LA SPÉCIATION ET LES SIGNES DE L'ÉVOLUTION

Gilles BourbonnaisCégep de Sainte-Foy

3. LA SPÉCIATION ET LE CONCEPT D'ESPÈCE (456)

Spéciation = formation d'une nouvelle espèce à partir d'une espèce ancestrale

Mode le plus fréquent = cladogenèse

==> Diversité biologique

Qu'est-ce qu'une espèce?

Définition la plus couramment utilisée:

Population ou groupes de populations dont les membres peuvent se reproduire entre eux dans la

nature

DONC = groupes d'individus qui s'échangent des gènes

Problèmes d'application de cette définition:

• Organismes à reproduction non sexuée.

• Difficulté de vérifier en pratique l'interfécondité.

• Cas limites (souris p. 459)

Il peut y avoir spéciation s'il y a isolement génétique : barrière qui empêche un groupe d'individus de se reproduire avec le reste de la population.

Le groupe isolé peut diverger génétiquement au point de ne plus pouvoir se reproduire avec le reste de la population = nouvelle espèce.

• Dérive génétique

• Mutations nouvelles

• Sélection différente

L'espèce ancestrale A donne naissance aux espèces B, C et D (Campbell, p. 464)

Si le phénomène se produit en peu de temps = radiation adaptative

La radiation adaptative est fréquente après un bouleversement important (après la catastrophe responsable de l'extinction des dinosaures, par exemple). Campbell 487-488

Isolement peut être causé par:

Barrières géographiques • Formation d'îles

• Chaîne de montagne

• Glacier

• Désert

• Lacs isolés

• Etc.

Barrières biologiques

Barrières biologiques

Isolement écologique : une partie d'une population préfère un milieu écologique différent de celui du reste de la population.

Isolement temporel

Isolement éthologique (comportements différents)

Isolement mécanique (appareils reproducteurs différents)

Isolement gamétique (gamètes ne se reconnaissent plus suite à des mutations de protéines de surface)

Isolement génétique (mutation qui rend certains individus stériles avec d'autres, mais fertiles entre eux)

Spéciation allopatrique

Spéciation sympatrique

Groupes séparés par un isolement géographique

Les nouvelles espèces se forment sur le même territoire que l'espèce ancestrale (pas d'isolement physique)

Gradualisme et théorie des équilibres ponctués (469)

D'après les fossiles, c'est le mode équilibre ponctué qui serait le plus fréquent.

4. Les signes (preuves?) de l'évolution (430)

• La sélection artificielle

• Les archives géologiques

• L'anatomie comparée

• L'embryologie

• La biogéographie

• La biologie moléculaire

La sélection artificielle

Les archives géologiques

• Permettent de se représenter la flore et la faune de différentes époques.

• Permettent de découvrir les transitions entre une forme ancienne et une forme plus moderne.

Évolution du cheval, caractérisée par:

• Accroissement de la taille.

• Réduction du nombre de doigts.

• Modification des dents

N.B. L'évolution n'est pas graduelle ni linéaire (ça ressemble à un buisson).

Certains fossiles permettent d'imaginer comment s'est faite la transition entre de grands groupes.

Ex. Fossile de l'Archaeopteryx (transition entre reptiles et oiseaux, 150 MA).

Archaeopteryx Oiseau

L'anatomie comparée

• Ressemblances entre animaux même s'ils vivent dans des milieux très différents (ex. le dauphin ressemble anatomiquement plus à un mammifère terrestre qu'à un poisson).

• Structures homologues = structures qui ont la même origine évolutive.

• Organes vestigiaux : organes devenus inutiles ou peu utiles, mais qui sont encore présents

Structures homologues : Membres avant des vertébrés

Évolution des pattes

Structures vestigiales:

Bassin et membres arrières atrophiés chez la baleine ou chez certains serpents primitifs (boa).

Appendice chez l’humain (reste du caecum)

Muscles des oreilles chez l'humain.

Mécanisme de la "chair de poule"

Repli semi-lunaire de l'œil (vestige d'une troisième paupière chez les reptiles).

Animaux cavernicoles aux yeux atrophiés ou non fonctionnels

Autres structures vestigiales

L'embryologie (432) Les organismes qui ont une même origine évolutive présentent des développements embryonnaires semblables.

Dents et fourrure au stade embryonnaire chez les baleines à fanons.

Activation de certains gènes inactifs chez le poussin ==> formation de dents.

Fentes branchiales chez les vertébrés.

Queue au stade embryonnaire chez l'homme.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/odyssey/clips/

Poisson

Oiseau

Porc

Homme

La biogéographie

= étude de la distribution des espèces

• Îles abritent des espèces endémiques (uniques) apparentées à des espèces du continent le plus proche ou d'une île voisine.

• Îles Hawaii : ~ 250 espèces d'insectes ont envahi les îles après leur formation. Ces insectes ont évolué pour donner plus de 3000 espèces uniques aux îles. Des 1700 espèces végétales, 1430 sont endémiques.

• Dinosaures d'Afrique et d'Amérique du Sud : mêmes espèces AVANT la formation de l'Atlantique. Espèces différentes après.

Pinsons des Galapagos (Pinsons de Darwin)

• Marsupiaux en Australie

• Faune avienne de Nouvelle-Zélande (pas de mammifères sauf des chauves-souris)

• Faune particulière de Madagascar

Moa de Nouvelle-Zélande. Certains atteignaient 3 m de haut.

Une espèce d'aigle aujourd'hui éteinte était assez grande pour s'attaquer à ces oiseaux.

Biologie moléculaire

• Comparaison de séquences d'ADN.

• Comparaison de séquences d'acides aminés.

Ex. Comparaison de la séquence en acides aminés des deux chaînes de l'hémoglobine

Homme - chimpanzé : 0 AA de différence

Homme - Gorille : 1 AA

Gorille - Singe Rhésus : 6 AA

Homme - Porc : 20 AA

Arbre phylogénétique tracé par l'étude comparative du cytochrome C

On peut comparer des populations rapprochées par l'étude de l'ADN satellite (Junk DNA).

Ex. Corégones et truites des lacs du Québec

On peut utiliser l'ADN des mitochondries : se transmet uniquement de mère à fille.

L'horloge moléculaire

Différence génétique entre deux espèces

provenant d'une même espèce ancestrale

au temps écoulé depuis leur séparation évolutive

est proportionnelle

DONC

Temps écoulé depuis que les deux espèces sont séparées

= k t

Si on connaît k, on peut trouver t en évaluant la différence génétique entre les deux espèces.

k varie selon les portions d'ADN considérées:

S'il s'agit d'un gène vital : k est faible (la moindre modification risque d'être nuisible).

S'il s'agit d'ADN non codant : k est élevé

5. L'évolution se fait-elle au hasard?

Hasard des mutations

Hasard des circonstances

• Changements de climat

• Catastrophes cosmiques

• Changements écologiques

• Etc.

Mais la sélection naturelle ne se fait pas au hasard

Conclusion: on ne peut pas prévoir dans quelle direction se fera l'évolution, il y a trop d'événements impossibles à prévoir qui interviennent.

FIN