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

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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 (Deux définitions)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 lévolution Les fossiles et leur datation

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

4 Comment expliquait-on le monde avant l'époque de Darwin et Wallace ? Lidéalisme ou essentialisme Léchelle de la nature Le créationnisme Le naturalisme (théologie naturelle) Le catastrophisme Le gradualisme Luniformitarisme

5 Lidéalisme ou essentialisme Platon (~400 av. J.-C.) monde réel, idéal et éternelmonde illusoire et imparfait, perçu 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 dune espèce est une copie imparfaite d un modèle parfait et immuable appartenant au monde des idées. » Conception du monde où l'évolution est impossible puisque tout est parfait ! s/Platon.html

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. e/portrait/aristote.html Dans cette vision du monde qui a dominé la pensée judéo-chrétienne jusquau XIX e siècle, les espèces sont permanentes, parfaites, et n'évoluent pas.

7 Le créationnisme Récit de la création dans l'Ancien Testament (Mythes bibliques) espèces de manière individuelle et définitive, Dieu a créé les espèces de manière individuelle et définitive, en 6 jours. victorian/dadd/342/ Les espèces sont « définitives » et n'évoluent pas.

8 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 XIX e Diapositive extraite d'un diaporama sur l'évolution de l'Université Laval

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 léchelle le long de laquelle Dieu a disposé la vie (pour révéler la gloire de Dieu et comprendre ses desseins). Pas de place pour lévolution dans cette vision du monde ! Carl von Linné Cest en ce sens que Carl von Linné a développé le système taxinomique (système de classification des espèces). Encore en usage aujourdhui.

10 Le catastrophisme Georges Cuvier ( ) Père de la paléontologie. francaise.fr/immortels/base/academiciens/fiche.as p?param=341 Paléontologie : Science qui étudie les fossiles (les êtres vivants ayant existé au cours des temps géologiques).

11 Les fossiles sont les vestiges ou les empreintes d'organismes anciens conservés dans la roche Campbell : 422 (1 e éd. Française) Figure 20.4 Campbell : 467 (2 e éd. Française) Figure 22.2

12 La plupart des fossiles se retrouvent dans les roches sédimentaires Voyez les 4 strates sédimentaires pointées. Campbell : 423 (1 e éd. Française) Figure 20.5 Campbell : 467 (2 e éd. Française) Figure 22.3

13 Campbell : 423 (1 e éd. Française) Figure 20.5 Campbell : 468 (2 e éd. Française) Figure 22.4 Stratification de la roche sédimentaire dans le Grand Canyon

14 Cuvier a étudié les strates sédimentaires du bassin parisien fixité des espèces Cuvier croyait que les espèces avaient été créées dès le début des temps et quelles 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.

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

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

17 Le gradualisme James Hutton ( ) (Un géologue) La terre change profondément suite à laccumulation de petits changements qui se produisent de façon lente mais continuelle.Exemple Les canyons ont été creusés lentement par laction ininterrompue des fleuves. um/ html Dans cette vision, on progresse vers la notion d'évolution !

18 Luniformitarisme Charles Lyell ( ) (Un géologue) Sappuie sur le gradualisme de Hutton. les changements géologiques séquilibrent avec le temps. Non seulement la terre change profondément suite à laccumulation de petits changements sur de longues périodes de temps, mais les changements géologiques séquilibrent avec le temps. decouvrir/06_pionniers/03a.htm D'une certaine manière, Lyell était évolutionniste. il estimait que si les conditions du milieu changeaient, il était possible que les espèces devenues inadaptées périssent Lyell affirmait que les formations rocheuses apparaissaient lentement, se transformaient puis disparaissaient par lérosion. 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.

19 Les premières théories explicatives de l'évolution Le lamarckisme Le darwinisme (wallanisme)

20 Le lamarkisme Jean-Baptiste de Monet ( ) 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. en 1809 Publie en 1809 : Philosophie zoologique. alleria/lamarck.gif En comparant les espèces actuelles aux formes fossiles, il crut déceler des lignées (séries chronologiques de fossiles menant aux espèces modernes).

21 Lamarck déclare que l'évolution existe. Les organismes se transforment Les organismes se transforment mus par un besoin intérieur à atteindre des formes de plus en plus complexes et parfaitement adaptées à leur milieu. Un résumé de la théorie de Lamarck 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.

22 1)L'usage et le non-usage Usage dun organe développement de lorgane. Non usage dun 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 lusage ou le non usage, se transmettent aux descendants. L'espèce se transforme graduellement. Les naturalistes de l'époque croyaient tous à l'hérédité des caractères acquis, même Darwin ! Un résumé de la théorie de Lamarck la modification des organes par leur usage et la transmission de ces modifications aux descendants Le mécanisme explicatif de l'évolution selon Lamarck : la modification des organes par leur usage et la transmission de ces modifications aux descendants

23 Évolution du cou de la girafe selon Lamarck Ancêtre à cou court mange les feuilles des arbres. Fait des efforts pour atteindre les feuilles les plus hautes. Lanimal étire le cou et les pattes. Ces organes sallongent. Lallongement 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 lhérédité des caractères acquis) 2) Il a clairement reconnu que lévolution constitue la meilleure explication des archives géologiques et de la diversité biologique. terre était très ancienne 3) Il a clairement reconnu que la terre était très ancienne, beaucoup plus que les 6000 ans de la croyance populaire de lépoque. ladaptation était un important produit de lévolution. 4) Il a clairement reconnu que ladaptation était un important produit de lévolution.

25 Le darwinisme Charles Darwin ( ) Naturaliste anglais. Études en médecine (quil abandonne) puis en théologie et en sciences naturelles. À 22 ans (1831), il sembarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans À 22 ans (1831), il sembarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de lAmérique du Sud et de lArchipel des Galápagos. De retour de voyage il réfléchit sur ses observations, publie des ouvrages et conçoit sa théorie de l'évolution. en 1859 Publication de sa théorie de l'évolution en 1859 : De l'origine des espèces. Lire sa biographie /dossiers/charles_darwin.html Lire son livre ?livre_id=20

26 Les déterminants majeurs ayant conduit Darwin à concevoir sa théorie de l'évolution Les observations quil a faites au cours de son voyage sur le Beagle. Campbell : 425 (1 e éd. Française) Figure 20.5 Campbell : 469 (2 e éd. Française) Figure 22.5 Départ et arrivée 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 quil va rencontrer. Darwin a passé 5 semaines dans les îles Galápagos

27 1)Il constata les nombreuses adaptations des végétaux et des animaux à leurs milieux 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.

28 3)Il observa les ressemblances entre certaines espèces éteintes et des espèces qui y vivent encore. 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 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.

29 4)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.

30 Archipel des Galápagos (province de l'Équateur), à environ 960 km à louest de lAmérique latine 13 grandes îles, 17 petites îles et nombreux îlots 13 grandes îles, 17 petites îles et nombreux îlots nés d'éruptions volcaniques 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. Pendant des millions dannées, leur isolement géographique a permis le développement dune faune et dune 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. ch.org/francais/galapagos.html

31 Chacune de ces espèces vivait dans une île particulière et avait un bec différent adapté à son régime alimentaire tout en étant proche d'un type de pinson sud-américain. 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. oastro-evolsysvivants2.htm Campbell : 426 (1 e éd. Française) Figure 20.7 Campbell : 471 (2 e éd. Française) Figure 22.6

32 La lecture du livre de Lyell 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 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).

33 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.) Darwin va-t-il perdre l'antériorité de sa découverte ?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 lun 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 dun quart de siècle dobservations) : Publication officielle de la théorie (cosignée Darwin-Wallace). De l'origine des espèces par sélection naturelle1859 : 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. La formulation de sa théorie et ses hésitations

34 Alfred Wallace ( ) 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. Alfred Wallace est arrivé aux mêmes conclusions que Darwin Lire sa biographie

35 Darwin déclare que l'évolution existe. Les organismes descendance modifiée. Les organismes ont une descendance modifiée. Selon lui, la vie se distingue par son unité mais aussi par sa diversité 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. Un résumé de la théorie de Darwin

36 Les éléphants et les mammouths diffèrent davantage car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé depuis plus longtemps. Les éléphants d'Asie et d'Afrique partagent beaucoup de caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé relativement récemment. Campbell : 472 (2 e éd. Française) Figure 22.7 Darwin sest aidé de la classification de Linné pour étayer illustrer cette descendance modifiée

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. ulty/sjasper/images/

38 Le mécanisme explicatif de l'évolution selon Darwin : la sélection naturelle La coccinelle asiatique Campbell : 255 (1 e éd. Française) Figure Campbell : 473 (2 e éd. Française) Figure 22.9 Nous ne sommes pas tous égaux. 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.

39 (Idée tirée de Malthus) 2)La descendance dune espèce est beaucoup trop nombreuse pour les ressources du milieu. Il ny a pas de place pour tout le monde. (Idée tirée de Malthus) Une vesse-de-Loup libère des millions de spores Campbell : 472 (2 e éd. Française) Figure 22.8 Un couple d'éléphants engendre 19 millions dindividus en 750 ans. Une morue peut pondre plus de 6 millions d œufs. Sans limitation, une population saccroît de façon exponentielle. Les ressources naturelles limitées empêchent les populations de s'accroître indéfiniment.

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.

41 Comment Darwin aurait-il expliqué lallongement du cou de la girafe? De génération en génération, il y a une SÉLECTION des plus grands. Avec le temps, il y a une tendance à lallongement du cou et des pattes dans la population. 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.

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

43 La mante de Malaisie se confond avec une fleur Campbell : 473 (2 e éd. Française) Figure linégalité des chances de reproduction. 1)La sélection naturelle correspond donc à linégalité des chances de reproduction. interaction entre le milieu et la variabilité propre aux organismes 2)La sélection naturelle repose sur une interaction entre le milieu et la variabilité propre aux organismes composant une population. sélection naturelle débouche sur l'adaptation 3)La sélection naturelle débouche sur l'adaptation des populations à leur environnement. Résumé des idées principales de Darwin

44 Bilan du travail de Lamarck, Darwin et Wallace 1)Ils croyaient tous trois à lévolution et à ladaptation des organismes à leur milieu comme résultat de lévolution. 2)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. 3)Darwin et Wallace expliquaient lévolution 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.

45 1)Ce ne sont pas les individus mais les populations qui évoluent. 2)Une adaptation apparue suite à un facteur sélectif peut devenir inutile voire nuisible si les facteurs environnementaux changent. Deux subtilités de la sélection naturellePopulation Groupe d'individus interféconds appartenant à une espèce donnée et occupant une même zone géographique.

46 le mélanisme industriel Exemple montrant que cest la population qui évolue Cas de la phalène du bouleau (Biston betularia) : le mélanisme industriel La quantité de gènes mélaniques a augmenté graduellement, dans la population, au cours des générations successives. Les phalènes, individuellement, nont pas évolué ; elles nétaient que mangées ou non par les oiseaux. Campbell : 429 (1 e éd. Française) Figure Jusquen 1848 (Angleterre), tous les spécimens connus sont de forme pâle. 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. Durant la révolution industrielle, la campagne anglaise sest 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. À la fin du XIX e siècle, 98% des individus sont de forme mélanique. Campbell : 429 (1 e éd. Française) Figure Bon camouflage sur les troncs pâles couverts de lichens Bon camouflage sur les troncs noircis et dépourvus de lichens

47 Cas de la phalène du bouleau après la révolution industrielle Lorsque lAngleterre a cessé de brûler le charbon, la campagne anglaise sest 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. Si les facteurs environnementaux changent, une bonne adaptation peut devenir nuisible car elle devient « inadaptée »

48 L'évolution d'insectes résistants aux insecticides. La sélection naturelle en action Campbell : 475 (2 e éd. Française) Figure 22.12

49 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. Des preuves de l'évolution faits observables qui tendent à démontrer que les organismes ont une ascendance commune Les preuves de lévolution 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.

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 (1 e éd. Française) Figure Campbell : 477 (2 e éd. Française) Figure Humérus Radius Cubitus structures homologues De telles structures qui ont la même origine évolutive mais qui n'ont pas nécessairement les mêmes fonctions sont qualifiées de structures homologues. Les membres antérieurs des Vertébrés sont construits selon le même plan.

51 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. 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 Os de la hanche Os de la cuisse Les organes vestigiaux de la baleine

52 En connaissez-vous ? Le coccyx vestige de la queue de nos ancêtres primates très lointains. nuh.netcare.com.sg/sub1f.htm 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. Les organes vestigiaux de l'humain

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

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 structures analogues 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. branchies chez les poissons trompes d'Eustache chez les humains Les sacs branchiaux se transforment en branchies chez les poissons et en trompes d'Eustache chez les humains et d'autres mammifères. Humain Pourquoi l'embryon humain a-t-il une queue ?

57 1c)Homologie moléculaire L'homologie moléculaire permet d'établir des liens entre les organismes dont la parenté est extrêmement lointaine. Campbell : 477 (2 e éd. Française) Tableau 22.1 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.

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. Campbell : 602 (2 e éd. Française) Figure 26.8 Ancêtre commun des plantes, des mycètes et des animaux Ancêtre commun des mycètes et des animaux

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. lémurs Les lémurs ne se retrouvent qu'à Madagascar. marsupiaux Les marsupiaux se retrouvent surtout en Australie. singes platyrrhiniens Les singes platyrrhiniens nexistent quen Amérique du Sud

60 Les îles Galápagos sont habitées de variétés distinctes de tortues géantes bien qu'elles se ressemblent énormément car elles dérivent dun ancêtre commun. Un autre exemple de biogéographie 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. Poissons Amphibiens Reptiliens Mammifères et oiseaux 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.

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

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

64 Campbell : 483 (1 e éd. Française) Figure 23.6 Campbell : 523 (2 e éd. Française) Figure Des lignées généalogiques complètes ont été retrouvées. À lépoque dite Éocène, lancêtre 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.

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 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 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 Les fossiles de nature organique sont rares car les tissus organiques se dégradent rapidement.

69 Les fossiles suivants sont-ils minéraux ou organiques ? Dents de Tyrannosaurus Rex Oeufs de dinosaure

70 Scorpion dans une goutte de résine durcie et devenue de lambre. L'homme de Tollund Environ 220 av. J.C. Retrouvés dans des tourbières acides. Campbell : 528 (2 e éd. Française) Figure s/imagehtml/image8.html

71 Mammouth (Jarkov ;1997) vieux de 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). s/internetactuel/mammouth.htm Campbell : 528 (2 e éd. Française) Figure 25.1

72 Traces de dinosaures Campbell : 528 (2 e éd. Française) Figure 25.1

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

74 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. Campbell : 576 (1 e éd. Française) Figure 23.2

75 archives géologiquesl'ordre d'apparition des fossiles dans les strates sédimentaires 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 lorganisme 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 quun processus dérosion ramène le fossile à la surface. 4)Il faut que ce fossile soit découvert.

76 Les fossiles sont précieux 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 s'appuient sur les fossiles pour construire la phylogenèse 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.

77 On peut déterminer l'âge approximatif en observant la strate dans laquelle il se trouve. (Datation relative.) 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. Fossiles plus récents Fossiles plus anciens

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 dannées 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 5600 ans. Campbell : 531 (2 e éd. Française) Figure 25.2

80 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 mg0,187 mg. 12 mg x 1/2 6 = 12 mg x 1/64 = 0,187 mg.

81 Un fossile âgé de ans présente combien de fois moins de carbone 14 qu'à sa mort ? 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 1/2 6 = 1/64

82 Fin du cours 7


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