Thème 1A: génétique et évolution

Ch 4: un regard sur l’évolution de l’Homme

INTRODUCTIONComme toutes les espèces qui peuplent la planète Terre, l’Homme (Homo sapiens) a une histoire évolutive. Cette histoire, qui continue aujourd’hui de s’écrire, s’inscrit dans

celle plus large des primates. Dans la nature actuelle, quels sont les grands autres primates et quelles sont leurs relations de parenté avec l’Homme ? Quelles sont les grandes lignes de l’histoire évolutive de l’Homme ?

I- L’Homme: un primate parmi d’autres

1) la diversité des primates

Recherche de caractères partagés par tous les primates

Phylogénie: étude des liens existants entre espèces apparentées

Permet de retracer les principales étapes de l’évolution (innovations évolutives)

Matrice taxons/caractères avec mise en évidence de l’état dérivé de ces caractères (jaune) par rapport à l’état ancestral de ces différents caractères (en bleu , tous présents chez le Toupaïe)

PRIMATES

GRANDS SINGES

Innovation évolutive

Pouce opposable, ongles

nez

Orbite fermées,

narines rapprochées

Disparition de la queue

Arbre phylogénétique montrant les liens de parentés entre les différents primates, basé sur le partage d’un plus grand nombre d’états dérivés au fur et à mesure qu’on « monte » dans l’arbre

2)L’établissement d’une phylogénie Un arbre phylogénétique est établi en appliquant le principe de la cladistique qui permet des regroupements (donc des parentés) sur le partage d'états dérivés des caractères (ce sont les organismes qui partagent le plus d’états dérivés de caractères qui sont les plus proches).

En effet, l’état dérivé d’un caractère est né d’une innovation évolutive ayant affecté ce caractère à l’état ancestral (griffes → ongles)

D’autres caractères dérivés pourraient être pris en compte comme: le développement du cortex ou un appareil visuel adapté à une excellente perception du relief et des couleurs, innervation des doigts..)

3) L’Homme parmi les primates

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 lecoccyx). Les hominoïdes possèdent notamment des modes de locomotion variés(bipédie imparfaite, knuckle walking …) et des aptitudes à l’apprentissage et àl’empathie (attention envers ses congénères).

II- Homme et chimpanzé: deux espèces très proches

1) Comparaison chromosomique

Fusion Inversion délétion

Différents remaniements chromosomiques permettent de retracer l’évolution du caryotype des autres Hominoïdes qui possèdent 2n=48 chr par rapport à l’Homme qui en possède 2n=46. Le dernier remaniement qui distingue l’Homme des grands singes est la fusion de 2 chromosomes (2p + 2q) qui forment le chromosome 2 humain

2) Comparaison moléculaire

a. Comparaison des séquences d’acides aminés de la cytochrome oxydase( enzyme de la respiration cellulaire)b. Matrice des distances = % de différences entre les séquences comparées 2 à 2.c. Arbre phylogénétique issu de la matrice;

• La comparaison des molécules ainsi que l’arbre phylogénétique confirment une parenté étroite entre l’Homme et le Chimpanzé.

• Le séquençage du génome de ces deux espèces révèle que leur génome est semblable à 99%.

• De tes similitudes ne peuvent être dues au hasard et confirment que l’Homme et le Chimpanzé partagent un ancêtre commun récent. L’ancêtre commun n’est pas un fossile : c’est un être hypothétique.

• Le % de différences entre les deux génomes permet d’estimer que la divergence entre ces deux espèces remonte à 6 ou 7 millions d’années environ.

3) l’acquisition du phénotype Des gènes impliqués:

gène ASPM ( déterminisme de la taille du cerveau): durée d’expression variable, multiplication des neurone différente.Gène MYH16 ( croissance post –natale) absence d’expression, maturité retardée, persistance d’une forme juvénile ( crane)Séquence modifiée HAR1, explique le plissement du cortex cérébral beaucoup plus important chez l'Homme au cours du développement fœtal. La durée et l’intensité de l’expression de certains gènes du développement expliquent les différences phénotypiques entre les deux espèces.

L’homme se caractérise par la durée particulièrement longue des phases embryonnaires et juvéniles et la très lente maturation de son système nerveux qui se poursuit pendant l’enfance en interaction avec son environnement (acquisition du langage).

Faire doc 3 p79

Apprentissage et la communication entre individus

III- la diversité du genre Homo1) des caractères dérivés propres à la lignée

Caractères Homme Chimpanzé

Volume crânien 1450 à 1650 cm3 400 cm3

face Aplatie Avancée ( prognathe)

Bourrelet sus -orbitaire absent présent

Front Présent Absent

Menton Présent Absent

Forme de la mandibule Parabolique En U

Réduites Canines Développées ( crocs)

Position du trou occipital Centré Vers l’arrière

Angle facial > 82° Angle aigu

Données comportementales Homme Chimpanzé

Caractères partagés = ancestraux

-Vie sociale-Comportements culturels

-Utilisation d’outils

Caractères propres -Capacités d’adaptation aux conditions environnementales ( colonisation) -Fabrication d’outils de + en + complexes- art -Culture -Langage articulé-Symboles mentaux

-Répartition limitée aux forêts tropicales-Utilisation de quelques outils.

L’unique représentant actuel de la lignée humaine est Homo sapiens, mais ils ont été très nombreux par le passé : il suffit qu’un fossile partage un seul des états dérivés spécifiques à l’homme pour qu’il appartienne à la lignée humaine.

2) l’existence d’un stade préhumain

Toumaï (Sahelanthropus tchadensis) – 6 à 7 Ma ( 2001)

Orrorin tugenensis au Kenya ( 6 Ma)

Australopithecus Afarensis ( -3 Ma) découvert en 1974 en Ethiopie = Lucy

Ces caractères anatomiques dérivés, communs aux Australopithèques et auxHommes, ont été hérité d’un ancêtre commun qui n’est pas ancêtre desChimpanzés. Les Australopithèques appartiennent donc à la lignée humaine.

2) l’émergence du genre HomoCrane : 550 à 680 cm3

Incisives développées et canines réduites : omnivore probablement charognard

Zone cérébrale ( aire de Broca) développée : langage articulé

Bipédie : membres inférieures robuste et supérieurs plus légers

Homo Habilis -2.5 Ma découvert en 1961, au nord de la Tanzanie

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

Homo erectus -1.7 à 0.5 Ma

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

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)

3) l’origine de l’Homme actuel.

1500 cm3

Langage articulé, modification de la mâchoire

Bipédie exclusive

Pratique l’art, rites funéraires

Depuis 200000 ans en Afrique et 43000 ans en Europe

Homo sapiens va supplanter les autres espèces du genre Homo, sur tous les continents. Plusieurs scénari possibles

Les Hommes de Neandertal se distinguent par leur aspect trapu, un volume crâniencomparable voire supérieur à celui del’Homme actuel. Ils façonnent des outils très finement tailles et pratiquent des ritesfunéraires.Les liens entre Neandertal et sapiens sontencore 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).

Ils s’éteignent en Europe , il ya 30000 ans

La remise en cause de la fausse représentation•L’homme n’était pas un Chimpanzé : l’homme et le chimpanzé ont un ancêtre commun•La bipédie n’est pas l’évolution naturelle de la quadrupédie : il existe plusieurs sortes de bipédieL’évolution n’est pas linéaire : l’évolution présente un caractère buissonnant•Les arbres obtenus varient en fonction des caractères pris en compte ou des fossiles considérés ainsi des incertitudes et des controverses demeurent à ce jour et font débat parmi les scientifiques. (Fossiles incomplets ou inexistants ; identification spécifique ambigüe)•Un arbre buissonnantPlusieurs voies avec coexistence temporelle de plusieurs espècesTous les états dérivés de la lignée humaine ne sont pas apparus en même temps et n’ont pas évolué à la même vitessePrésence de ruptures, de discontinuités (H Neandertal est apparu avant H sapiens, et possède un volume cérébral supérieur).

•Après l’apparition et la diversification du genre Homo, on observe une réduction de cette diversité (comme chez les primates), nous sommes les seuls représentants actuels du genre Homo, ainsi que de la lignée humaine.

Une phylogénie controversée