1. Bienvenue Toutes & Tous

2. Pour savoir pourquoi sommes nous devenus humainsNous devons connaitre les thories de l'volution Quels sont nos anctres et comment ils ont evolu Quels sont les changements qui nous ont fait devenir humains et Quand ces changements sont-ils arrivs 3. ACTIVITS En groupe de 4-5 lves pour faire des travaux sur: - La thorie synttique - La thorie evo-devo - Thorie de l'Epigntique - L'espciation - Sur les arguments que soutiens la thorie de l'volution - Sur les arguments qui sont contre cette thorie - Characteristique pour devenir humains - Des articles 4. UN LONG CHEMIN VERS LA THORIE DE L'VOLUTION Ce pas sorcier: La thorie de l'volution 5. AVANT LA THORIE DE L'VOLUTION ... LA THORIE DU FIXISME (OU CRATIONISME OU CATASTROPHISME) UNE VISION ANTHROPOCENTRIQUE DU MONDE LA TERRE AVAIT SEULEMENT 6000 ANS 6. FIXISMEC'est la croyance selon laquelle il n'y a ni transformation ni drive des espces vgtales ou animales. Chaque espce serait apparue telle quelle au cours des temps gologiques. C'est une thorie qui s'oppose aux thories de l'volution.Georges Cuvier: Savant franais qui a identifi et class de nombreux fossiles comme le Megatherium. C'est le dfenseur du Catastrophisme. 7. Crationisme (Fixisme) Linn: ltre suprme a cr dun geste unique toutes les espces, ce qui fait quelles sont fixesLe crationisme fait nouveau dangereusement surface dans certains Etats o tout enseignement non fond sur l Ecriture est banni ! 8. VOLUTION: Cette thorie dit quil apparat de nouvelles espces, et que celles-ci drivent dautres espces arguments:Jean Baptiste de Monet de Lamarck (1744-1829)Charles Darwin Alfred Wallace (1809-1882) (1823-1913) palontologiques anatomiques embryologiques physiologiques biochimiques gntiques ..... 9. 4. La premire thorie explicative de l'volution : le lamarckisme: Sulign!! Jean-Baptiste de Monet de Lamarck (1744-1829) Dit Chevalier de Lamarck Naturaliste franais. Responsable des collections d'invertbrs au muse d'histoire naturelle de Paris. Le premier affirmer publiquement le concept de l'volution des espces et laborer un modle pour l'expliquer. Publie sa thorie en 1809 dans son livre : Philosophie zoologiqueSa biographieInvente les mots : invertbrs, vertbrs et biologie et, prcise le sens du mot fossile. 10. Exemple de lvolution du cou de la girafe (selon Lamarck) 1. Le milieu engendre des besoins cause dun changement dans le milieu, les feuilles sont plus hautes dans les arbres. Les girafes ont besoin dun cou plus long. 2. Modification des organes Les girafes stirent pour les atteindre. Le cou et les pattes sallongent durant leur vie. 3. Transmission des modifications Les girafes transmettent ce caractre (acquis au cours de leur vie) leurs descendants. 4. Adaptation au milieu Avec le temps, lespce sadapte son milieu en devenant de plus en plus allonge.Les girafes sont adaptes la hauteur de leur nourriture. 11. Mcanisme explicatif de lvolution (de Lamarck) : l'hrdit des caractres acquis Les changements du milieu engendrent de nouveaux besoins chez un organisme. Ces besoins entranent le dveloppement des organes utiliss et la rgression des organes non utiliss. (Usage et non usage) Les caractres acquis de la sorte se transmettent aux descendants. (Hrdit des caractres acquis) Lespce se transforme graduellement en sadaptant au milieu. 12. La transmission des caractres acquis 13. La deuxime thorie explicative de l'volution : le darwinisme (wallanisme) Charles Darwin (1809-1882)Sa biographie Naturaliste anglais. tudes en mdecine (quil abandonne) puis en thologie et en sciences naturelles. 22 ans (1831), il sembarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de lAmrique du Sud et de lArchipel des Galpagos. De retour de voyage il rflchit sur ses observations, publie des ouvrages et conoit sa thorie de l'volution. Prsentation de sa thorie en 1858. Publication de sa thorie de l'volution en 1859 dans son livre: De l'origine des espces (livre en ligne) 14. Au cours du voyage du beagle Darwin observe : CURIOSIT !! Espces de rgions diffrentes dAmrique du Sud se ressemblent souvent entre elles. Espces retrouves dans un milieu particulier dAmrique du Sud ressemblent plus aux espces dautres rgions dAmrique du Sud quaux espces trouves dans des milieux similaires sur dautres continents. 15. Au cours du voyage du beagle Darwin observe : Fossiles dAmrique du Sud ressemblent aux espces actuelles dAmrique du Sud. Des les possdent des espces uniques qui ressemblent dautres espces du continent le plus proche. Ex. les Galpagos (900 Km lOuest de lAmrique du Sud) 16. Mcanisme explicatif de lvolution (de Darwin) : la slection naturelle !!1 Il y a des variationsentre les individus et celles-ci sont hrditaires. Nous ne e sommes pas tous Campbell (3 d.) Figure 22.9 : 482 gaux.Source2 La descendance duneespce est beaucoup trop nombreuse pour les ressources du milieu, il y a lutte pour la survie. Une seule branche drable porte des douzaines de graines. eCampbell (3 d.) Figure 22.8 : 482 17. 3 Les individus qui Un facteur slectif prsentent les meilleures variations par rapport au milieu se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs caractres favorables. Les individus ayant les moins bonnes variations sont limins via un facteur de slection naturelle (ici, les oiseaux). 4 Lespce se modifie graduellement par accumulation des caractres favorables au fil des gnrations. 5 Lespce sadapte son milieu.Source 18. La slection naturelle Les individus les mieux adapts leur environnement se reproduisent plus que les autres et contribuent davantage au patrimoine gntique de la descendance. La frquence des bons gnes (par rapport au milieu) augmente graduellement dans la population, de gnration en gnration. La slection naturelle entrane des changements: L'espciation. 19. Exemple de lvolution du cou de la girafe (tel que Darwinaurait pu le dcrire sil lavait donn, ce qui nest pas le cas) 1. Variation biologique Il existe dans une population de girafes, diverses longueurs de cou et de pattes. 2. Slection naturelle Si la nourriture est haute dans les arbres (facteur slectif), les plus grands (cou et pattes) ont plus de chance de survivre. 3. Succs reproducteur Ils se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs gnes avantageux leurs descendants. De gnration en gnration, il y a slection (limination) des plus petits, les plus grands survivent. 4. Adaptation au milieu Avec le temps, lespce sadapte Les girafes sont adaptes la hauteur de son milieu en devenant de plus en leur nourriture. plus allonge. 20. La slection naturelle Slectionne les moins bons et donc augmente la frquence des meilleurs allles dans la population (les meilleurs par rapport au milieu) Les individus les mieux adapts leur environnement se reproduisent plus que les autres et contribuent davantage au patrimoine gntique de la descendance. La frquence des bons gnes (par rapport au milieu) augmente graduellement dans la population, de gnration en gnration. La slection naturelle entrane l'adaptation d'une population son milieu. 21. La slection naturelle peut s'inverser Cas du mlanisme industriel Les phalnes claires ont t limines durant la rvolution industrielle et la population est devenue sombre.Aprs cette priode, la phalne a repris sa forme claire parce que les phalnes sombres ont t limines.Phalnes eliminesPhalnes survivantesPhalnes eliminesPhalnes survivantes 22. La phalne du bouleau (Biston betularia) Forme ple = bon camouflage sur les troncs darbres couverts de lichen. Forme mlanique = bon camouflage sur les troncs dpourvus de lichens et noircis par la pollution. partir du milieu du XIXe sicle, la pollution a fait disparatre les lichens des arbres et la suie les a noircis. Dans les rgions pollues, la slection naturelle a remplac les ples par la forme mlanique en quelques annes. Dans les rgions o on a mis fin la pollution, les ples sont redevenus majoritaires. 23. Autres exemples : Rsistance aux antibiotiques des bactries Pinsons de lle Daphne Major aux Galpagos Le pinson prfre manger des graines petites et tendres faciles craser. Les annes humides, ces graines sont assez abondantes. Les annes sches, les graines deviennent plus rares, surtout les petites. La dite contient alors une proportion plus grande de graines plus grosses et plus dures. Il y a alors avantage des oiseaux aux becs les plus robustes. Ceux-ci deviennent plus abondants. 24. Preuves de l'volutionwww.youtube.com/watch?v=mmBLt308Q 25. Preuves de l'volution Le registre fossile: Les fossiles sont les objets tmoignant vritablement de l'existence de la vie passe. Repartition gographique. Anatomie compare: rvle les similitudes internes entre les tres vivants ainsi que leurs organes homologues. Dveloppement embryonnaire. Biologie molculaire. 26. Preuves de l'volution Le registre fossile: Les fossiles sont les objets tmoignant vritablement de l'existence de la vie passe. 27. Les fossiles peuvent-ils confirmer l'hypothse d'une volution des espces Un fossile est toute trace de vie pass prserve dans les roches: os, traces de pas, excrments, oeufs, etc 28. Les informations apports par les fossilesOiseau ou dinosaure? Le squelette de l'archoptrix prsente des ressemblances avec celui d'un petit dinosaure bipde qui a vcu la mme poque. Cet animal est vieux de 150 millions d'annes. 29. Preuves de l'volution Repartition gographique. 30. B-La biogographie La rpartition gographique montre que lesespces voluent partir danctres communs.Les espces dune mme rgion se ressemblent, mme si elles se sont adaptes dautres habitats, car elles ont des anctres communs. Ces espces peuvent ressembler des espces dautres continents par volution convergente.Les faunes de l'Amrique du Sud, de l'Afrique du Sud et de l'Australie ne sont pas composes des mmes animaux parce quelles sont issues despces ancestrales diffrentes. Les lmurs ne se retrouvent qu' lle Madagascar (Ocan Indien).Des lmuriensLes marsupiaux se retrouvent en Australie. Koala, kangourou, opossum, Les singes platyrrhiniens sont en Amrique du SudCliquez sur limage pour ouvrir le site dorigine. 31. La rpartition gographique des tres vivants 32. avestruzandem 33. Preuves de l'volution Anatomie compare: rvle les similitudes internes entre les tres vivants ainsi que leurs organes homologues. 34. Squelettes comparsLes premiers vertbrs ttrapodes possdaient des branchies et plusieurs caractres de poissons. Ces ressemblances confortent l'ide d'une evolution. On peut penser que tous les ttrapodes actuels sont issus d'un groupe de poissons nageoires charnues. 35. A-Les preuves homologiques Preuves anatomiques : anatomie compare Les membres antrieurs des vertbrs sont sur le mme plan. Humrus Radius CubitusHumainChatBaleineChauve-sourisCampbell (3ed.) Figure 22.14 : 486 36. A-Les preuves homologiques Preuves anatomiques : les organes vestigiaux Les petits organes rgressifs laissent voir quils ont dj servi au cours de lvolution mais quils ne servent plus ! 1Les organes vestigiaux des baleines Les baleines ont des petits os inutiles dans la rgion de la hanche car leurs anctres avaient des pattes.Fmur Vestiges des membres postrieurs chez le dauphin pilote (Globicephala sp.)FmurSourceOs de la hanche 37. Preuves de l'volution Dveloppement embryonnaire. 38. LE DVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE DES ANIMAUX 39. A-Les preuves homologiques Preuves embryologiques Les embryons de vertbrs se ressemblent parce quils ont une ascendance commune. Tous ont des sacs branchiaux et une queue. Les sacs branchiaux sont lorigine des trompes d'Eustache des humains et des branchies des poissons. Sacs branchiauxQueueCampbell Extrait du livre Le Miroir du Monde de Cyrille Barrette(3ed.) Figure 22.15 : 486 40. 2Les organes vestigiaux des humainsLes humains ont un repli semilunaire car leurs anctres reptiliens ont une troisime paupire.Les humains ont un coccyx car leurs anctres avaient une queue.(Source)Les humains ont un appendice car leurs anctres avaient un caecum empli de bactries pour digrer la cellulose (comme certains herbivores actuels). 41. Preuves de l'volution Biologie molculaire. 42. LA BIOLOGIE MOLCULAIREL'ACIDE DSOXIRIBONUCLIQUE DE WATSON ET CRICKLES PRINCIPAUX ACIDES AMINSOXYGNE, CARBONE HYDROGNE ET AZOTE 43. A-Les preuves homologiques Preuves molculaires (les meilleures car elles sont prcises) Les diffrences entre les molcules permettent dapprcier la distance volutive qui les spare.Tous les vertbrs ont de lhmoglobine (Hb). Les molcules sont dautant plus semblables que la distance volutive est petite.1 acide amin de diffrent dans les hmoglobines humaines (en moyenne)45, entre humain et oiseau8, entre humain et singe67, entre humain et grenouilleCampbell (3ed.) Figure 22.16 : 48727, entre humain et souris125, entre humain et lamproie 44. ATENTION: Les structures homologues refltent les liens volutifs (phylognie) mais pas les structures analogues. Structures analogues Pas la mme origine volutive Peuvent avoir les mmes fonctions (par volution convergente)Structures homologues Mme origine volutive Pas ncessairement les mmes fonctions (par volution divergente)tude des ailes231 SSSS4Lesquels sont des homologues ?1, 2 et 4 45. APRS DARWIN Le processus: -Deux populations de la mme espce restent spares.-Les deux suivent une volution inpendante.-Il y a une accumulation de diffrences. 46. LES LOIS DE MENDEL Gregor Mendel: Moine et botaniste autrichien reconnu comme le pre fondateur de la gntique. Premire loi: Loi d'uniformit des hybrides de premire gnration. Deuxime loi: Loi de puret des gamtes. Troisime loi: Sgrgation indpendante des caractres hrditaires. 47. On cherche un autre mcanisme que la slection naturelle pour expliquer lvolution : le mutationnismeHugo de Vries et le mutationis Botaniste hollandais (18481935)De Vries observe, en 1866, l'apparition soudaine de nouvelles espces chez l'oenothre grandes fleurs (Oenothera lamarckiana) et propose la mutation comme l'agent de l'volution (publication : Die Mutations theorie, en 1901). Cette notion dvolution par la mutation, produisant des variations soudaines, fortuites et hrditaires tait diamtralement oppose la vision darwinienne d'une volution graduelle due la slection naturelle sur des variations continues. Notez que les mutations furent perues ds le 18e sicle par Maupertuis puis Lamarck et Darwin mais que ce fut de Vries qui, le premier, les nomma et les dfinit comme de brusques transformations spontanes et hrditaires en leur attribuant un impact sur lvolution des espces.Source 48. La mutation Fait apparatre les nouveaux gnes Source Facteur trs important de l'volution car fournit les nouveaux gnes, la matire brute de la slection naturelle. Une mutation germinale (transmise la gnration suivante par un gamte) modifie immdiatement le pool gnique de la population. vnement rare et le plus souvent nfaste. Effets quantitatifs plus importants chez les organismes temps de gnration court (bactries et virus). Effet moins marqu chez les organismes temps de gnration plus long (animaux et vgtaux). 49. Un exemple de mutation: l'albinismeFlocon de Neige tait le seul gorille albinos connu au monde. Il a malheureusement succomb l'ge de quarante ans un cancer incurable de la peau li son albinisme. La couleur de notre peau est dtermine par la quantit de mlanine prsente dans les cellules situes sa base. La synthse de la mlanine dpend d'un gne 50. Une mutation neutre: les yeux bleus On considre comme neutres les mutations qui sont sans impact sur la fonction d'une molcule et qui ne procurent ni avantage ni dsavantage slectif. Il s'agirait d'une simple mutation d'un gne qui est impliqu dans la production de mlanine. Tous les humains ayant les yeux bleus, sur l'ensemble de la plante, sont les descendants d'un unique anctre commun qui vivait il y a entre 6 000 et 10 000 ans. 51. Expression, gntiqueLexpression dun gne est une protine. Le message gntique (squence de nuclotides) est transcrit (en ARNm + maturation) puis traduit en un message peptidique (squence aa) grce au code gntiquestabilitLe rplication semi conservative de lADN en phase S dinterphase permet le maintien(stabili t) du gnome dune cellule lautre (lors de la mitose)etvariation du patrimoineLors de la rplication de lADN des erreurs (mutations) se produisent (rare). Mutations spontanes ou action dagents mutagnes. Mais il existe des mcanismes de rparation de lADN. Les mutations sont donc source dune variabilit (nouvel allle) favorable ou non et donc de biodiversit au sein des espcesApparition (ou non) dun nouveau phnotype viable ou non 52. Entre le darwinisme et le nodarwinisme a) Naissance du Darwinisme Darwin (1858). L'volution est accepte mais pas le mcanisme de la slection naturelle. Darwin ne peut expliquer comment les variations hrditaires ncessaires la slection naturelle apparaissent dans les populations ni comment les organismes transmettent ces variations leur descendance. cette poque, on crot que les caractres des parents se mlangent dans leurs descendants et que ce mlange finit par liminer les diffrences. a) Les travaux de Mendel (1865) Gregor Mendel propose le modle particulaire de lhrdit dont Darwin avait besoin. Malheureusement, Darwin na jamais vu ces travaux. 53. Les travaux de recherche se poursuivent Quelques dizaines dannes plus tard, les gnticiens comprennent que les caractres quantitatifs sont dtermins par des allles selon le modle hrditaire de Mendel. (Les lois de la gntique de Mendel sont compatibles avec les variations continues et la slection naturelle de Darwin. ) 54. Une nouvelle science voit le jour Ces tudes permettent dintgrer graduellement les ides de Mendel et de Darwin et de mettre au point une nouvelle science : la gntique des populations (science qui tudie les changements gntiques au sein des populations, au fil du temps). 55. Une thorie globale de lvolution est labore (1930-1947) La thorie synthtique de lvolution ou nodarwinisme prend forme. Elle est dite synthtique car elle intgre les dcouvertes et principes de nombreux domaines (biologie, gologie et analyse mathmatique). 56. La thorie synthtique de lvolution (nodarwinisme) labore en une quinzaine dannes (1930-1947) Intgre la slection darwinienne et lhrdit mendlienne Dite synthtique de lvolution car elle amalgame de nombreux domaines scientifiques : gntique des populations, palontologie, taxinomie et biogographie. Son grand apport : lvolution se fait lchelle des populations et non celle de lindividu. Un rsum de la thorie nodarwinienne Une population volue sous l'effet de la slection naturelle (principal mcanisme de l'volution) mais aussi sous l'effet d'autres agents de l'volution : drive gntique, mutation et flux gntique. De grands changements rsultent de l'accumulation de ces petites modifications tales sur de longues priodes (microvolution) 57. Le gradualisme a t remis en question par Niles Eldredge et Stephen Gould en 1972 avec leur thorie des quilibres ponctus et la distinction des mcanismes affectant micro et macrovolution. Selon ce concept, la spciation se fait par tapes successives et non progressivement, ce qui permet dexpliquer la longue persistance de certaines espces ou au contraire la trs rapide volution dautres groupes. Annes 1970 : modle des quilibres ponctus. 58. Exemple du pinson bec moyen des les Galpagos Durant les annes sches, les graines sont rares ; le pinson se tourne vers les grosses graines pour survivre. Les pinsons gros becs sont favoriss et transmettent leurs gnes. La taille moyenne du bec augmente dans la population. Durant les annes pluvieuses, les petites graines sont abondantes et le caractre gros bec nest plus un avantage. La taille moyenne du bec diminue.DirectionnelleExemple des pinsons du Cameroun Les pinsons plus petits becs survivent bien en mangeant des graines molles tandis que les pinsons gros becs survivent bien en mangeant des Diversifiante graines dures qu'ils cassent. 59. Vocabulaire Espce Population Ensemble de populations dont Groupe d'individus tous les membres ont le potentiel de la mme espce de se reproduire entre eux dans vivant sur un territoire un environnement naturel donn et un moment dtermin Alaska Canada Microvolution Modification, au cours des Aire de Mer de Beaufort gnrations successives, distribution des caribous des frquences des allles de la rivire Porcupine d'une population sous l'effet des agents de Aire de l'volution distribution des Spciation caribous de la rivire Apparition d'une Fortymile Yukon nouvelle espce Alaska comme rsultat de la Campbell (3ed.) Figure 23.3 : microvolution 494 60. Une biodiversit ou diversit spcifiqueNombre d'espces diffrentes ou richesse spcifique Abondance relative de chaque espce. Quelle communaut montre le plus de biodiversit : A ou B ? A A B25% de chaque 80 % de lun et 25 % des autres 61. Le processus: -Deux populations de la mme espce restent spares.-Les deux suivent une volution indpendante.-Il y a une accumulation de diffrences. 62. La spciation Deux types de spciation Allopatrique: territoire diffrent Sympatrique: mme territoire Il y a beaucoup plus dexemples de spciation allopatriqueCollge Lionel-Groulx 63. Rythme de spciation Lvolution est graduelle selon Darwin Les archives gologiques dmontrent plutt le contraire Naissance de la notion dquilibre ponctu (Gould) Si une espce acquirent la majorit de ses caractristiques en 50,000 ans, en verront nous la trace dans les fossiles?Collge Lionel-Groulx 64. Les menaces la biodiversit Destruction dhabitat Espces envahissantes Changements climatiques Pollution Braconnage Nous sommes au cur de la 6ime extinction massive, 1000x plus rapide que celle des dinosaures Collge Lionel-Groulx 65. Homo ergasterL'hommo ergaster dcouvre peut-tre l'usage du feu, et invente le biface symtrique 66. Homo erectus Migrations et localisations: Est le premier hominid migrer hors d'Afrique. Ce ne sont pas des exodes de masses mais plutt de petits groupes de chasseurs qui partent vers le Nord, probablement en suivant des troupeaux d'animaux. 67. L'homo antecessor C'est la Sima de los Huesos, dans la rgion d'Atapuerca, que plus d'une centaine de restes d'hominids ont t dcouverts au fond d'un puits. Cet entassement d'ossements peut voquer de pratiques funraires. Toutefois les traces d'incisions retrouves sur les ossements indiquent que pratiquait le cannibalisme. 68. Homo neanderthalensis Neanderthal utilisait peinture corporelle ou lments de parure. De nombreux fossiles ont t trouvs dans une posture et dans un lieu qui dmontrent que ces hominids inhumaient leurs morts. C'est le dbut des croyances. 69. Le projet Gnome de Nandertal C'tait un projet visant squencer le gnome de l'homme de Nandertal, annonc conjointement en juillet 2006 par l' Institut Max- Planck d'anthropologie volutionniste de Leipzig en Allemagne et 454 Life Sciences des tats-Unis. Avec environ 3,2 milliards de paires de base le gnome de l'Neandertal a une taille a peu prs identique celle du gnome de l'homme moderne. D'aprs des rsultats prliminaires datant de 2009, les deux gnomes sont identiques prs de 99,5 % par comparaison, les gnomes de l'homme et du chimpanz sont identiques 95 % La premire comparaison de nos deux gnomes montre que, contrairement ce que pensaient de nombreux chercheurs, des Nandertaliens et des hommes modernes se sont mlangs par le pass. Certains d'entre nous portent donc, dans leurs gnes, un peu de Neandertal Ces quelques mots ont t prononcs le 7 mai dernier par Svante Pbo, directeur du laboratoire de gntique volutive de l'Institut Max-Planck Leipzig (Allemagne) 70. Li par des lettres a) Homo habilisInvente le biface symtriqueb) Homo ergasterEst le premier hominid migrer hors d'Afrique.c) Homo erectusUtilisait lments de parure.d) Homo antecessorPossde certaine habilet fabriquer des outils.e) Homo neanderthalensisPratiquait le cannibalisme.