressources du rivage,
d’autres mieux adaptés à une
alimentation en eau plus profonde.
Les formes intermédiaires étaient
désavantagées. Deux populations
distinctes apparaissent qui se
reproduisent préférentiellement
avec leurs semblables.
L’isolement reproducteur entre les deux
populations est associé à un isolement
génétique : il n’y a plus d’échanges d’allèles entre
elles. Chaque population est alors considérée
comme une nouvelle espèce, qui continuera à
évoluer séparément sous l’effet de la dérive
génétique et de la sélection naturelle.
2) Spéciation avec isolement géographique
Doc 2a p63
En période glaciaire, Chorthippus parallelus s'est
divisé en trois populations de sauterelles
réfugiées dans trois forêts différentes au sud de l
’Europe. Les glaciers et le climat constituant une
barrière, ces trois populations de sauterelles ne
pouvaient se croiser. Cet isolement génétique
fait que l’on pouvait considérer ces populations
comme des espèces différentes.
Au sein d’une même espèce deux populations
peuvent être isolées à cause d’une barrière
géographique (modification de climat ou de
milieux) qui conduit à un isolement reproducteur
associé à un isolement génétique. Chaque
population est alors considérée comme une
nouvelle espèce, qui continuera à évoluer
séparément sous l’effet de la dérive génétique et
de la sélection naturelle.
III- la notion d’espèce et ses limites
1) Qui se ressemble s’assemble : deux individus sont de
la même espèce s’ils se ressemblent (définition
typologique de l’espèce selon des critères
phénotypiques).C’est le critère phénétique
2)
Oui, mais …
mi
Dimorphisme sexuel du
lucane cerf-volant
(Lucanus cervus). À
gauche le mâle, à
droite la femelle
Mimétisme du
syrphe des
narcisses
Variabilité au sein
de l’espèce
2) Selon le critère d’interfécondité : deux individus sont de la
même espèce s’ils peuvent se reproduire entre eux et avoir une
descendance fertile (définition biologique de l’espèce).
Oui, mais ….
• - les hybrides interspécifiques mais ces hybrides sont stériles
Le jaglion est un croisement entre un jaguar et
lionne ( hybridation en captivité). Cet animal est stérile.
Oui mais….
- Cas du Pizzly qui est un hybride fertile d'ours blancs et de Grizzly
Le pizzly peut être
considéré comme la
création d'un lien
génétique entre les
deux populations qui
ne sont plus isolées
dès lors que ces
hybridations se
généralisent.
L’exemple du Pizzly montre qu’il faut inclure 2
éléments dans la notion d’espèce :
- la séparation dans l’espace des populations et
séparation des niches écologiques (aire de
répartition, période de reproduction, mode de vie
…).
- la séparation dans le temps et envisager que
des espèces naissantes peuvent encore être
interfécondes (avec hybrides fertiles ou stériles).
La dissociation de ces 2 espèces sœurs
nécessite du temps (définition évolutive).
3) … Une espèce peut être définie comme une population
d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres
populations… soit à cause d’une barrière géographique
( montagnes, glaciers…) soit à cause de modifications qui
empêchent une hybridation ( chant différents, niches
écologiques différentes…).
Une espèce est temporaire ( limitée dans le temps) l’espèce
disparait si l’ensemble des individus concernés disparait ou si son
isolement génétique s’interrompt : on parle d’extinction
Si un nouvel ensemble s’individualise, une espèce
supplémentaire apparait, on parle de spéciation.
Un individu
Spéciation
Une génération
Extinction
Spéciation