Les structures homologues

La théorie de l’évolution
Les théories de l’évolution
~1800
• Lamarck (l’idée des caractères acquis)
~1850
• Darwin (la descendance avec
modifications par sélection naturelle et la
lutte pour l’existence)
~1970
• Le néo-darwinism (Gould) le rôle de la
sélection naturelle et la dérive génique
dans l’évolution.
Jean-Baptiste Lamarck: la théorie du
transformisme
Lamarck naturaliste
Français(1744-1829)
• Cette idée s’oppose à la théorie du fixisme et
permet aux gens d’accepter que les espèces
subissent des modifications.
• Selon Lamarck, les espèces doivent avoir
subies un changement évolutifs afin de
pourvoir expliquer les extinctions.
• Selon Lamarck, les espèces doivent <<
s'adapter en modifiant leur comportement ou
leurs organes pour répondre à leurs besoins
(cette modification n'étant pas le produit de
leur volonté ou de leur désir(…) >>
Lamarck suite…
• Jean-Baptiste Lamarck a publié une théorie sur
l’évolution l’année de la naissance de Darwin (1809)
• L’idée semble poussé mais il faut se rappeler du contexte
historique. À l’époque les gens croyaient la théorie
<<d’usage et de non-usage>>.
• Donc, Lamarck proposa que les caractères acquis
pendant la vie d’un organisme pouvaient être transmis à
ses descendants.
▫ Donc, les biceps développés d’un forgeron pourrait être transmis
à ses enfants.
Le catastrophisme
• Tiré des interprétation directe de la
Bible (Déluge et Apocalypse).
• Proposé par George Cuvier qui
croyait que plusieurs évènements
catastrophiques ont causés
l’extinction des espèces.
• Cuvier s’oppose à la théorie de
l’évolution (et du transformisme)
• Il était à la fois religieux et raciste
G. Cuvier naturaliste et
zoologiste Français
(1769 – 1832)
Hutton et Lyell: les géologues
• James Hutton a proposé en 1795, que les
caractéristiques géologiques de la Terre se
transformaient lentement selon un cycle continue
(gradualisme). Donc, l’érosion des roches le
bords d’un cours d’eau forme un canyons.
Hutton géologue
Écossai (1726 1797)
▫ Il s’oppose à l’idée que la Terre date de seulement quelques
milles ans. (6000 ans selon la Bible)
• Charles Lyell, élève de Hutton a développé les idées
de Hutton et a proposé l’uniformitarisme. Selon
Lyell, les processus géologiques se produisent à la
même vitesse aujourd’hui que dans le passé.
▫ Il a rejeté l’idée que la Terre avait été façonnée par des
évènements catastrophiques.
▫ Ces idées ont encore beaucoup d’influence aujourd’hui.
Lyell avocat et
géologue Anglais
(1797 -1875)
L’étude des pinsons de
Darwin aux îles Galápagos
http://darwin.webcomics.fr/page/aux-galapagos-2
Les pinsons des îles Galápagos
Darwin et la descendance avec
modification
• Dans l’édition originale de De
l’origine des espèces, Darwin a
utilisé le terme évolution une fois.
▫ 1. les formes actuels de la vie
proviennent d’espèces ancestrales
modifiées.
▫ 2. le mécanisme de cette
modification est la sélection
naturelle qui se produit
continuellement sur de longues
périodes.
Résumé des idées de Darwin
• La sélection naturelle signifie que les organismes qui ont les
caractères les mieux adaptés à leur environnement ont plus de
chance à survivre et de se reproduire. La sélection naturelle est
régit par les facteurs suivants:
1.
2.
3.
4.
Les organismes produisent plus de descendants que le nombre qui
peuvent survivre; donc, ils sont en compétition pour les ressources
limitées.
Les individus d’une population varient grandement et une bonne
partie de cette variation est héréditaire.
Les individus les mieux adaptés à des conditions locales survivent
et produisent des descendants.
Les changements se produisent lentement et graduellement.
Résumé des preuves de Darwin
1.
Les régions du monde qui partagent un
climat similaire, affichent des plantes et
des animaux similaires.
2. Les fossiles des animaux éteints
ressemblent aux animaux de cette région.
3. Les plantes et animaux de l’archipel des
Galápagos ressemblent à ceux du
continent.
4. Les animaux semblablent diffère les un
des autres, d’une îles à l’autre.
Quel est la vitesse de l’évolution? Estce une vitesse constante?
• Si la vitesse est
constante,
quelles seront
les preuves dans
le record des
fossiles?
S. J. Gould et N. Eldredge (1972)
• Modifie le darwinisme pour proposé la théorie de
l’équilibre ponctuée. Ils proposent que de
longues périodes de stabilité des espèces sont
suivis de courtes périodes de transitions.
Gradualisme vs. L’équilibre ponctué
Les preuves de l’évolution
• Les fossiles: voir la ligne de temps p. 335
▫ Plus que les couches de roches sont récentes plus
que les organismes anciens ressemblent à ceux
d’aujourd’hui.
▫ Les organismes ne se retrouvent pas dans les
mêmes couches p. ex. les poissons (premier
vertébrés) sont plus anciens qu’autres vertébrés
tel que les amphibiens, les reptiles et les
mammifères.
Les fossiles transitionnels
• Voir fig. 8.7
• Archaeopteryx
▫ Transition
reptiles-oiseaux
▫ Avait des plumes
mais aussi des
dents, des griffes
sur les ailes et
une queue
osseuse.
Les preuves fournies par l’anatomie
• Les structures
homologues:
structure et origine
semblable mais
peut avoir des
fonctions
différentes
L’anatomie
• Les structures homologues: -même structure
(même nombre d’os, de muscles, ect.) et la même
fonction (ou non). Donc, la même origine.
• Les structures analogues: fonction semblable mais
pas la même origine.
• Les structures vestigiales (rudimentaires):
avait une fonction chez un ancêtre mais n’en ont plus.
La biologie moléculaire et l’évolution
• Fig. 10.18 exemple classique
Structures homologues: humain (I), chien (II), cochon (III), vache (IV), tapir
(V) et cheval (VI):
Structures homologues et analogues
• Structures
rudimentaires
Les preuves de l’embryologie
• L’embryologie est l’étude de stade de
développement d’un organisme avant sa
naissance. http://dpc.uba.uva.nl/ctz/vol71/nr01/art08
Les preuves fournis par l’ADN
Définitions (chap. 11)
• La macro-évolution: -spéciation ou division
d’une espèce en deux espèces différentes.
• La micro-évolution: -le changement des
fréquences génique dans une pop. au cours du
temps.
La loi de Hardy-Weinberg
• Dans une grande population où le accouplement sont alléatoires
et où aucun facteur ne change les proportions des allèles pour un
locus donné, les proportions du génotype original sont
constantes d’une génération à l’autre.
▫ p+q=1
▫ p² +2pq + q² = 1
▫
▫
▫
▫
▫
p = fréquence de l’allèle dominant
p² = fréquence des inds. homozygote dominant
q = fréquence de l’allèle récessif
q² = fréquence des inds. homozygote récessif
2pq = fréquence des inds. hétérozygote
Les conditions pour l’équilibre de HardyWeinberg
• Des accouplements aléatoires. Par ex. les femelles ne doivent
pas choisir des mâles ayant un génotype ou un phénotype
particulier.
• Aucune mutation. Les gènes disponibles dans le pool génique ne
doivent pas changer.
• L’isolement. Il ne doit pas avoir d’échange de gènes entre des
populations (pas d’immigration ni d’émigration).
• Une population de grande taille.
• Pas de sélection naturelle. Aucun génotype ne doit présenter
d’avantage reproductif par rapport aux autres.
Mais la plupart des populations ne sont pas
en équilibre selon la loi de H-W!
• Les mécanismes de variation génétique:
▫ 1. Les mutations: Si une mutation fournit un
avantage sélectif ou si la mutation est neutre et
l’environnement change et présente un moment ou la
mutation donne un avantage sélectif = évolution.
▫ Les mutations introduisent de nouvelles allèles dans la
population au hasard. Donc, elles changent la
fréquence des allèles.
Les mécanismes de variation
génétique
 2. La dérive
génétique: un
changement dans la
fréquences des
allèles au hasard. Le
plus que la
population est petite
le plus qu’il y a de
chance que la
fréquence des allèles
change au hasard.
Suite… 2.
• La dérive génétique peut se manifester dans le cas où il
y a…
▫ L’effet d’étranglement: certaines allèles sont communs et
d’autres sont rares dans une population réduite.
▫ Ex. les éléphant de mer boréal ont été sur- chassés en 1890 (il
restait 20 inds). Aujourd’hui cette espèce est protégée et la
population a augmenté à 30 000. Mais si examine 24 loci d’un
seul type d’allèle de cette pop. On voit qu’il n’y a aucune
variation génétique. Les éléphant de mer australe ont une
forte variation pour la même allèle.
Suite…2.
• La dérive génétique peut aussi se manifester avec
l’effet fondateur. Lorsqu’un petit nombre d’inds.
colonisent une nouvelle région il y a une forte chance
que pas toutes les allèles présent dans la population
mère sont représentés dans la nouvelle colonie.L’effet
fondateur est important dans les habitats isolés
(comme les îles du Hawaii). Mais il est difficile de
distinguer entre les différences génétiques des pop.
qui sont due à la sélection naturelle et ceux due à
l’effet fondateur.
Suite…
• 3. Le flux génétique: pour que la pop. soit en
équilibre H-W, son pool génique doit être complètement
isolé. Donc, il ne faut pas avoir d’arrivée de nouveaux
gènes ou de départ de gènes présents.
• Se produit lorsque deux populations ayant des fréquence
d’allèles différentes se croisent.
• En général, le flux génétique peut réduire les différences
qui se sont produites entre les populations et changer la
fréquence des allèles.
▫ Immigration/émigration
Preuve…
L’accouplement non aléatoire
• Une pop. peut maintenir son équilibre seulement si l’accouplement est fait
au hasard.
▫
L’accouplement est souvent choisi basé sur des phénotypes ou des comportement. Rappel:
les parades nuptiales des oiseaux des régions tropicaux humides.
▫ L’accouplement consanguin: entre partenaires étroitement parentés. Ceci
ne change pas les fréquences des allèles mais augmente la fréquence des
individus homozygote.
▫ L’accouplement préférentiel
La sélection sexuelle
• Le dimorphisme sexuelle
La sélection naturelle
• Selon la loi de H-W, les inds.
ont tous la même capacité à
survire et à se reproduire.
Mais en réalité, cette situation
est rare ou inexistante.
▫ La sélection stabilisante
▫ La sélection directionnelle
▫ La sélection diversifiante
(Fig. 9.9 p. 358)
Activité de laboratoire
• Les lapins: L’effet de la sélection naturelle
sur une population de lapin (voir les
photocopies)
• Activité 9.1 Identifie le type de sélection (p.
360)
Questions
• Explique la relation entre la taille d’une population et la fréquence des
changements dans un pool génique.
▫ Plus la taille est grande plus il y a possibilité de maintenir une variabilité
dans le pool génique. Donc, la fréquence des allèles est maintenue si toutes
les autres conditions de H-W sont atteintes.
• Les caractères sexuels, tels qu’un panache, sont-ils adaptatifs? Explique
comment la sélection sexuelle peut influencer sur la fréquence d’allèles
données dans une population.
▫ Souvent chez les organismes ayant des panaches la sélection sexuelle se fait
par combat entre les mâles qui font compétition pour les femelles. Donc, les
mâles vainqueur sont souvent un panache plus grand (ainsi qu’une force
physique plus importante) et une meilleure chance de représenter ses gènes
dans la prochaine génération.
Suite…
• Détermine dans chaque cas s’il s’agit de sélection stabilisante, de sélection
directionnelle ou de sélection diversifiante.
▫
A) Une population d’escargots ne comporte que des individus très grands ou très petits.
▫
B) Une population de canards pond des œufs de masse moyenne.
▫
C) En Afrique, la couleur du papillion Papilio dardanus est très différente d’une région à
l’autre.
▫
D) La plupart des individus d’une population de colibris ont un long bec.
▫
E) Une population d’araignées comporte seulement des individus de taille moyenne.
▫
F) Une population constituée en majorité de papillons foncés devient constituée en majorité
de papillons pâles.
Laboratoire virtuelle et quizs sur la loi
de Hardy-Weinburg
• http://www.phschool.com/science/biology_plac
e/labbench/lab8/intro.html
Vidéo (16 minutes)
• Jack Homer: Concevoir un dinosaure à partir d'un poulet
▫ Un palentologiste qui cherche depuis plusieurs année de l’ADN des
dinosaures. Tandis que l’ADN se désintègre trop rapidement (en moins
de 225 millions d’années), il n’a jamais réussit de trouver le matériel. Les
oiseaux d’aujourd’hui sont des descendants des dinosaurs donc M.
Homer tente d’activer les gènes ancestrales afin de faire exprimer
les caractéristiques des dinosaurs.
▫ http://ip.podcasters.fr/episodes/jack-homer-concevoir-un-dinosaure%C3%A0-partir-d-un-poulet-19542389.html
Vidéos (partie 1 et 2) 5 minutes
• La coévolution du chien et de l’humain (en
anglais)
▫ http://www.pbs.org/wnet/nature/episodes/dogsthat-changed-the-world/introduction/1273/