Chapitre:Deladiversificationdesêtresvivantsà

l’évolutiondelabiodiversité

Thème:Génétiqueetévolution

problématique:• Quelsmécanismesévolutifssontàl'origined'unemodificationdespopulationsaucoursdesgénérations?

• Commentdéfinir« l’espèce »?

unepopulation:• Individusvivantaumêmeendroitaumêmemomentpouvantsereproduireentreeux.

• Touslesindividusnesontpasidentiques!

1. Lesmodificationssousl’effetduhasardCf.doc.p.65

⇒ « Accidents génétiques »sontaléatoire:- Mutations,- Duplicationsgénique,- Transfertshorizontaux

⇒ Perturbations« écologiques »majeuressontaléatoires(incendie,éruptionvolcanique,météorite…)– Exdisparitiondesdinosaures:Crisebiologiquequilibèredesnichesécologiquesquiserontoccupéesparlesespècessurvivantes

I.Mécanismesévolutifsetévolutiondelabiodiversité

=>Ladérivegénétique=modificationaléatoiredelafréquenced’unallèledansunepopulationaucoursdutemps.

Ladérivegénétiqueestd’autantplusfortequelapopulationestpetite

Pertedediversitéd’autantplusvitequelapopulationestpetite

=>Dérivegénétiqueeteffetdefondation

• Lorsd’unemigration,lesémigrantemportentunéchantillonaléatoiredesallèlesdelapopulation.

=>Lafréquencedesallèlesdanslanouvellepopulationseradifférentequedanslapopulationinitiale=EFFETFONDATEUR(formededérivegénétiqueparticulière)

Exemplededérivegénétiquedansunepopulationd’éléphantdoc.3p.67

- RéductionmassivepopulationAddoen1920=>EFFETFONDATEUR

- Populationtrèspetite=>dérivegénétiqueimportante!

- 2007fréquencedeséléphantssansdéfensestrèsélevée

- Ladiversitégénétiqueestreprésentéparlenombred’allèlespour2locusdans3populationsdifférentes.

- PopulationAddon’aque2allèlespourlelocusLA4et1allèlepourlelocusLA5

=>Ilyapertedediversitégénétiquesousl’effetdeladérivegénétique.

Bilan

• Lehasardpeutêtreàl'origined'unediversitébiologique(mutations,duplicationsgéniques,brassagesméiotiques,polyploïdie...)maisilinflueégalementsursondevenir.

• La dérivegénétiqueestunevariationaléatoiredelafréquencedesallèlesaucoursdutempsdansunepopulation.Elleestd'autantplusmarquéequel'effectifestfaibleetcontribueàéloignerdespopulationsd'unemêmeespèce.

2. Lesmodificationssousl’effetdel’environnementCf.doc.p.64

• ExempledesélectionnaturelledesPhalènedebouleau

• Enfonctiondescaractéristiquesdel’environnement,lasurvieetlareproductiondesdeuxformesdephalènen’estpaslamême.

⇒Environnementetprédateurssontdespressionsdesélection=>évolutiondespopulations.

⇒Lasélectionnaturellecorrespondàunevariationnonaléatoiredelafréquencedesallèlesauseind’unepopulationsousl’effetdumilieudevie.

⇒Lafréquencedesallèlesquiconfèrentunavantagereproductiftendàaugmenterdansunepopulation.

• ExempledesélectionnaturelledeséléphantssansdéfensesDoc.2p.66– Lecaractère« sansdéfense »esthéritable– Lesdéfensesconfèrentunavantagepr larecherchedenourritureetpourlareproduction

⇒lasélectionnaturellefavoriselecaractère« défense »danslapopulationd’éléphant.

– 1900-1989:Nouvellepressiondesélection=commerced’ivoirequifavoriselasélectionducaractère« sansdéfense »danslapopulation

Bilan:• LeconceptdesélectionnaturelledéveloppéparCharlesDarwinrepose

surtroisobservations:- Auseind'unepopulation,lesindividusprésententunevariabilité- Certainscaractèressonttransmisdegénérationengénération- Lavariabilitépeutêtrecorréléeàunevariationdusuccès

reproducteur.

• Uncaractèrequipermetàunindividudesurvivreetdesereproduiremieuxques'ilenétaitdépourvuestuneadaptation.

• Seuleslesinnovationsgénétiquesquiaffectentlescellulesgerminalespeuventavoirunimpactévolutif.

• Lesinnovationsgénétiquessontsoumisesaucribledel'environnement.• Aunmomentdonné,dansunmilieudonné,certainesinnovations

génétiquespeuventapporterunavantagesélectifauxindividusquilesportent:ellesontalorsuneprobabilitéplusgrandedeserépandredanslapopulation.

II.Espècesetspéciation

1. Lanotiond’espèce:UnconceptquiévolueDoc.1p.68« Uneespce estunensembled'individus qui

engendrent,parreproduction,d'autresindividussemblablesàeux-mêmes....Nouscomptonsaujourd'huiautantd'espècesqu'ilyaeuaucommencementdeformesdiversescréées. »

Carlvon Linné,1736

« Lesvariations quelquefaiblesqu'ellessoientetdequelquecausequ'ellesproviennent, tendentàpréserverlesindividus d'uneespèceetsetransmettentordinairement àleurdescendance,pourvuqu'ellessoientutilesàcesindividusdansleursrapportsinfinimentcomplexesaveclesautresêtresorganisésetaveclanatureextérieure »

CharlesDarwin,1859

Ø Jusqu'auXIXesièclel'espèceétaitconçuecommeuneentitéstableetimmuable:c'estlefixisme.Toutevariationparrapportautypederéférenceestconsidéréecommeuneanomalie.

ØAlafinduXIX,unnouveaucourantdepenséeestné:l'évolutionnisme.Lavariabilitén'estplusconsidéréecommeuneanomaliemaiscommeunmoteurdel'évolution.

• Ilfauttrouverdescritèresquimontrentqu’unensembled’individuappartientàunecommunautédereproductionayantunehistoireévolutivecommune:– Critèresderessemblanceouphénétique– Critèresbiologiquesoud’interfécondité– Critèresgénétiquesoumoléculaires– Critèresécologiques

2. Commentdéfiniruneespèce?Doc.3p.69

Critèresphénetiques:• reposentsurdesressemblancesmorphologiques :Deuxindividusquiseressemblentappartiennentàlamêmeespèce ;end’autrestermesdeuxindividusd’unemêmeespèceseressemblentplusentreeuxqu’ilsneressemblentauxindividusd’uneautreespèce.

ü Limites: l’existenced’unegrandevariabilitédesindividusdanscertainesespèces,parexemplelescasdedimorphismesexuel conduitparfoisàdesgroupementerronésouaucontraireàdesdistinctionsinjustifiées.

Deslimitesaucritèrederessemblance:laconvergencedeforme

Unelimiteaucritèrederessemblance:uncasdedimorphismesexuel

Critèrebiologiqueou critèred'interfécondité• C’estErnstMayr quien1942proposecequ’onappelleaujourd’huiladéfinitionbiologiquedel’espèce :« Uneespèceestunepopulationouunensembledepopulationsdontlesindividuspeuventeffectivement oupotentiellementsereproduireentreeuxetengendrerunedescendanceviableetféconde,dansdesconditionsnaturelles. ».

ü Limite:iln'estpastoujoursvérifiable(casdesfossilesparexemple)etcertaines"espèces"encoretrèsprocheslesunesdesautrespeuventsecroiseretavoirdesdescendantsfertiles!

critèregénétique• L’analysedel’ADNpeutrévélerl’existencedefluxdegènesentredespopulations,indicateursdereproduction.

ü Limite:invérifiablepourlaplupartdesfossilesetinaccessibleendehorsdulabo

ü deuxpopulationsquise côtoientmaisn'échangentplusdegènesappartiennentàdeuxespècesdistinctes.

Critèreécologique:• deuxindividusdelamêmeespècepartagentlamêmenicheécologique(lieudevie,nourriture...)

• Àl’inversedeuxindividuquin’ontpaslamêmepériodedereproductionouquioccupentdesmilieuxdifférents,nepeuventpassereproduireetappartiennentsansdouteàdesespècesdifférentes.

3.Laspéciation

• Uneespèceesttemporaireetpeutdoncêtredéfiniecommeunepopulationd’individussuffisammentisolésdesautrespopulations :

=>Ellen’existequedurantuneduréedetempsfinie.

• Uneespècedisparaît– sil’ensembledesindividusconcernésdisparaît :Onparled’extinction

– oubiensiellecessed’êtreisoléegénétiquement

• Uneespèceapparaît– siunnouvelleensembles’individualise,uneespècesupplémentaireappariât

=>onparlealorsdespéciation

a.Laspéciationavecisolementgéographique

ExempledespapillonsZerynthia doc.p702espècesjumelles(morphologiquementtrèssimilairesmaisquinepeuventsereproduire)

espèceancestrale=>isolementgéographiquede2populations=>isolementreproducteur=>isolementgénétique=>2espècesjumelles

ØDeuxpopulationsd'unemêmeespècepeuventseretrouverisoléespardesbarrièresgéographiques(unglacier,unevallée,uncontinent,unocéan...)etévoluerindépendammentsousl'effetdelasélectionnaturelleetdeladérivegénétique.

Ø Silesdifférencesdeviennenttellesque,mêmeréuniesànouveau,ellesnesontplusinterfécondes;ellesformentalorsdeuxespècesdistinctes.

b.Laspéciationsansisolementgéographique(p.71)

ØDansunepopulationd'unemêmeespèce,ilarriveparfoisquelescaractères"intermédiaires"soientdéfavorisés.

Ø Lasélectionnaturellevaalorsfavoriserlesformesextrêmesquivontavoirtendanceàsereproduireentreelles.

ØAvecletemps,lesdifférencesvonts'accumulerjusqu'aujouroùl'isolementreproducteurestatteint:denouvellesespècesseserontforméessansavoirétéisoléesgéographiquement.

Conceptducritèred’interfécondité

Leconceptreproductifdel'espèceestapparuen1919lorsquelegénéticienaméricainAlfredH.Sturtevant,croisantdeslignéesmutantesdelamoucheDrosophilamelanogaster,constataqu'ilneparvenaitpasàcroisercertaineslignéesentreelles.Leslignéesserépartissaientendeuxlotsmutuellementinterstériles.Ilavaitlàdeuxespècesdedrosophilesqu'ilnepouvaitidentifierqueparcroisement. Eneffet,lanouvelleespèceétaitidentiqueàl'autre,àl'exceptiondedifférencesmicroscopiquesdespiècesgénitalesdesmâles,visiblesseulementàlaloupe.IlappelacettedeuxièmeespèceDrosophila simulans ("l'imitatrice").• Lanotiond’espècejumelle"étaitnée.Ellemontraitquedeux

espècesétaientavanttoutdes"poolsgéniques"distincts,commelegénéraliseralezoologisteaméricainErnstMayr vers1940.

Remarque

Une"sous-espèce"estuneracegéographique,c'estàdireunensembledepopulationslocalesoccupantunesubdivisiongéographiquedel’espèce,etdifférantmorphologiquementdesautrespopulationsdel’espèce.

Exemplesdesujetsdesynthèse

• Labiodiversité résultenotammentdelasurviedifférentielledesorganismesdansleurenvironnement.Cettesurvieestlaconséquencepourpartiedeladiversitégénétiquedesorganismes.

=>Présentezl’ensembledesprocessusàl’origine d’unediversificationgénétiqueduvivant,aussibiendansladiversificationdesespècesquedesindividus auseindesespèces.Votreexposé,structuré, comporterauneintroduction, undéveloppement etuneconclusion.Ils’appuierasurlaplantecultivéedevotrechoix.Lesmécanismesdesélectionnaturelle,dedérivegénétiqueetdespéciationnesontpasattendus.

• Ladiversitéduvivantestenpartiedécritecommeunediversitéd’espèces.Cettebiodiversitévarieaucoursdutemps.

Aprèsavoirdéfini cequ’estuneespèce,vousprésenterezquelquesmécanismespermettantl’apparitionouladisparitiondecelle-ci.Votreexposédevraêtrestructuréparuneintroduction, undéveloppement etuneconclusion.

• Montrezquelabiodiversitéestuneétapedel’évolutiondesespècesrésultantdedifférentsmécanismesdediversificationdespopulations