3ème thème 1 / chapitre 4

PARTIE 1 LE VIVANT ET SON ÉVOLUTION

CHAPITRE 4 De la diversité génétique à la biodiversité

I) CARACTÈRES PARTAGES ET CLASSIFICATION

Activité 1 LA CONSTRUCTION D'UN ARBRE PHYLOGÉNÉTIQUE

Rappel :

A) LES MUTATIONS, UN MARQUEUR DE L'ÉVOLUTION

Activité 2 LE SUIVI DES MUTATIONS ET LEURS INTERPRÉTATIONS

Malgré leur diversité, les êtres vivants présentent des caractères communs. Certains de ces caractères permettent aux scientifiques d'établir des liens de parentés entre eux :

la vision des couleurs est liée à la présence des cônes au sein de la couche profonde de la rétine qui possèdent de très nombreuses copies d'un pigment qu'ils synthétisent : l'opsine.

L'opsine est une protéine synthétisée après l'activation d'un gène (rappels : un gène code pour une protéine, lorsque ce gène est activé, la protéine est synthétisée par la cellule).

Voici les primates que nous allons étudier :

- les primates de "l'Ancien Monde" (Asie, Afrique) : Bonobos, Gorilles et Chimpanzés = Hominoïdes.

- les primates du "Nouveau Monde" : Capucin (= Cébus) et Saimiri.

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : En quoi le suivi des mutations permet-il de retracer l'évolution des espèces ?

Principe de construction d'un arbre de parenté à partir de données moléculaires

- Deux espèces qui présentent une même nouveauté évolutive l'ont hérité d'un ancêtre commun chez qui l'innovation est apparue.

- Pour deux espèces données, possédant une même protéine (protéine homologue), plus le nombre de différences dans la séquence des acides aminés est important, plus le nombre de mutations du gène codant cette protéine est important, plus l'ancêtre commun aux deux espèces est éloigné dans le temps.

B) LA NOTION D'INNOVATION ÉVOLUTIVE

Activité 3 LA COMPARAISON DES SQUELETTES DES MEMBRES ANTÉRIEURS

À l'aide de l'illustration ci-dessous :

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : En quoi la présence d'un caractère partagé permet-il de retracer l'évolution des espèces ?

BILAN

Les êtres vivants qui partagent un même caractère possèdent un ancêtre commun qui, dans le passé, a transmis ce caractère à tous ses descendants lors de la reproduction sexuée (cet ancêtre commun n’est pas un individu, mais un ensemble d’individus dont on ne connaît que certains caractères transmis aux descendants, les autres étant inconnus).

Dans un arbre de parenté (= arbre phylogénétique) chaque nœud correspond à un ancêtre commun et chaque extrémité de branche à un organisme (actuel ou fossile).

Les données intermédiaires (tirets verts dans l'exemple ci-dessous) correspondent à une innovation génétique (comprendre à une mutation aléatoire ayant entraîné des modifications du génome engendrant des effets sur la survie ou la reproduction des individus qui les portent).

Un arbre de parenté est une représentation des liens de parenté entre espèces : il montre l’évolution des espèces.

C) L'HISTOIRE ÉVOLUTIVE DE L'HOMME

Étudions les relations de parenté entre les primates :

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : Expliquer que l'Homme appartient au groupe des primates et ne "descend" pas des chimpanzés.

Activité 4 LA PLACE DE L'ESPÈCE HUMAINE DANS L'ÉVOLUTION

L’homme moderne est un primate classé dans le groupe des grands singes : il partage avec eux des caractères communs. On suppose donc que l’homme résulte, comme les autres espèces, d’une série de transformations au cours de l’évolution à partir d’un ancêtre commun partagé avec les chimpanzés.

Correction :

POUR ALLER PLUS LOIN :

Voici une représentation de l'évolution de la lignée humaine :

Rappel : dans un arbre de parenté (= arbre phylogénétique) chaque nœud correspond à un ancêtre commun et chaque extrémité de branche à un organisme (actuel ou fossile). Les données intermédiaires (cercles colorés dans l'exemple ci-dessous) correspondent à une innovation génétique (comprendre à une mutation aléatoire ayant entraîné des modifications du génome engendrant des effets sur la survie ou la reproduction des individus qui les portent )

BILAN

L’espèce humaine actuelle, Homo sapiens, partage des attributs communs avec les vertébrés, les tétrapodes, les amniotes, les mammifères, les primates, les grands singes. Le groupe des humains, caractérisé par une bipédie permanente, regroupe Homo sapiens et des espèces fossiles (aujourd’hui disparues).

L'étude de ces fossiles montre que de nombreuses espèces proches du genre Homo se sont succédé depuis plusieurs millions d’années. L’histoire de notre espèce s’inscrit dans le processus de l’évolution

POUR ALLER PLUS LOIN

1° L’évolution humaine (Enseignement scientifique Tle)

2° L'Homme de Piltdown, un fake :

Histoire des sciences

et Homo juluensis ?

https://www.mnhn.fr/fr/actualites/homo-juluensis-une-nouvelle-espece-humaine

https://www.hominides.com/attribution-anciens-restes-humains-a-une-espece-unique-homo-juluensis/

D) L'ÉVOLUTION DU VIVANT

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : En quoi l’étude de la génétique, des espèces actuelles et fossiles permet-elle de reconstituer l'histoire évolutive?

https://youtu.be/_EFjXW4xkDM?t=398 L'apparition de la vie sur Terre - L'Esprit Sorcier, le mag avec Fred Courant partie ARBRE

https://youtu.be/_EFjXW4xkDM?t=23 : L'apparition de la vie sur Terre - L'Esprit Sorcier, le mag avec Fred Courant partie LUCA

BILAN

La classification actuelle des êtres vivants est fondée sur les liens de parenté entre les êtres vivants. Plus ils partagent de caractères, plus leur lien de parenté est étroit.

Les scientifiques en ont déduit un arbre du vivant regroupant l’ensemble des êtres vivants.

Il résulte de ces travaux de recherche, la supposition d’un ancêtre commun universel à tous les êtres vivants nommé LUCA

(Last Universal Commun Ancestor).

II) les mécanismes de l'évolution

A) Histoire des sciences : La théorie de l'évolution.

https://youtu.be/_EFjXW4xkDM?t=511 (version light)

https://youtu.be/ZNFN4t6iT9o (version plus complète)

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : Comment s'est construite la théorie de l'évolution ?

Quelques jalons :

I - Les théories ignorant la génétique et la géochronologie

Elles ignorent Mendel (et la génétique) et la géochronologie (stratigraphie, radiochronologie).

A - Le créationnisme

1) Carl VON LINNÉ (1707-1778) et la création unique

Il travaille sur le vivant et ignore les fossiles; c'est un classificateur (père de la systématique = il classe les espèces par ordre, famille, genre). Selon LINNÉ, les espèces sont le fruit d'une création unique par l'Être suprême et ces espèces sont définitivement fixées dès l'origine (fixité des espèces). Il les classe selon un ordre décroissant - l’Homme, étant l'espèce supérieure

2) Georges CUVIER (1769-1832) et les créations successives

Il étudie les Vertébrés fossiles, note que des espèces se sont éteintes et l'existence de faunes disparues successives. Il envisage ainsi des extinctions suivies de nouvelles créations et attribue les extinctions à des cataclysmes à répétition (" cataclysmique", "catastrophisme"); chaque création est d'essence divine et les espèces sont ainsi définitivement fixées dès l'origine (" fixisme ")…

3) Georges-Louis Leclerc, comte de BUFFON (1707- 1788) refuse les théories catastrophiques et privilégie les "causes lentes " :

* en géologie : il estime à 75 000 ans l’âge de la Terre, mais ses écrits mentionnent 3 millions d’années ;

* en biologie : il rassemble des espèces voisines en familles issues par diversification d’une espèce unique.

Jusqu'au XIXᵉème siècle, le créationnisme est la conception dominante; ses fondements sont religieux

création divine). L'âge de la Terre est fixé à 6 000 ans sur des bases bibliques.

Cette théorie est encore défendue par des fondamentalistes actifs aux USA

B - L'évolutionnisme

Ce courant de pensée scientifique recherche des explications (pourquoi et comment se déroule l'évolution biologique ?) qu'il soumet dans le meilleur des cas à l'épreuve des observations, de l'expérimentation et de la critique.

1) Jean-Baptiste de LAMARCK (1744-1829) et le transformisme (" lamarckisme ")

* les êtres vivants sont adaptés à leur milieu;

* face à des variations durables de leur milieu de vie, les êtres vivants se transforment (principe de transformation) mais selon Lamarck, les espèces ne disparaissent jamais (il n’y a ni extinction ni bifurcation) : elles se transforment en d’autres espèces;

* la transformation est réalisée par modification du corps;

(c'est le principe d'usage et de non-usage – les organes utiles se développent, les organes inutiles s'atrophient – principe exprimé par " la fonction crée l'organe ");

* les transformations sont graduelles et difficilement perceptibles;

* les transformations acquises par l'individu sont transmises à la descendance

(principe de l'hérédité des caractères acquis) et s’additionnent au fil du temps;

* l'évolution va dans le sens d'une complexification des êtres vivants.

2) Charles DARWIN (1809 -1882) et le darwinisme

* des observations rigoureuses ( voyage autour du Monde sur le Beagle, pinsons des Galapagos, faune et flore de Patagonie );

* les travaux des cultivateurs et des éleveurs : par sélection artificielle (tri orienté), les variétés domestiques ont été obtenues à partir des espèces sauvages (bétail, chien, poule, pigeon).

* Les individus d'une même espèce manifestent une variabilité (cf. Lamarck) et cette variabilité est héréditaire (transmise des géniteurs à la descendance);

* les ressources du milieu (aliments, gîtes) étant limitées, il y a compétition entre individus d'une espèce et, de même, entre espèces;

* la compétition conduit à la sélection naturelle des individus les plus aptes à vivre dans un milieu donné aux ressources limitées et ainsi l’adaptation des espèces à leur milieu de vie est expliquée par la sélection naturelle;

* les individus sélectionnés se reproduisent, assurent la continuité de l'espèce et transmettent à leur descendance leurs caractères favorables (cf. hérédité des caractères acquis chère à Lamarck );

* il en résulte une évolution par transformation lente et graduelle de l'espèce

(cf. transformisme déjà énoncé par Lamarck );

* les espèces qui se ressemblent dérivent probablement d'un ancêtre commun.

* À la sélection naturelle, Darwin ajoute une sélection sexuelle responsable de la transmission à la descendance d'attributs plus ou moins spectaculaires, plus ou moins attractifs pour le partenaire, plus ou moins efficaces dans les rivalités (plumage des oiseaux, queue du paon, ergots du coq, bois des Cervidés).

II - Les théories intégrant la génétique et la durée des temps géologiques

Les lois de Mendel (re)découvertes en 1900 chez les animaux et les végétaux donnent son essor à la génétique. (science de l'hérédité).

qui vous permettent de compléter le document récapitulatif ci-dessous :

BILAN

Une théorie scientifique recouvre un ensemble d'hypothèse qui s'appuient sur une longue série d'observations et sur une accumulation importante de preuves qui peuvent être vérifiées par des expérimentations.

Au XIXe siècle, plusieurs savants proposent des théories expliquant l’évolution des espèces. Mais c’est Charles Darwin, en 1845, qui propose la théorie la plus aboutie et argumentée. Darwin fait le lien entre l’unité, la diversité et donc l’évolution du vivant

b) Apparition de nouveaux caractères et sélection naturelle.

Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)

Problématique : En quoi une mutation peut-elle est déterminante dans l'histoire de la vie ?

À l'aide des documents suivants, compléter le polycopié " les moteurs de l'évolution"

BILAN

La molécule d’ADN est sujette à de nombreuses modifications lorsqu’elle est notamment copiée. Ces modifications sont généralement « réparées » mais certaines mutations persistent et il arrive qu'une mutation fasse apparaitre un nouveau caractère dans une population. Si ce caractère avantage l’individu dans son milieu, ce dernier se reproduit davantage et transmet potentiellement (cf chapitre précédent) ce caractère. Ainsi, au cours des mutations successives, l’espèce va évoluer

POUR CONCLURE :

L’évolution d’une population est possible grâce à deux phénomènes :

l’apparition au hasard de modifications de l’information génétique (= mutations ) qui se transmettent grâce à la reproduction sexuée.

la sélection naturelle résultant de l’influence du milieu (modification du milieu, prédateur, domestication, attirance et reproduction sexuée...) et des conditions de vie permettant de trier les formes adaptées pouvant mener à la spéciation = formation de nouvelles espèces (cf les pinsons des Galápagos ci-dessous). La sélection naturelle est un processus qui entraine une évolution des populations d’êtres vivants.

BILAN

La sélection naturelle peut trier certains de ces caractères nouveaux et conduire à l’apparition d’une nouvelle espèce.

Cette évolution des espèces au cours des temps géologiques se fait souvent sur des millions d’années et n’est pas perceptible à l’échelle humaine.

ATTENTION : La sélection peut être naturelle (par l'environnement), sexuelle (par les individus de même sexe ou de sexe opposé) ou artificielle (par les humains).

SUITE

CHAPITRE 5

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