Chapitre 3 : ÉVOLUTION DE LA BIODIVERSITÉ La biodiversité est

Thème 1 A : La terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant
Génétique et évolution
Chapitre 3 : ÉVOLUTION DE LA BIODIVERSITÉ
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-La définition d'une espèce - épistémologie
Jusqu'au XVIIIe : l’espèce est un ensemble d’individus qui se ressemblent.
C'est une vision fixiste. L'espèce est alors une entité immuable. Toutes les espèces
présentes aujourd’hui, le sont depuis toujours. On définit un prototype de l’espèce qui sert
de référence à la classification des êtres vivants (classification de Linné). Tout individu qui
ne répond pas aux critères de ce prototype est considéré comme présentant une
anomalie.
Au XVIII, Cette vision commence à être mise en doute.
« La comparaison de la ressemblance d'individus n'est qu'une idée accessoire et souvent
indépendante de la succession constante des individus par la génération ; car l’âne
ressemble au cheval plus que le Barbet au lévrier (2 espèces de chien) et cependant le
barbet et le lévrier ne font qu'une espèce puisqu'ils produisent ensemble des individus qui
peuvent eux même en produire d'autres, au lieu que le cheval et l'âne sont certainement
des espèces différentes puisqu'ils ne produisent entre eux que des individus viciés et
inféconds. »
Buffon (milieu du XVIII)
Buffon apporte une nouvelle notion essentielle, celle d'interfécondité
Chez les canards colvert, le mâle et la femelle qui sont très différents dans leur plumage
(dimorphisme sexuel), étaient classés comme deux espèces différentes par Linné.
Or, ils peuvent se reproduire entre eux et appartenaient donc à la même espèce.
Les critères morphologiques seuls ne suffisent pas à classer les individus en tant
qu'espèce.
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Au début du XIXe, en parallèle de l'émergence des théories évolutionnistes, les définitions
changent et la notion de reproduction apparaît
« un ensemble d'individus semblables ou presque semblables qui furent produits par
d'autres individus pareils à eux »
Lamark début XIXe
Parallèlement Darwin semble se désintéresser du concept d'espèce
« je ne discuterai pas non plus ici les différentes définitions que l'on a données du terme
espèce. Aucune de ces définitions n'a complètement satisfait tous les naturalistes, et
cependant chacun d'eux sait vaguement ce qu'il veut dire quand il parle d'une espèce. »
« Je considère le terme d'espèce comme arbitrairement donné par pure commodité à un
ensemble d'individus se ressemblant beaucoup entre eux »
Darwin
Doc 1 p. 60 : Quels arguments permettent d'affirmer qu'il s'agit de deux espèces
différentes :
- Le premier croisement entre individus de la population de Kushla donne des
descendants fertiles alors que les croisements entre la population de Kushla et la
souche de laboratoire ne donnent que des individus stériles
- l'observation anatomique met en évidence de très légère différences entre les pièces
génitales
La définition actuelle a été émise par Mayr en 1942. Elle est la plus communément
admise, car simple et juste dans la plupart des cas. Elle présente de nombreuses limites
et reste sujet à discussion.
« Les espèces sont des groupes de populations naturelles, effectivement ou
potentiellement interfécondes dont la progéniture est viable et féconde, et qui sont
génétiquement isolées d’autres groupes similaires ».
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2- Les différentes populations d'une espèce évoluent sous l'action de
l'environnement
Une population est un groupe d'individus d'une même espèce qui se reproduit
majoritairement entre eux, c'est à dire plus souvent qu'avec les individus des autres
populations de l'espèce
Comme tous les individus de l'espèce, les individus d'une population possèdent les
mêmes gènes mais pas nécessairement les mêmes allèles. Une population forme
cependant un groupe plus homogène car le brassages des allèles lié à la méiose et à la
fécondation se fait préférentiellement entre eux.
Exemple 1 : Doc. p. 56 – 57 - Action de l'environnement sur la population de Phalène du
bouleau en Angleterre
La forme Carbonaria pourrait résulter d’une mutation. Celle-ci peut être spontanée ou
favorisée par un agent mutagène, présent dans les polluants.
Les formes Carbonaria survivent mieux dans les bois des régions industrielles alors que
les formes claires survivent mieux dans les régions rurales non polluées.
Les formes claires sont davantage mangées dans les régions industrielles. Or dans ces
régions les bouleaux sont sombres (effet de la pollution), ce qui permet aux formes
carbonaria de mieux se dissimuler des prédateurs, au contraire des formes typica. Le
raisonnement est inverse pour les formes carbonaria dans les zones non polluées
(écorces claires).
Ainsi, la survie différentielle des formes sombres ou claires s’explique par le fait que la
forme qui peut le mieux se dissimuler aux prédateurs est celle qui a le plus de chance de
survivre, donc de se reproduire et de transmettre ses allèles.
D’après la modélisation, si la prédation était le seul facteur expliquant la fréquence des
formes carbonaria dans les régions, la fréquence devrait diminuer brutalement et devenir
nulle (ou quasiment) à partir de 1 5 km autour de Liverpool . Or les résultats des
échantillonnages ne correspondent pas au modèle, ce qui montre que d’autres
paramètres influent.
En 1830, alors qu’il n’y avait aucune pollution (absence d'industries), il n’existe pas ou peu
de forme carbonaria. En 1950 , les formes carbonaria sont très répandues dans les
régions industrialisées, et rares ailleurs. La seule modification étant l’environnement
(apparition des industries), on a une première corrélation entre les modifications de
l’environnement et les populations de papillons.
Suite à la politique de désindustrialisation, le pourcentage de formes carbonaria diminue
rapidement dans la population de papillons et cela aussi bien à Manchester qu’au
Michigan.
Ces résultats ayant été observés pour d’autres papillons dans des conditions
environnementales comparables, on en déduit que les modifications de l’environnement
sont bien à l’origine des modifications des populations
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TP sélection naturelle : schéma au tableau
le raisonnement est exactement le même pour les escargots sur les dunes que pour les
phalènes du Bouleau
Voir correction du TP sur le site du Lycée
oyat avec une majorité d'allèle N / plage avec une majorité de forme B
On retrouve quand même toujours des formes B et N dans chacun des milieux de
l'écosystème plage car :
- mutation spontanée amène de nouveaux allèles
- surtout, les deux milieux communiquent et il y a des échangent d'allèles entre les
individus de la plage et ceux des oyats. Il ne s'agit pas de deux populations isolées
Ainsi, l'environnement agit sur les fréquences des allèles au sein d'une population.
L'action des différents éléments de l'environnement exerce une pression de
sélection en favorisant certains allèles qui deviennent alors avantageux : c'est la
sélection naturelle.
3- La sélection naturelle correspond à un accès privilégié à la reproduction
C’est en 1859 que Darwin a énoncé pour la première fois le concept de sélection naturelle
qui s’appuie sur 3 points principaux :
-Les êtres vivants présentent une variabilité.
-Cette variabilité est héritable.
-Cette variabilité est liée est à une variation du succès reproducteur.
Certains individus avantagés par rapport aux autres vis à vis d'une pression de
sélection vont vivre plus longtemps, se reproduire davantage et laisser plus de
descendants. Les allèles correspondant aux caractères avantageux seront alors de
plus en plus représentés dans la population.
Les fréquences des allèles favorables auront alors tendance à augmenter au fil des
générations alors que les fréquences des allèles défavorables auront tendance à diminuer
(dans des conditions fixes).
(Attention : c'est donc une population, ou une espèce, qui s'adapte à une pression de
sélection. Un individu ne s'adapte pas, il se reproduit plus, moins selon le caractère
avantageux ou non dont il dispose)
Un caractère qui permet à un individu de survivre et de mieux se reproduire en cas
de changements environnementaux s’appelle une adaptation.
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Exemple 2 : Doc. 1 p. 58 Les pinsons de Darwin
Les îles Galapagos ont subi une période de sécheresse entre 1976 et 1982 avec un
paroxysme en 1977. Cette sécheresse a eu pour effet de diminuer le nombre de graines
produites une moindre abondance des graines (de 1000 à 300 g/m²) et entraîne, en outre,
une augmentation de la dureté de ces graines.
Le texte précise que la hauteur du bec des oiseaux est proportionnelle à sa capacité à se
nourrir de graines dures : les pinsons à «gros bec» pourront mieux se nourrir que les
autres durant cette période de sécheresse.
Suite à la sécheresse, on observe une diminution de la taille de la population de pinsons
et une augmentation de la hauteur du bec parmi les survivants et les nouvelles
générations.
Document ci-contre : Les différentes modalité
d'expression du gène du développement Bmp4
chez différentes espèces de pinsons des
Galapagos
ce caractère dépend des gènes contrôlant, dans
la durée et dans la zone d'expression, le gène du
développement Bmp4. Ce caractère est donc
transmissible à la descendance.
Ainsi, lors de la sécheresse, les pinsons ayant le bec le plus haut ont plus de facilité de se
nourrir des graines dures, ils ont majoritairement survécu et les autres ont majoritairement
péri, ce qui explique la réduction de la population. Ceux qui ont survécu ont pu se
reproduire : le caractère « bec haut », héritable, a été majoritairement transmis aux
générations suivantes.
Dans ce cas, 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.
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