Chapitre 4 : UN REGARD SUR L`ÉVOLUTION DE L`HOMME
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Thème 1 A : La terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant Génétique et évolution Chapitre 4 : UN REGARD SUR L'ÉVOLUTION DE L'HOMME La biodiversité est formée par l'ensemble des différents écosystèmes de la planète, des différentes espèces et de la diversité génétique au sein de chaque espèce. Cette biodiversité telle qu'on l'observe à une période donnée est à la fois le résultat et une étape de l'évolution. Il existe, en effet, des mécanismes qui engendrent une modification de la diversité génétique au cours du temps. 1-L'Homme est un primate TP 8 : La place de l'Homme chez les primates La construction d'un arbre évolutif ou arbre phylogénétique est basé sur le partage de caractères dérivés. Un caractère dérivé correspond à une innovation évolutive : on considère que toute les espèces partageant cette innovation l'ont héritée d'un ancêtre commun chez qui elle est apparue (On part du principe qu'une innovation n’apparaît qu'une fois) Cet ancêtre commun n'est pas un fossile mais son existence est mise en évidence par une construction logique. Le groupe des Primates contient toutes les espèces de Mammifères dont : - le pouce est opposable aux autres doigts (main préhensible) - les doigts portent des ongles plats (et non des griffes) - l'innervation des doigts est importante - les orbites larges et situées vers l'avant permettent une bonne perception du relief - le cortex cérébral est bien développé. Ce groupe inclut donc l’Homme qui possède toutes ces caractéristiques. Le groupe des primates est actuellement peu diversifié avec seulement 190 espèces. La plupart des grands singes sont en voie d’extinction (territoires réduits, chasse ou braconnage). Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 1/9 Les premiers primates fossiles auraient existé de - 65 à -50 millions d'années. Ces fossiles sont variés et ne sont identiques ni à l'Homme actuel, ni aux autres singes actuels. La diversité des grands primates connue par les fossiles permet de dire que ce groupe a été diversifié et que cette diversité est aujourd’hui réduite. Au sein des primates, on peut réaliser différents groupes dont les Cercopithèques (Babouin, Macaque) et les Hominoïdes qui contient l’Homme, le Gorille, le Chimpanzé ... Tous les hominoïdes (ou grands singes) possèdent des orbites ouvertes, un nez et des narines rapprochées et présentent une absence de queue (remplacée par le coccyx). Les hominoïdes possèdent notamment des modes de locomotion variés (bipédie imparfaite, knuckle walking …) et des aptitudes à l’apprentissage et à l’empathie (attention envers ses congénères). Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 2/9 De nombreux caractères comportementaux communs permettent de rapprocher l'homme du chimpanzé. Néanmoins, au sein des hominoïdes, la classification sur la base de critères anatomiques devient plus difficile 2- Comparaison génétique de l'Homme et du Chimpanzé Doc 1 a et b p. 76 caryotype chimpanzé et Homme Doc 1 c p. 76 Comparaison chromosome 2, 3, 4 (remaniement chromosomique p. 84) La comparaison du caryotype de l’Homme avec celui du chimpanzé montre beaucoup de ressemblances. Quelques remaniements chromosomiques suffisent à expliquer des différences observées : - inversions de fragments chromosomiques ( chromosome 4) - translocations de fragments chromosomiques - fusion de deux chromosomes (chromosome 2p et 2q) TP8 l'homme est un primate – partie2 La comparaison de molécule (protéine et ADN) entre les grands singes et l'homme révèle des similitudes importantes et met en évidence la proximité génétique du chimpanzé et l'Homme. Le séquençage du génome du chimpanzé et de l'Homme met en évidence les liens particulièrement étroits de ces espèces qui sont les espèces les plus proches parmi les Hominoïdes. Le génome des deux espèces sont identiques à près de 99 %. Il partagent donc un ancêtre commun récent. Cet ancêtre n’était ni un chimpanzé, ni un homme ! La divergence entre les 2 lignées remonte à -7 / -6 Ma. Doc 3b p 77 : Certains gènes comme le gène HAR1, présente une variabilité entre Homme et Chimpanzé plus importante. Chez l'Homme, on connaît une mutation de ce gène qui entraîne une anomalie du développement cérébral : une lissencephalie (absence de pli sur le cortex – faible surface cérébrale) Ces observation sont à mettre en lien avec la différence de surface cérébrale entre l'Homme et les grands singes Ainsi, les gènes les plus variants entre l'Homme et le Chimpanzé concernent des gènes du développement comme HAR1 ou encore ASPM (responsable de la taille du cortex). Ils permettent d'expliquer les différences phénotypiques entre Homme et Chimpanzé. Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 3/9 3- La mise en place des phénotypes La durée des différentes étapes du développement de l'Homme et du Chimpanzé sont très différentes. La phase embryonnaire est 4 fois plus longue chez l'Homme. Doc1 p 78-79 : Développement embryologique comparé et génétique • • • Les durées différentes d’expression de certains gènes comme le gène ASPM qui intervient dans le déterminisme de la taille du cerveau expliquent les durée différentes de la multiplication des neurones. L’expression de gènes fortement variants chez l’Homme par rapport au Chimpanzé comme le gène HAR1 qui semble responsable du plissement du cerveau (surface du cortex) explique le plissement du cortex cérébral beaucoup plus important chez l'Homme au cours du développement fœtal. l’absence d’expression de certains gènes (MYH16) explique une croissance plus longue mais ralentie. Ce développement entraîne une persistance de la forme juvénile à l'état adulte (crâne) et donc la bipédie Doc 2 p. 78 L’Homme et le Chimpanzé utilisent des outils, en particulier pour la recherche de nourriture. L’utilisation de ces outils, et leur fabrication, reposent sur des habitudes et des traditions propres à chaque groupe impliquant la communication d’un savoir entre individus de génération en génération au cours de séances d’apprentissage. le très jeune chimpanzé ressemble beaucoup à son homologue humain, les différences s’accentuant quand le singe devient adulte. Il apparaît ainsi que la durée et l’intensité différentes de l’expression de certains gènes intervenant dans le développement expliquent les différences phénotypiques entre les deux espèces. L’Homme se caractérise par la durée particulièrement longue des phases embryonnaire et juvénile, et la très lente maturation de son système nerveux, qui se poursuit pendant l’enfance en interaction avec son environnement (acquisition du langage, par exemple). Doc 3 p. 79 lactose reductase Chez les Mammifères, et en particulier chez les Primates, les adultes perdent la possibilité de digérer le lactose présent dans le lait. Certains Hommes (lactase persistant) continuent d’exprimer le gène de la lactase. La mutation à l’origine de la tolérance au lactose serait apparue chez un unique individu de la région du Caucase, avant que ces peuples, éleveurs de bovins et donc consommateurs de lait frais, ne migrent vers l’Europe il y a 7000 ans. Progressivement, au sein des populations ayant ce mode de vie, la fréquence de la mutation a augmenté car elle conférait alors un avantage sélectif. La mise en place des différents caractères propres à l'Homme s'est fait sous l'action de l'évolution darwinienne et est toujours en action à l'heure actuelle. Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 4/9 4- La définition du genre Homo L’Homme actuel se distingue du Chimpanzé par un certain nombre de caractères qui lui sont propres. • Caractères favorisant l'équilibre de la station bipède et la course : - trou occipital au centre de la base du crâne (équilibre), - colonne vertébrale avec plusieurs courbures, - bassin courts et larges, - fémurs obliques, ce qui facilite l’équilibre au cours de la marche et de la course. - pied sans pouce opposable. • Caractères en relation avec un développement cérébral - Volume céphalique important - front haut • Caractères liés à la régression de la face - Face plane (prognathisme absent), - Mâchoire parabolique • Caractères révélateurs d'un psychisme humain La production d'outils complexes et la variété des pratiques culturelles sont associées au genre Homo, mais de façon non exclusive - Maîtrise du feu - Campements construits - Manifestations artistiques - Outils nombreux et élaborés - Manifestations culturelles (culte des morts …) • un dimorphisme sexuel peu marqué Tout fossile présentant un des caractères anatomiques dérivés cités ci dessus, appartient à la lignée humaine (qu’il soit ou non associé à des traces culturelles) dont fait partie le genre homo. Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 5/9 5- L'histoire du genre humain De nombreux fossiles attestent de l’existence de plusieurs espèces que l’on peut regrouper dans le genre humain. Les premiers représentants fossiles du genre Homo, trouvés en Afrique, sont datés de -3 à -2 milions d'années. animation flash : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0016-3 D'autres fossiles, tous trouvés en Afrique, montrent qu’il a existé des genres ne possédant que certains caractères propres à la lignée humaine : australopithécus, paranthropus, … regroupent de nombreuses espèces qui ont vécu entre -4.5 et -1 Ma. Fossile de Lucy Par exemple, Australopithécus afarensis (Lucy) présente des caractères crâniens les rapprochant des Chimpanzés. Cependant, certains caractères du squelette montrent incontestablement que cette espèce est bipède (trou occipital centré, bassin court et large, fémurs convergents) même si cette bipédie diffère de celle des hommes actuels (démarche chaloupée) Ces caractères anatomiques dérivés, communs aux Australopithèques et aux Hommes, ont été hérité d’un ancêtre commun qui n’est pas ancêtre des Chimpanzés. Les Australopithèques appartiennent donc à la lignée humaine. Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 6/9 Reconstitution Homo habilis Homo habilis est une des premières espèces connues appartenant au genre humain. Cette espèce est associée aux premiers outils élaborés mais son appartenance au genre humain est aujourd'hui contestée. Cette espèce a coexisté avec d'autres espèces d'Homo : H. rudolfensis, H. ergaster , ... mais également avec d'autres genres de la lignée humaine : Paranthropus et australopithécus Les plus vieux fossiles du genre Homo sont datés de -2,4 millions d'années et sont tous en Afrique. L’une de ces espèces, Homo erectus, quitte le berceau africain : des fossiles d’Homo erectus ont été retrouvés au Proche-Orient et en Extreme-Orient. Il est considéré maintenant comme le premier vrai représentant du genre humain, il fait plus qu'utilisé son environnement, il le transforme. Il est également le premier à consommer régulièrement de la viande De nombreux points restent discutés à l'heure actuelle : concernant les raisons de la migration d'erectus, ou encore concernant son origine La diversification de la lignée humaine s’est faite sur un modèle buissonnant : De nombreuses espèces sont apparus (Australopithécus, Paranthropus, Homo erectus, Homo habilis, Homo neandertalis …) et certaines de ces espèces ont même coexisté. La construction précise de l’arbre phylogénétique de la lignée humaine est controversée dans le détail en raison du faible nombre de fossiles et de la difficulté à rattacher de nombreux fossiles à une espèce précise (caractères morphologiques ambigus, fossiles incomplets) 6- L'origine de l'Homme actuel Homo sapiens va supplanter les autres espèces du genre Homo, sur tous les continents. Les outils de cet « Homme moderne » sont extrêmement diversifiés. C’est la seule espèce à éprouver la nécessite de s’exprimer par l’art (peinture sur les parois des grottes). Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 7/9 Propagation d'Homo sapiens Le scénario actuel plaide pour une origine africaine de tous les Homo sapiens actuels : Les analyses génétiques des différentes populations humaines montre un partage des mêmes allèles, avec une fréquence variable ce qui confirme la proche parenté de tous les êtres humains. De là, l'espèce s'est répandue sur l'ensemble de la planète, Il aurait alors remplacé peu à peu les descendants d'Homo erectus comme l'Homme de Néandertal. Ce scénario monocentriste est encore discuté à l'heure actuelle. Pour certains, A partir d'un berceau unique, différentes populations ont pu évoluer dans leurs régions respectives mais de nombreux échanges auraient permis des brassage génétiques Les Hommes de Neandertal se distinguent par leur aspect trapu, un volume crânien comparable voire supérieur à celui de l’Homme actuel. Ils façonnent des outils très finement tailles et pratiquent des rites funéraires. Les liens entre néandertal et sapiens sont encore incertains. Des études récentes mettent en évidences des hybridations : 1 à 4 % du génome des néandertaliens se retrouverait dans les populations européenne et asiatiques (mais absent chez les africains) Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 8/9 L'homme actuel (Homo sapiens) est agé d'environ 200000 ans, issu d'Afrique, il a colonisé l'ensemble de la planète en supplantant les autres espèces. Les modalités de son expansion sont encore soumises à de nombreux débats. Th 1A Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité 9/9
