Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)

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1 Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)
Cours 7 Évolution selon Darwin Macroévolution et systématique Bernadette Féry et Alexandre Barette Automne Version corrigée

2 Qu'est-ce que l'évolution ? (Deux définitions)
Comment expliquait-on le monde avant l'époque de Darwin (et Wallace) ? (Le contexte historique afin de comprendre l'aspect révolutionnaire de l'idée même de l'évolution) Les premières théories explicatives de l'évolution (Le lamarckisme et le darwinisme) Quelques subtilités de la sélection naturelle La sélection naturelle en action Les preuves « signes » de l’évolution Les fossiles et leur datation Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

3 Qu'est-ce que l'évolution ?
L'évolution c'est la résultante des divers processus qui transforment les formes primitives de vie en la stupéfiante diversité qui la caractérise de nos jours. L'évolution c'est la transformation des êtres vivants avec le temps, engendrant ainsi l’apparition de nouvelles espèces et la disparition des anciennes. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

4 Comment expliquait-on le monde avant l'époque de Darwin et Wallace ?
L’idéalisme ou essentialisme L’échelle de la nature Le créationnisme Le naturalisme (théologie naturelle) Le catastrophisme Le gradualisme L’uniformitarisme Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

5 L’idéalisme ou essentialisme
Platon (~400 av. J.-C.) Pose l'existence de 2 mondes (dualisme platonicien) : un monde réel, idéal et éternel et un monde illusoire et imparfait, perçu par les sens. « Chaque individu d’une espèce est une copie imparfaite d ’un modèle parfait et immuable appartenant au monde des idées. » Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Conception du monde où l'évolution est impossible puisque tout est parfait !

6 L'échelle de la nature Aristote (~400 av. J.-C.)
(Disciple de Platon) Ne reprend pas le dualisme platonicien mais les espèces sont éternelles. S'attache à classer les formes de vie selon une échelle de complexité croissante. Chaque forme de vie occupe un rang et tous les rangs sont occupés. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Dans cette vision du monde qui a dominé la pensée judéo-chrétienne jusqu’au XIXe siècle, les espèces sont permanentes, parfaites, et n'évoluent pas.

7 Le créationnisme Récit de la création dans l'Ancien Testament
(Mythes bibliques) Dieu a créé les espèces de manière individuelle et définitive, en 6 jours. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Les espèces sont « définitives » et n'évoluent pas.

8 Diapositive extraite d'un diaporama sur l'évolution de l'Université Laval
James Ussher ( ) Pasteur anglican et primat d ’Irlande 1650 :    « Annales veteris testamenti, a prima mundi origene deducti  » (Annales de l ’Ancien Testament, retracées depuis l ’origine du monde) Dieu a créé le monde le dimanche 23 octobre 4004 av. J-C, à midi Vision fixiste du monde inspirée de la Bible par opposition à la vision transformiste qui se développera au XIXe

9 Le naturalisme ou théologie naturelle
Théorie à laquelle se rattachent la plupart des naturalistes européens et américains des années 1700 Chaque espèce est parfaitement adaptée à son milieu. (Perfection de la création.) Son principal objectif : Classer les espèces afin de révéler les degrés de l’échelle le long de laquelle Dieu a disposé la vie (pour révéler la gloire de Dieu et comprendre ses desseins). Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Pas de place pour l’évolution dans cette vision du monde ! C’est en ce sens que Carl von Linné a développé le système taxinomique (système de classification des espèces). Encore en usage aujourd’hui.

10 Le catastrophisme Georges Cuvier (1769-1832) Père de la paléontologie.
Science qui étudie les fossiles (les êtres vivants ayant existé au cours des temps géologiques). Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

11 Les fossiles sont les vestiges ou les empreintes d'organismes anciens conservés dans la roche
Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 422 (1eéd. Française) — Figure 20.4 Campbell : 467 (2eéd. Française) — Figure 22.2

12 La plupart des fossiles se retrouvent dans les roches sédimentaires
Campbell : 423 (1eéd. Française) — Figure 20.5 Campbell : 467 (2eéd. Française) — Figure 22.3 Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Voyez les 4 strates sédimentaires pointées.

13 Stratification de la roche sédimentaire dans le Grand Canyon
Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 423 (1eéd. Française) — Figure 20.5 Campbell : 468 (2eéd. Française) — Figure 22.4

14 Cuvier a étudié les strates sédimentaires du bassin parisien
Cuvier croyait que les espèces avaient été créées dès le début des temps et qu’elles étaient fixes et immuables (fixité des espèces). Il s'attendait donc à retrouver des fossiles de toutes les espèces actuelles, ce dans toutes les strates sédimentaires. Ce ne fut pas le cas ! Il constata des faits contradictoires. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

15 Les observations géologiques notées par Cuvier
Les fossiles récents ressemblent aux espèces actuelles Plus on descend dans les strates plus les fossiles sont différents des espèces actuelles Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Dans certaines strates il n'y a pas de fossiles

16 Ces archives géologiques montraient de toute évidence que la flore et la faune de la terre avaient changé au cours du temps. Cuvier ne croyant pas à l’évolution des espèces. Il proposa la théorie du catastrophisme pour expliquer ces bizarreries ! Des catastrophes (sécheresses, inondations …) auraient entraîné l’extinction d’espèces et le repeuplement par la suite d’espèces périphériques à la zone sinistrée. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

17 Le gradualisme James Hutton (1726-1797) (Un géologue)
La terre change profondément suite à l’accumulation de petits changements qui se produisent de façon lente mais continuelle. Exemple Les canyons ont été creusés lentement par l’action ininterrompue des fleuves. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Dans cette vision, on progresse vers la notion d'évolution !

18 L’uniformitarisme Charles Lyell (1797-1875) (Un géologue)
S’appuie sur le gradualisme de Hutton. Non seulement la terre change profondément suite à l’accumulation de petits changements sur de longues périodes de temps, mais les changements géologiques s’équilibrent avec le temps. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Lyell affirmait que les formations rocheuses apparaissaient lentement, se transformaient puis disparaissaient par l’érosion. Comme tous les scientifiques de son temps, Lyell pensait que les espèces sont « immuables » dans leurs caractéristiques anatomiques et physiologiques. Mais il estimait que si les conditions du milieu changeaient, il était possible que les espèces devenues inadaptées périssent, comme le ferait une espèce normalement adaptée à un climat tempéré et humide, soumise à un climat chaud et sec. D'une certaine manière, Lyell était évolutionniste.

19 Les premières théories explicatives de l'évolution
Le lamarckisme Le darwinisme (wallanisme) Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

20 Le lamarkisme Jean-Baptiste de Monet (1744-1829) Chevalier de Lamarck
Naturaliste français. Responsable des collections d'invertébrés au musée d'histoire naturelle de Paris. Le premier à affirmer publiquement le concept d'évolution des espèces et à élaborer un modèle pour l'expliquer. Publie en 1809 : Philosophie zoologique. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama En comparant les espèces actuelles aux formes fossiles, il crut déceler des lignées (séries chronologiques de fossiles menant aux espèces modernes).

21 Un résumé de la théorie de Lamarck
Lamarck déclare que l'évolution existe. Les organismes se transforment mus par un besoin intérieur à atteindre des formes de plus en plus complexes et parfaitement adaptées à leur milieu. Ce naturaliste croyait que le milieu engendrait des besoins. Ces besoins entraînaient le développement des organes utilisés ou la régression des organes non utilisés dans le but de s'adapter au milieu. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

22 Un résumé de la théorie de Lamarck
Le mécanisme explicatif de l'évolution selon Lamarck : la modification des organes par leur usage et la transmission de ces modifications aux descendants Un résumé de la théorie de Lamarck 1) L'usage et le non-usage Usage d’un organe  développement de l’organe. Non usage d’un organe  atrophie de l'organe. Le gros bras du forgeron, le cou de la girafe, les pattes perdues des serpents … 2) L'hérédité des caractères acquis Les caractères, acquis par l’usage ou le non usage, se transmettent aux descendants.  L'espèce se transforme graduellement. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Les naturalistes de l'époque croyaient tous à l'hérédité des caractères acquis, même Darwin !

23 Évolution du cou de la girafe selon Lamarck
Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Ancêtre à cou court mange les feuilles des arbres. Fait des efforts pour atteindre les feuilles les plus hautes. L’animal étire le cou et les pattes. Ces organes s’allongent. L’allongement se transmet de façon imperceptible aux descendants.

24 Bilan du travail de Lamarck
1) Il ne réussit pas à convaincre ses contemporains que l'évolution des organismes est possible. (Ridiculisé par Cuvier sur l’hérédité des caractères acquis) 2) Il a clairement reconnu que l’évolution constitue la meilleure explication des archives géologiques et de la diversité biologique. 3) Il a clairement reconnu que la terre était très ancienne, beaucoup plus que les 6000 ans de la croyance populaire de l’époque. 4) Il a clairement reconnu que l’adaptation était un important produit de l’évolution. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

25 Le darwinisme Charles Darwin (1809-1882) Naturaliste anglais.
Études en médecine (qu’il abandonne) puis en théologie et en sciences naturelles. À 22 ans (1831), il s’embarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de l’Amérique du Sud et de l’Archipel des Galápagos. De retour de voyage il réfléchit sur ses observations, publie des ouvrages et conçoit sa théorie de l'évolution. Publication de sa théorie de l'évolution en 1859 : De l'origine des espèces. Lire sa biographie Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Lire son livre

26 Les déterminants majeurs ayant conduit Darwin à concevoir sa théorie de l'évolution
Les observations qu’il a faites au cours de son voyage sur le Beagle. Durant le voyage, Charles Darwin étudie la géologie des îles et des continents abordés, mais il va surtout collectionner les spécimens et les fossiles des espèces qu’il va rencontrer. Départ et arrivée Darwin a passé 5 semaines dans les îles Galápagos Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 425 (1eéd. Française) — Figure 20.5 Campbell : 469 (2eéd. Française) — Figure 22.5

27 1) Il constata les nombreuses adaptations des végétaux et des animaux à leurs milieux (adaptations à la jungle, à la pampa argentine, etc.). 2) Il observa que les espèces géographiquement proches se ressemblent davantage que les espèces plus éloignées, tout habitat confondu. Par exemple, les animaux et les végétaux vivant dans les régions tempérées de l'Amérique du Sud ressemblent plus à celles des régions tropicales de ce continent qu'à celles des espèces des régions tempérées d'Europe. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

28 Un fossile ressemblant au paresseux.
3) Il observa les ressemblances entre certaines espèces éteintes, dont il trouve les restes (des fossiles) dans les grandes plaines de l'Amérique du Sud, et des espèces qui y vivent encore. Exemples : Un de ses fossiles (1832) présentant une carapace et une forme semblables à celles du tatou actuel, si ce n'est qu'il devait être beaucoup plus grand. Un fossile ressemblant au paresseux. Un autre fossile ressemblant au fourmilier. Ces observations suggèrent que les espèces ayant vécu autrefois dans la pampa argentine sont les ancêtres de celles qui la peuplent actuellement. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

29 Il remarqua que la plupart des espèces vivant sur les îles Galápagos (à 960 km du continent) ne se trouvent nulle part ailleurs bien qu'elles ressemblent à celles vivant sur le continent sud-américain. Comme si l'archipel avait été colonisé par des plantes et des animaux qui s'étaient écartés du continent puis diversifiés dans les îles. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

30 Archipel des Galápagos (province de l'Équateur), à environ 960 km à l’ouest de l’Amérique latine
13 grandes îles, 17 petites îles et nombreux îlots nés d'éruptions volcaniques Pendant des millions d’années, leur isolement géographique a permis le développement d’une faune et d’une flore particulières : des tortues géantes, des otaries des Galápagos, des cormorans incapables de voler, des iguanes marins, les fameux pinsons de Darwin et de nombreuses plantes comme les scalesias. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

31 Darwin s'intéressa particulièrement à 13 espèces de pinsons
Darwin s'intéressa particulièrement à 13 espèces de pinsons. Chacune de ces espèces vivait dans une île particulière et avait un bec différent adapté à son régime alimentaire (insectivore, végétarien, ou à la fois granivore et insectivore), tout en étant proche d'un type de pinson sud-américain. Darwin émit l'hypothèse que tous ces oiseaux descendaient d'une petite colonie de pinsons continentale qui, il y a des millions d'années, avait gagné, on ne sait comment, cet endroit perdu du monde avant d'évoluer d'une façon divergente. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 426 (1eéd. Française) — Figure 20.7 Campbell : 471 (2eéd. Française) — Figure 22.6

32 La lecture du livre de Malthus Essai sur les populations
La lecture du livre de Lyell Principes de géologie pendant qu'il était à bord du Beagle. La géologie de la terre de même que sa flore et sa faune changent graduellement avec le temps. La lecture du livre de Malthus Essai sur les populations Toute population s'accroît plus vite que les ressources du milieu (lutte pour la survie). Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

33 La formulation de sa théorie et ses hésitations
De retour de voyage il comprit que la formation de nouvelles espèces et l'adaptation au milieu sont des processus étroitement reliés. Au début des années 1840, il formula les points principaux de sa théorie de l'évolution par la sélection naturelle mais ne publia pas ses travaux. En 1844 il rédigea un long essai sur l'origine des espèces et la sélection naturelle. Il en retarda la publication car il comprenait le caractère subversif de ses découvertes et eut peur des réactions. (Certains voulurent le pendre.) En 1858, il reçut le manuscrit d'Alfred Wallace qui formulait la même théorie que lui.Darwin va-t-il perdre l'antériorité de sa découverte ? NON Juillet 1858 : Lyell et l’un de ses collègues présentèrent des extraits de l'essai inédit de Darwin (de 1844) de même que le manuscrit de Wallace à la société linnéenne de Londres. La plus grande part de la découverte revient à Darwin car sa théorie date de 15 ans avant celle de Wallace (en preuve, ses carnets de voyage) et est étayée avec infiniment plus de détails (fruit d’un quart de siècle d’observations). 1858 : Publication officielle de la théorie (cosignée Darwin-Wallace). 1859 : Publication du livre de Darwin « De l'origine des espèces par sélection naturelle ». Dix ans plus tard, la plupart des biologistes adhéraient à la théorie de l'évolution. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

34 Alfred Wallace est arrivé aux mêmes conclusions que Darwin
Naturaliste anglais. Même cheminement que Darwin (voyage aux Indes orientales et lecture des mêmes livres). Rédige en trois jours un manuscrit dans lequel il présente la même théorie que Darwin. Lire sa biographie

35 Un résumé de la théorie de Darwin
Darwin déclare que l'évolution existe. Les organismes ont une descendance modifiée. Selon lui, la vie se distingue par son unité parce que tous les organismes dérivent d'un prototype ancestral ayant vécu dans un lointain passé mais aussi par sa diversité car, au fil du temps, les descendants de cet organisme primordial ont accumulé diverses modifications pour s'adapter à différents habitats. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

36 Darwin s’est aidé de la classification de Linné pour étayer illustrer cette descendance modifiée
Les éléphants d'Asie et d'Afrique partagent beaucoup de caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé relativement récemment. Les éléphants et les mammouths diffèrent davantage car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé depuis plus longtemps. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 472 (2eéd. Française) — Figure 22.7

37 Les humains et les singes partagent beaucoup de caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé relativement récemment. Les humains et les grenouilles partagent beaucoup moins de caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé il y a fort longtemps. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

38 Le mécanisme explicatif de l'évolution selon Darwin : la sélection naturelle
1) Il y a des variations entre les individus : à chaque génération, les descendants diffèrent de leurs parents et diffèrent entre eux. Nous ne sommes pas tous égaux. La coccinelle asiatique Campbell : 255 (1eéd. Française) — Figure 12.11 Campbell : 473 (2eéd. Française) — Figure 22.9 Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

39 2) La descendance d’une espèce est beaucoup trop nombreuse pour les ressources du milieu. Il n’y a pas de place pour tout le monde. (Idée tirée de Malthus) Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle. Les ressources naturelles limitées empêchent les populations de s'accroître indéfiniment. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Un couple d'éléphants engendre 19 millions d’individus en 750 ans. Une morue peut pondre plus de 6 millions d ’œufs. Une vesse-de-Loup libère des millions de spores Campbell : 472 (2eéd. Française) — Figure 22.8

40 3) Dans la lutte pour l'existence, la survie n'est pas laissée au hasard. Les individus qui présentent les meilleures variations par rapport au milieu sont favorisés et engendrent plus de descendants que les moins aptes. La population se modifie graduellement au fur et à mesure que les caractères favorables s'accumulent au fil des générations. C'est cela l'évolution. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

41 Comment Darwin aurait-il expliqué l’allongement du cou de la girafe?
Les Girafes se nourrissent des feuilles des arbres. Si la nourriture est rare, les plus grands (cou et pattes) ont plus de chances de survivre, de se reproduire et de transmettre à leurs descendants leur grande taille. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama De génération en génération, il y a une SÉLECTION des plus grands. Avec le temps, il y a une tendance à l’allongement du cou et des pattes dans la population.

42 Darwin s’est aidé de la sélection artificielle (dans l'élevage et la culture) pour illustrer la puissance de la sélection naturelle en tant que force évolutive Les plantes et les animaux que nous cultivons et que nous élevons n'ont souvent que peu de ressemblances avec leurs ancêtres sauvages. Campbell : 428 (1eéd. Française) — Figure 20.9 Campbell : 474 (2eéd. Française) — Figure 22.11b Les variétés de choux Moutarde sauvage

43 Résumé des idées principales de Darwin
1) La sélection naturelle correspond donc à l’inégalité des chances de reproduction. 2) La sélection naturelle repose sur une interaction entre le milieu et la variabilité propre aux organismes composant une population. 3) La sélection naturelle débouche sur l'adaptation des populations à leur environnement. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama La mante de Malaisie se confond avec une fleur Campbell : 473 (2eéd. Française) — Figure 22.10

44 Bilan du travail de Lamarck, Darwin et Wallace
Ils croyaient tous trois à l’évolution et à l’adaptation des organismes à leur milieu comme résultat de l’évolution. Lamarck expliquait l'évolution par la transmission des caractères acquis par l'usage ou le non usage. Il n'a pas convaincu ses contemporains de la réalité de l'évolution. Darwin et Wallace expliquaient l’évolution par la sélection naturelle des individus les plus aptes dans leur milieu. Ils ont convaincu leurs contemporains de la réalité de l'évolution mais leur mécanisme ne sera pas accepté à cette époque. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

45 Deux subtilités de la sélection naturelle
Ce ne sont pas les individus mais les populations qui évoluent. Une adaptation apparue suite à un facteur sélectif peut devenir inutile voire nuisible si les facteurs environnementaux changent. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Population Groupe d'individus interféconds appartenant à une espèce donnée et occupant une même zone géographique.

46 Exemple montrant que c’est la population qui évolue Cas de la phalène du bouleau (Biston betularia) : le mélanisme industriel Campbell : 429 (1eéd. Française) Figure 20.10 Jusqu’en 1848 (Angleterre), tous les spécimens connus sont de forme pâle. Bon camouflage sur les troncs pâles couverts de lichens Durant la révolution industrielle, la campagne anglaise s’est couverte de suie et les lichens sont morts. Les papillons pâles, devenus trop visibles, ont été mangés par les oiseaux tandis que les individus sombres, moins visibles, ont survécu et ont transmis leurs gènes à leurs descendants. Campbell : 429 (1eéd. Française) Figure 20.10 À la fin du XIXe siècle, 98% des individus sont de forme mélanique. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Bon camouflage sur les troncs noircis et dépourvus de lichens La quantité de gènes mélaniques a augmenté graduellement, dans la population, au cours des générations successives. Les phalènes, individuellement, n’ont pas évolué ; elles n’étaient que mangées ou non par les oiseaux.

47 Si les facteurs environnementaux changent, une bonne adaptation peut devenir nuisible car elle devient « inadaptée » Cas de la phalène du bouleau après la révolution industrielle Lorsque l’Angleterre a cessé de brûler le charbon, la campagne anglaise s’est nettoyée et les lichens sont réapparus sur les arbres. Les formes mélaniques, moins adaptées, se sont fait manger plus que les autres. La population a repris sa forme claire, une forme plus adaptée à son environnement. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

48 La sélection naturelle en action
L'évolution d'insectes résistants aux insecticides. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 475 (2eéd. Française) — Figure 22.12

49 Des preuves de l'évolution
Les preuves de l’évolution sont des faits observables qui tendent à démontrer que les organismes ont une ascendance commune et donc que les organismes ont évolué à partir de formes primitives. 1) L'homologie (anatomique, embryologique, moléculaire) La ressemblance des caractères entre les organismes et espèces, à cause de leurs ancêtres communs. 2) La biogéographie Le fait que les espèces proches géographiquement ont tendance à se ressembler, peu importe leur habitat. 3) Les archives géologiques L'ordre chronologique des fossiles selon leur degré de complexité, les lignées généalogiques et les fossiles de transition. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

50 1a) Homologie anatomique
L'homologie anatomique (anatomie comparée) permet d'établir des liens entre les organismes dont la parenté est relativement proche (dans un même taxon). Campbell : 433 (1eéd. Française) — Figure 20.14 Campbell : 477 (2eéd. Française) — Figure 22.14 Les membres antérieurs des Vertébrés sont construits selon le même plan. Humérus Radius Cubitus De telles structures qui ont la même origine évolutive mais qui n'ont pas nécessairement les mêmes fonctions sont qualifiées de structures homologues.

51 Les organes vestigiaux de la baleine
Les organes vestigiaux, des structures homologues atrophiées, témoignent de la disparition de la fonction d'une structure qui devait remplir des fonctions importantes chez les ancêtres qui les possédaient. Les organes vestigiaux de la baleine Os de la hanche Os de la cuisse Cette baleine actuelle garde quelques vestiges (os de la hanche et de la cuisse) de ses lointains ancêtres terrestres et quadrupèdes. Ces os immobiles ne sont en contact avec aucun autre et ont perdu toute fonction locomotrice. « L'existence de ce bassin et de ce fémur minuscules et rabougris chez les baleines ou chez les serpents indique que ces animaux ont évolué à partir d'ancêtres qui avaient des pattes. » Extrait du livre "Le Miroir du Monde" de Cyrille Barrette

52 Les organes vestigiaux de l'humain
Le coccyx  vestige de la queue de nos ancêtres primates très lointains. L'appendice  vestige du cæcum des mammifères herbivores chez qui il contient des bactéries qui digèrent la cellulose ingérée par l'animal. Le repli semi-lunaire de l'œil  vestige de la troisième paupière des reptiles. En connaissez-vous ?

53 Le cas particulier de l’ornithorynque
Bec comme un canard Pattes palmées Étrange animal paraissant être à la croisée des chemins menant aux reptiles, oiseaux et mammifères ? C’est néanmoins inexact : l’ornithorynque a conservé les caractères archaïques des premiers mammifères, issus eux-mêmes de reptiles mammaliens. Le bec ne dénote d’aucune parenté avec les oiseaux, c’est une adaptation secondaire.

54 Possède des caractères reptiliens :
Oviparité (pond des œufs) Possède un cloaque (ouverture commune pour les systèmes urinaire, digestif et reproducteur) Possède des caractères mammaliens : Poils Allaitement des petits (mamelles sans mamelon)

55 Par opposition aux structures homologues, celles qui n'ont pas la même origine évolutive mais qui ont les mêmes fonctions sont qualifiées de structures analogues.

56 1b) Homologie embryologique
L'homologie embryologique (embryologie comparée) permet d'identifier des structures homologues difficiles à repérer chez l'adulte. Les embryons des vertébrés possèdent des sacs branchiaux qui se développent en structures homologues ayant des fonctions différentes. Les sacs branchiaux se transforment en branchies chez les poissons et en trompes d'Eustache chez les humains et d'autres mammifères. Pourquoi l'embryon humain a-t-il une queue ? Humain

57 1c) Homologie moléculaire
L'homologie moléculaire permet d'établir des liens entre les organismes dont la parenté est extrêmement lointaine. L'étude des molécules montre de façon incontestable la parenté des êtres vivants. Les vivants ont tous le même code génétique (ou presque). Plus les espèces sont proches, plus leurs protéines se ressemblent. Campbell : 477 (2eéd. Française) — Tableau 22.1

58 1d) Homologie et taxinomie
Les homologies donnent une image en miroir de la hiérarchie taxinomique. Il n'y aurait pas de hiérarchie si les espèces s'étaient développées indépendamment les unes des autres. Ancêtre commun des mycètes et des animaux Ancêtre commun des plantes, des mycètes et des animaux Campbell : 602 (2eéd. Française) — Figure 26.8

59 2) La biogéographie La répartition géographique des espèces montre qu'elles évoluent à partir d'ancêtres communs. Les espèces issues d'une espèce souche habitent généralement la même région géographique que leurs ancêtres – c'est pourquoi les faunes de l'Amérique du Sud, de l'Afrique du Sud ou de l'Australie ne sont pas composées des mêmes animaux, bien que ces régions jouissent à peu près des mêmes climats. Simplement, elles ont été colonisées au départ par des espèces ancestrales différentes. Les marsupiaux se retrouvent surtout en Australie. Les singes platyrrhiniens n’existent qu’en Amérique du Sud Les lémurs ne se retrouvent qu'à Madagascar.

60 Un autre exemple de biogéographie
Les îles Galápagos sont habitées de variétés distinctes de tortues géantes bien qu'elles se ressemblent énormément car elles dérivent d’un ancêtre commun. Les tortues des îles Galápagos ont différents motifs de carapace.

61 3) Les archives géologiques
La succession des formes fossiles correspond aux principaux embranchements de la hiérarchie taxinomique. D'après les preuves moléculaires, les procaryotes sont les ancêtres de tous les êtres vivants. De fait, les plus anciens fossiles connus sont des procaryotes. L'ordre d'apparition chronologique des différentes classes de Vertébrés correspond au principe de l'évolution dans lequel les espèces dérivent les unes des autres tout en se complexifiant. Mammifères et oiseaux Reptiliens Amphibiens Poissons

62 Il existe des fossiles de transition : les formes intermédiaires ou chaînons manquants. Ils relient le présent au passé. Basilosaurus, une baleine disparue avait des pattes arrières contrairement aux baleines actuelles. Petite patte arrière de 0,5 m de long Basilosaurus Campbell : 432 (1eéd. Française) — Figure 20.13 Campbell : 480 (2eéd. Française) — Figure 22.17

63 Une série de fossiles témoigne des changements qui se sont produits dans le crâne des Mammifères à partir de leurs ancêtres reptiliens.

64 Des lignées généalogiques complètes ont été retrouvées.
À l’époque dite Éocène, l’ancêtre du cheval était gros comme un renard et prenait appui sur quatre doigts. Actuellement, le cheval est bien plus grand et prend appui sur un seul doigt. Campbell : 483 (1eéd. Française) — Figure 23.6 Campbell : 523 (2eéd. Française) — Figure 24.24

65 Les fossiles et leur datation
Les fossiles sont les restes ou les traces d'organismes qui ont existé par le passé. Pour qu'un fossile se forme il faut que l'organisme (ou son empreinte) soit recouvert d'un matériau favorable à sa conservation : sable, limon, cendres volcaniques, glace, résine, milieu acide des tourbières… Un extrait d'un diaporama de l'université Laval Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Un dinosaure meurt sur le bord d'un cours d'eau.

66 Une crue saisonnière submerge la carcasse qui est rapidement recouverte de sédiments entraînés par les eaux. La chair se décompose ne laissant que le squelette.

67 Lentement, au cours de millions d'années, la matière osseuse est remplacée par des minéraux dissous dans le sol. Le squelette se minéralise. L'érosion peut éventuellement exposer le squelette minéralisé.

68 Il existe des fossiles minéralisés et des fossiles organiques.
Les fossiles de nature minérale sont les plus abondants car ils contiennent des parties dures qui persistent très longtemps, comme les os et les dents de vertébrés ou les coquilles d'invertébrés. Les fossiles de nature organique sont rares car les tissus organiques se dégradent rapidement. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

69 Les fossiles suivants sont-ils minéraux ou organiques ?
Dents de Tyrannosaurus Rex Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Oeufs de dinosaure

70 Scorpion dans une goutte de résine durcie et devenue de l’ambre.
Campbell : 528 (2eéd. Française) — Figure 25.1 L'homme de Tollund Environ 220 av. J.C. Retrouvés dans des tourbières acides. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

71 Mammouth (Jarkov ;1997) vieux de 20 000 ans, bisons et autres mammifères retrouvés dans la glace.
Arbre pétrifié (sa matière organique a été remplacée par des sels minéraux le rendant dur comme de la pierre). Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 528 (2eéd. Française) — Figure 25.1

72 Traces de dinosaures Tes numéros facilitent la lecture du diaporama
Campbell : 528 (2eéd. Française) — Figure 25.1

73 Os de dinosaure retrouvé dans des roches sédimentaires au Colorado.
Campbell : 528 (2eéd. Française) — Figure 25.1

74 Moulage de Brachiopodes
Cette feuille vieille de 40 millions d'années contient encore de la matière organique. Moulage de Brachiopodes Les organismes enfouis peuvent se décomposer et laisser des moules qui se remplissent des minéraux dissous dans l'eau. Les moulages qui se forment sont des répliques des organismes en question. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama Campbell : 576 (1eéd. Française) — Figure 23.2

75 Les archives géologiques correspondent à l'ordre d'apparition des fossiles dans les strates sédimentaires. Les archives géologiques sont incomplètes parce que : 1) Il faut que l’organisme soit mort dans des conditions favorables à la fossilisation. 2) Il faut que la strate contenant le fossile échappe aux mouvements géologiques qui déforment les roches. 3) Il faut qu’un processus d’érosion ramène le fossile à la surface. 4) Il faut que ce fossile soit découvert.

76 Les fossiles sont précieux car ils donnent une foule d'informations sur les espèces qui vivaient sur la terre à différentes époques (taille d'un animal, régime alimentaire, locomotion, habitat, et période où il vivait sur la Terre…). Les systématiciens (les chercheurs qui tentent de comprendre la diversité biologique dans le contexte de l'évolution) s'appuient sur les fossiles pour construire la phylogenèse, c'est-à-dire l'histoire de l'évolution d'une espèce ou d'un groupe d'espèces apparentées. Tes numéros facilitent la lecture du diaporama

77 On peut déterminer l'âge approximatif en observant la strate dans laquelle il se trouve. (Datation relative.) Fossiles plus récents Fossiles plus anciens Strate sédimentaire : Couche possédant certaines caractéristiques ou propriétés homogènes qui la distinguent des couches adjacentes. Roche sédimentaire : Roche formée de matériaux déposés après suspension ou précipités d'une solution.

78 On peut déterminer l'âge précis d'un fossile en mesurant la quantité de carbone 14 qu'il contient encore, ou de toute autre isotope radioactif. (Datation absolue.) Datation au carbone 14 Dans la nature existent du carbone 12 (99%), du carbone 13 et du carbone 14. Ces trois isotopes s'incorporent à la masse des organismes via la chaîne alimentaire. Dans un organisme vivant, le carbone 14 se désintègre spontanément mais il est renouvelé via l'alimentation (ou la photosynthèse) de sorte qu'il y a une certaine quantité de carbone 14 qui se maintient, en fonction de la taille de l'organisme.

79 Quand l'organisme meurt, son taux de carbone 14 commence à diminuer car le carbone 14 se désintègre sans être renouvelé. Le nombre d’années nécessaire à la désintégration de la moitié de la quantité initiale d'un radio-isotope est sa demi-vie. La demi-vie du carbone 14 est d'environ ans. Campbell : 531 (2eéd. Française) — Figure 25.2

80 Un organisme contient 12 mg de carbone 14
Un organisme contient 12 mg de carbone 14. En admettant qu'il va se fossiliser, combien lui restera-t-il de carbone 14 dans ans ? Après 5600 ans il lui en reste la moitié, soit 6 mg. Après encore ans, il ne lui en reste que 3 mg. Après encore ans, il ne lui en reste que 1,5 mg. Après encore ans, il ne lui en reste que 0,75 mg. Après encore ans, il ne lui en reste que 0,375 mg. Après encore ans, il ne lui en reste que 0,187 mg. Soient 6 demi-vies de ans = ans. 12 mg x 1/26 = 12 mg x 1/64 = 0,187 mg.

81 Un fossile âgé de 33600 ans présente combien de fois moins de carbone 14 qu'à sa mort ?
33600 ans correspond à 6 demi-vies. Chaque demi-vie réduit de moitié. 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2 = 1/64 1/26 = 1/64

82 Fin du cours 7