Collège Lionel-Groulx Lévolution des populations ou microévolution La sélection naturelle agit sur les individus, mais cest la population qui évolue

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L’évolution des populations ou L’évolution des populations ou microévolutionmicroévolution

La sélection naturelle agit sur les individus, mais c’est la population qui évolue

Plan du coursPlan du cours

• Génétique des populations et équilibre d’Hardy-Weinberg• La matière première de l’évolution• Les moteurs de l’évolution• Les types de sélection naturelle• La « fitness »• La sélection sexuelle• Organismes parfaits?• La spéciation, un bref aperçu• La diversité du vivant

• 3 domaines• 5 règne


Microévolution: Microévolution: génétique des populationsgénétique des populations

• Darwin observait des changements à long terme entre les espèces

• Il ne connaissait pas les notions de génétique derrière ces changements

• Microévolution: changement dans la composition génétique d’une population

• Population: groupe d’individus d’une même espèce capable de se reproduire


Patrimoine génétique et Patrimoine génétique et fréquence alléliquefréquence allélique• Patrimoine génétique = ensemble des

gènes possédés par une population• Certains gènes possèdent plus d’un

allèle, d’autres non.• L’évolution consiste en un changement

au niveau des fréquences alléliques• Celle-ci ne change pas s’il n’y a pas de

sélection naturelle par rapport au gène en question


Équilibre d’Hardy-WeinbergÉquilibre d’Hardy-Weinberg• Fréquence allélique

prévisible lorsque:• Population extrêmement

grande• Pas de flux génétique• Pas de mutation• Accouplement aléatoire• Pas de sélection naturelle

• Avec les proportions…• p2 + 2pq + q2 = 1• AA + 2Aa + aa = 1


QuestionQuestion

• Si on dit qu’au Québec, environ 0,0415% des naissances donnent un enfant qui a la fibrose kystique (maladie récessive), quelle est la fréquence des homozygotes dominants, quelle est la fréquence des porteurs de la maladie et quelle est la fréquence des allèles récessifs?


Homoz. dom. = 95,97%Homoz. dom. = 95,97% Porteurs ≈ 4% Porteurs ≈ 4%

Fréquence des allèles récessifs ≈ 2%Fréquence des allèles récessifs ≈ 2%


La matière première de La matière première de l’évolutionl’évolution

• Évolution = impossible si tous les individus sont des clones

• La diversité génétique est donc primordiale!!!

• D’où vient cette diversité entre individus?


Sources de diversité génétiqueSources de diversité génétique

• Variations alléliques grâce aux:• Mutations ponctuelles• Mutations chromosomiques: réarrangement

de l’ADN• Duplications, délétions, translocations

• La recombinaison des allèles grâce à:• La méiose• La procréation sexuée


Moteur de l’évolutionMoteur de l’évolution

• L’évolution = changement de fréquence allélique

• Quelles sont les « forces » qui engendrent ce changement?• La sélection naturelle: force principale• La dérive génétique: fruit du hasard!

• Effet fondateur• Effet d’étranglement

• Le flux génétique entre populationsCollège Lionel-GroulxCollège Lionel-Groulx

La sélection naturelle est le seul processus La sélection naturelle est le seul processus qui permet une adaptation à l’environnementqui permet une adaptation à l’environnement


L’effet fondateurL’effet fondateur

• La fréquence allélique d’une nouvelle colonie n’est pas nécessairement le reflet de celle de la population d’origine

• Exemple: ataxie de Charlevoix-Saguenay et fibrose kystique



Effet d’étranglement: Effet d’étranglement: catastrophecatastrophe

Changement de fréquence allélique

Flux génétiqueFlux génétique

• Le processus du « métissage »

• Des allèles peuvent être gagnés dans une population par des migrations

• L’arrivée de nouveaux allèles change la fréquence allélique


Effets de la sélection naturelle sur Effets de la sélection naturelle sur la variation de phénotypela variation de phénotype

La « fitness », c’est plus que la La « fitness », c’est plus que la loi du plus fort…loi du plus fort…

• Meilleur camouflage • Meilleure fécondité • Attirer des pollinisateurs• Plus grande longévité• Meilleur accès à la nourriture• Habileté à trouver des abris

→Plusieurs paramètres influencent le succès reproductif


Analyse Analyse coût/bénéficecoût/bénéfice

L’évolution des caractères sexuels L’évolution des caractères sexuels secondaires: la sélection sexuellesecondaires: la sélection sexuelle

• Deux types de sélection sexuelle:• La sélection intrasexuelle

• Habituellement chez les mâles• Compétition pour permettre un meilleur accès aux

partenaires sexuels

• La sélection intersexuelle• Les femelles exercent habituellement le choix de

partenaire• Préférence pour des traits masculins éclatants et

comportements impressionnants


Sélection intrasexuelleSélection intrasexuelle


Sélection intersexuelleSélection intersexuelle


Exemple de caractère sexuel Exemple de caractère sexuel secondaire chez les humainssecondaire chez les humains

• Mesdemoiselles, laquelle préférez-vous?


1

2

• Taille moyenne du pénis• Humain: 12,7 – 17,8 cm• Chimpanzé: 7,6 cm• Gorille: 2,5 cm !!!

Forme 1 ou forme 2???

La nature est tellement La nature est tellement parfaite que l’évolution par la parfaite que l’évolution par la

sélection naturelle ne peut pas sélection naturelle ne peut pas agir sans force extérieureagir sans force extérieure

Est-ce vraiment le cas?


Organismes parfaits?Organismes parfaits?

• La sélection naturelle ne connaît pas l’avenir

• La sélection naturelle fait du nouveau à partir du vieux: agit comme un bricoleur

• Exemple de la photosynthèse


Organismes parfaits?Organismes parfaits?

• Exemple de l’absorption du nitrate

• Effet beigne

• Exemple du menton• La dentition est une

caractéristique qui évolue rapidement

• L’os mou évolue plus vite que l’os dur de la mâchoire


Des organismes parfaits?Des organismes parfaits?

• L’évolution est limitée par des contraintes historiques

• De nombreuses adaptations sont des compromis

• Le hasard et la sélection naturelle interagissent

• La sélection ne peut que modifier des variations existantes


Comment expliquer la Comment expliquer la diversité des espèces?diversité des espèces?

Processus de la spéciation:

un bref aperçu


Sturnella magna Sturnella neglecta

La notion d’espèceLa notion d’espèce

Ressemblances physiques InterféconditéX

La spéciationLa spéciation

• Deux types de spéciation• Allopatrique: territoire

différent• Sympatrique: même

territoire

• Il y a beaucoup plus d’exemples de spéciation allopatrique


Rythme de spéciationRythme de spéciation

• L’évolution est graduelle selon Darwin

• Les archives géologiques démontrent plutôt le contraire

• Naissance de la notion d’équilibre ponctué (Gould)

• Si une espèce acquièrent la majorité de ses caractéristiques en 50,000 ans, en verront nous la trace dans les fossiles?


Qui, eux, sont maintenant compris à l’intérieur de 3 grands domaines

Diversité du vivantDiversité du vivant

5 grands règnes, vraiment?

Depuis 1977, on reconnaît 6 règnes

Ce que l’on vous a enseigné

Proposition qui est encore à l’étude


Diversité du vivantDiversité du vivantLes 3 domaines n’ont pas évolués de façon complètement indépendante…

Arbre phylogénétique Arbre phylogénétique comprenant les 3 domaines et les 4 règnes des eucaryotescomprenant les 3 domaines et les 4 règnes des eucaryotes

Eub

acté

ries

Arch

éoba

ctér

ies

Eucaryotes

Ani

mau

x

Pro

tiste

sMycètes V

égét

aux

Note: les relation phylogéniques des Végétaux, des Animaux et des Mycètes par rapport aux Protistes (encadré) est actuellement sous débat scientifique .

Le règne des Protistes est appelé à disparaître pour devenir plusieurs règnes (2 ou 3) plus petits car il regroupe une trop grande diversité d’organisme qui sont classés ensemble simplement parce qu’ils sont petits…

L’évolution des 5 règnesL’évolution des 5 règnes

Les premiers habitantsLes premiers habitants

Eubactéries

Archaebactéries

Les eubactériesLes eubactériesPremier domaine apparu sur terre

• Les eubactéries sont les premiers vivants à avoir peuplé la Terre il y a environ 4,1 milliards d’années.

• Ce sont des procaryotes (absence de compartimentation/membrane interne)

• Possèdent des propriétés communes aux archées de par leur structure cellulaire et distinctes de par leur génome.

• Ont une paroi cellulaire composée au moins partiellement de peptidoglycanes

Les archéobactériesLes archéobactériesDeuxième domaine apparu sur Terre

• Les archéobactéries sont des procaryotes possédant des membranes cellulaires très résistantes pouvant survivre à des conditions climatiques extrêmes (extrémophiles).

• Mécanisme de réplication de l’ADN des archées est plus proche de celui des eucaryotes que de celui des bactéries.

• Sont les précurseurs des eucaryotes.

Les eucaryotesLes eucaryotes

Troisième domaine apparu sur Terre

• Comprend les règnes des protistes, mycètes, animaux et végétaux

• Les eucaryotes constituent un groupe d’organismes unicellulaires ou pluricellulaires définis par leur structure cellulaire plus complexe que celle des procaryotes.

• Comparativement aux archéobactéries, ils possèdent des organites divisant l’espace cellulaire en zones dont la fonction est définie, tel que le noyau.

Les protistesLes protistes• Majoritairement unicellulaires

• Peuvent vivre groupés en colonies

• Principalement retrouvés dans les milieux aquatiques, mais aussi dans certains habitats terrestres humides

• Beaucoup vivent une forme de relation symbiotique avec d’autres organismes vivants (mutualisme, parasitisme, etc.)

• Très grande diversité quant au mode de nutrition: autotrophes, hétérotrophes ou mixotrophes

Les eumycètesLes eumycètes• Presque tous pluricellulaires

• Ce sont des hétérotrophes par absorption

• Ce sont également des décomposeurs qui transforment la matière organique en matière inorganique.

• Dû à leur mode de nutrition, ils vivent une forme de relation symbiotique avec d’autres organismes vivants (mutualisme, parasitisme, etc.)

• Ont une paroi cellulaire formée de chitine

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Fungi_collage.jpg

Les animauxLes animaux• Ce sont des pluricellulaires

hétérotrophes (majoritairement par ingestion)

• Seuls les animaux possèdent du tissu nerveux et musculaire

• Se reproduisent de façon sexuée (pour la plupart)

• Emmagasinent leur énergie sous forme de glycogène et de graisses

• N’ont pas de paroi cellulaire (les arthropodes ont de la chitine mais elle sert pour leur exosquelette)

Les végétauxLes végétaux• Ce sont des organismes pluricellulaires qui

se nourrissent de façon autotrophe (photosynthèse) sauf exception

• Possèdent des structures complexes grâce à la spécialisation de certaines de leurs cellules

• Majoritairement terrestre

• Emmagasinent leur énergie sous forme d’amidon

• Ont pour ancêtres les algues vertes aquatiques

• Ont une paroi cellulaire composée de cellulose


Les menaces à la biodiversitéLes menaces à la biodiversité

• Destruction d’habitat

• Espèces envahissantes

• Changements climatiques

• Pollution

• Braconnage

• Nous sommes au cœur de la 6ième extinction massive, 1000x plus rapide que celle des dinosaures…


Histoire de la vie…Histoire de la vie…

Documents

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