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En 1866, Mendel publie son mémoire « recherche sur les hybrides végétaux » dans lequel il formule trois lois intervenant dans la transmission des caractères.
1- Si l’on croise deux lignées pures, tous les descendants de la première génération appelés hybrides F1 présentent un seul « trait » du caractère étudié.
2- L’autre forme du caractère réapparaît en génération F2 : il était donc masqué dans les générations F1. Le caractère masqué en F1 est qualifié de récessif et le caractère visible est qualifié de dominant.
3- Chaque hybride ne reçoit par les gamètes qu’un seul « facteur ». Les deux « facteurs » se séparent durant la formation des gamètes.
Johann Mendel, plus tard connu sous le nom de Gregor Mendel, est né le 22 juillet 1822 à Heinzendorf bei Odrau, un petit village dans une partie de l'empire autrichien désormais en Tchéquie.
Mendel est considéré comme le père de la génétique moderne, mais son travail a été largement ignoré jusqu'à sa mort en 1884.
Il est le premier à utiliser les mathématique pour expliquer les lois de transmission des caractères.
Wilhelm Weinberg (1862 - 1937) était un médecin juif allemand qui est devenu un généticien important. Il était obstétricien et gynécologue, exerçant à Stuttgart.
Godfrey Harold Hardy nait le 7 février 1877 à Cranleigh, en Angleterre, il est une figure essentielle des mathématiques du XXe siècle. En dehors des mathématiques pures, Hardy s'intéressait également aux applications biologiques. Il a co-découvert, avec Wilhelm Weinberg, le principe demeuré célèbre sous le nom de théorème de Hardy-Weinberg.
Le principe d’Hardy-Weinberg stipule que les fréquences des allèles et des génotypes d’une population restent constantes en l’absence de mécanismes évolutifs.
Pour appliquer le principe de Hardy Weinberg il faut dès le départ établir les limites, des conditions rarement observées dans la nature.
les couples se forment au hasard (panmixie : participation de tous les individus d’une population à la reproduction avec des chances égales)!
les effectifs sont de très grande taille ;
Les individus étudiés ne pas soumis à la sélection naturelle, ni aux mutations, ni aux migrations ;
Il n'y a pas de croisement entre générations différentes.
Les génomes que nous attendons sont donc :
f(AA) = p2, probabilité qu'un ovule contenant l'allèle "A" rencontre un spermatozoïde contenant "A".
f(Aa) = 2pq, la somme de la probabilité qu'un ovule avec l'allèle "A" rencontre un gamète mâle contenant "a" et la probabilité qu'un gamète femelle avec "a" rencontre un spermatozoïde ayant "A".
f(aa) = q2, probabilité qu'un gamète mâle et un gamète femelle, tous deux avec l'allèle "a", se rencontrent.
Comment évaluer la biodiversité au sein d’une espèce ?
Les activités humaines (agricultures, surexploitation des espèces, sur chasse) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes et conduisent à l’extinction d’espèces. La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population.
Les stratégies de protection passent par l’étude de la diversité au sein des populations :
L’abondance d’une population ; l’effectif témoigne entre autre des naissances (voir activité précédente)
La diversité génétique au sein de l’espèce.
La survie d’une population ou d’une espèce dépend évidemment de sa capacité à se reproduire mais aussi à diversifier son pool génétique.
Le Loup revient !
Présent au XVIIIème siècle sur 90 % du territoire français, le loup n’en occupait plus que 50 % au XIXème, dont seulement 10 % de populations stables, pour disparaître complètement en tant qu’espèce reproductrice entre 1930 et 1936.
La réintroduction du loup dans le parc de de Yellowstone aux États unis en 1995 est un modèle très étudié.
On cherche à montrer que l’évolution des loups dépend de leur capacité à se reproduire et donc leur effectif.
Doc. 1 : La population de loups du parc de Yellowstone présente deux couleurs de fourrure : noire ou grise.
Doc. 1 : La population de loups du parc de Yellowstone présente deux couleurs de fourrure : noire ou grise.
La couleur de la fourrure est contrôlée par un gène qui existe sous deux allèles : A et a. A est dominant sur a.
La couleur de la fourrure est contrôlée par un gène qui existe sous deux allèles : A et a. A est dominant sur a.
a : l’allèle qui code pour le pelage gris de fréquence q
A : l’allèle qui code pour le pelage noir de fréquence p
Doc.2 : Des chercheurs ont déterminé la répartition des couleurs de pelage des loups observés dans le parc de Yellowstone durant plusieurs années.
Doc.2 : Des chercheurs ont déterminé la répartition des couleurs de pelage des loups observés dans le parc de Yellowstone durant plusieurs années.
La fréquence p de l’allèle A se calcule suivant la formule.
Déterminez les génotypes manquants. Indiquez la couleur du pelage.
Calculez p et q.
Doc. 3 : Le modèle de Hardy-Weinberg permet d’estimer les fréquences alléliques des générations
Doc. 3 : Le modèle de Hardy-Weinberg permet d’estimer les fréquences alléliques des générations
Ce modèle s’appuie sur un ensemble d’hypothèses :
- Une grande population ;
- La panmixie (reproduction aléatoire des individus) ;
- L’absence de migration, de sélection naturelle et de dérive génétique.
3. Indiquez les formules et les fréquences permettant de trouver les fréquences alléliques attendues à la génération suivante.
4. Entourez en noir les cases du tableau correspondant aux loups noirs;
5. Calculez les fréquences pour chaque couleur du pelage.
Doc.4 Echiquier de croisement des loups noirs et gris.
Doc.4 Echiquier de croisement des loups noirs et gris.
Doc. 5 : Valeur sélective des loups de Yellowstone
Doc. 5 : Valeur sélective des loups de Yellowstone
Une étude approfondie de la population de loups a permis de comparer leur survie et leur reproduction en fonction du génotype. Par ailleurs, les loups gris et noirs s’accouplent préférentiellement l’un avec l’autre plutôt qu’avec un loup de la même couleur.
6. Utilisez les fréquences alléliques calculées et l'application en ligne : Modélisation de l'évolution de la fréquence allélique pour simuler l’évolution de la fréquence des allèles au cour des générations:
Relancez une simulation en modifiant les valeurs sélectives comparer avec la simulation du modèle de Hardy Weinberg et expliquer. De quelle couleur est la majorité des loups ? Comment expliquez-vous la différence avec le modèle.
La réintroduction des loups en France doit se faire progressivement afin de ne pas perturber trop rapidement les élevages de moutons. On introduit alors une dizaine d’individus seulement.
Refaire une simulation de l’évolution des fréquences. Commentez.
Quel est le risque génétique encouru par les espèces présentant un faible effectif ?
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