II. Les mécanismes à l’origine de la biodiversité. Pb: Quels sont les mécanismes à l’origine de la biodiversité ? II. Les mécanismes à l’origine de la biodiversité. Activité 4: Un mécanisme évolutif à l’origine de la biodiversité. Activité 5: Modélisation de l’évolution de la fréquence allélique chez la souris à Abajoues.

Activité 4: Un mécanisme évolutif à l’origine de la biodiversité. Objectif de connaissances : comprendre un mécanisme évolutif. Objectifs méthodologiques : schématiser, poser un problème biologique, proposer une hypothèse. Dans le sud de l’Arizona (sud-ouest des Etats-Unis), vivent plusieurs populations d’une même espèce de souris : La Souris à abajoues. Ces souris peuvent présenter 2 couleurs de pelage : pelage clair ou pelage sombre. Vous êtes biologiste et vous êtes chargé d’étudier deux populations de souris à abajoue dans le sud-ouest des états unis. On s’intéresse notamment à la fréquence de deux allèles du gène contrôlant la couleur du pelage : l’allèle d étant responsable du caractère pelage clair tandis que l’allèle D est responsable du caractère couleur sombre. Allèle d  Allèle D 

1 molécule d’ADN dans le chromosome G C T souris au pelage clair paire de chromosomes 16 Gène MC1R allèle d 309 391 A G C T souris au pelage foncé paire de chromosomes 16 Gène MC1R allèle D

Schéma bilan élève à recopier et compléter : Info  : L’allèle D est dominant sur d, ainsi si une souris possède un allèle D, le pelage sera sombre. Info  : une mutation est un phénomène très rare à l’origine d’un nouvel allèle.   Info  : A cause des prédateurs et des ressources alimentaires limitées de leur environnement, le nombre de souris est constant au cours des générations successives. Info  : Le sol de la population 1 est composé de coulées volcaniques sombres, tandis que le sol de la population 2 est composé de roches calcaires claires.

(* : qui provoque des mutations) Professeur Cohit : j’ai réalisé des croisements de souris en laboratoire. J’ai pu observer que les souris sombres sont toujours à l’origine d’une descendance comportant des souris sombres. Je pense que cela est du à la transmission de leur allèle D à leur descendance. Professeur Podzol : j’ai effectué des prélèvements des sols sombre et claire. J’ai placé des souris claires sur un sol sombre pendant 17 générations, j’ai veillé à alimenter les souris avec la même alimentation que dans leur milieu naturel. Je n’ai jamais observé de souris sombres dans mon élevage. J’ai placé des souris sombres sur un sol clair, et là encore malgré tout mes efforts aucune souris plus foncée n’est apparue. J’ai également montré par une expérience similaire que les UV n’assombrissaient pas le pelage des souris. Document 2 : Quelques chercheurs en action ! Professeur Mouse : j’ai soumis 347 souris claires à des produits chimiques mutagènes*, j’ai fini par réussir à obtenir une souris sombre ! Ce n’était pas gagné ! Les mutations sont des phénomènes rares et aléatoires ! (* : qui provoque des mutations) Professeur Ouifi : j’ai introduit 10 souris claires et 10 souris sombres dans la population 2 du sud des états unis. Une mini balise GPS quasi invisible m’a permis de suivre l’activité de chaque animal. Au Bout de 10 jours j’ai pu constater que la balise GPS de 2 souris claires et de 8 souris sombres étaient HS. Un collègue ornithologue m’a rapporté mon matériel en pièces détachées, il l’a retrouvé dans une pelote de réjection…

invalidé Hypothèse testée: Professeur Cohit : j’ai réalisé des croisements de souris en laboratoire. J’ai pu observer que les souris sombres sont toujours à l’origine d’une descendance comportant des souris sombres. Je pense que cela est du à la transmission de leur allèle D à leur descendance. Hypothèse testée: C’est la reproduction qui explique les variations de la fréquence allélique. invalidé Cela peut expliquer la fréquence allélique de la population 2, mais pas celle de la population 1.

invalidée (* : qui provoque des mutations) Hypothèse testée: Professeur Mouse : j’ai soumis 347 souris claires à des produits chimiques mutagènes*, j’ai fini par réussir à obtenir une souris sombre ! Ce n’était pas gagné ! Les mutations sont des phénomènes rares et aléatoires ! (* : qui provoque des mutations) Hypothèse testée: Ce sont les mutations qui expliquent l’apparition de l’allèle D en grand nombre. invalidée L’allèle D est apparu qu’une fois, sa propagation dans la population D n’est pas due à pleins de mutations répétées car ce sont des phénomènes rares.

invalidée Hypothèse testée: Professeur Podzol : j’ai effectué des prélèvements des sols sombre et claire. J’ai placé des souris claires sur un sol sombre pendant 17 générations, j’ai veillé à alimenter les souris avec la même alimentation que dans leur milieu naturel. Je n’ai jamais observé de souris sombres dans mon élevage. J’ai placé des souris sombres sur un sol clair, et là encore malgré tout mes efforts aucune souris plus foncée n’est apparue. J’ai également montré par une expérience similaire que les UV n’assombrissaient pas le pelage des souris. Hypothèse testée: C’est l’environnement (couleur du sol, UV,…) qui modifie la couleur du pelage. invalidée Les expériences montrent que l’environnement ne modifie pas la couleur du pelage.

Validée !! à vérifier par un modèle. Hypothèse testée: Professeur Ouifi : j’ai introduit 10 souris claires et 10 souris sombres dans la population 2 du sud des états unis. Une mini balise GPS quasi invisible m’a permis de suivre l’activité de chaque animal. Au Bout de 10 jours j’ai pu constater que la balise GPS de 2 souris claires et de 8 souris sombres étaient HS. Un collègue ornithologue m’a rapporté mon matériel en pièces détachées, il l’a retrouvé dans une pelote de réjection… Validée !! à vérifier par un modèle. Hypothèse testée: C’est la prédation différente selon l’environnement qui explique la différence de fréquence allélique. Tout se passe comme si les animaux de la même couleur que le sol étaient moins mangés. Ainsi, ils se reproduisent plus et transmettent leurs allèles aux générations suivantes…

Puis appelez le professeur pour vérification. On cherche à rendre compte des observations de terrain par un modèle en classe. Consigne: Sur la diapositive suivante disposez les vignettes à la bonne place. Puis appelez le professeur pour vérification.

f. Etape … : Une nouvelle génération est créée, recommencez à partir de l’étape 2 a. On tire le dé pour chaque grain et on place le nombre de grain dans la boite N+1 g. Etape … : La population de départ de la génération 0 : On part d’une population de départ comportant autant d’allèles clairs que d’allèles sombres. b.Etape …: Sélection des géniteurs. Les géniteurs sont les individus qui vont se reproduire, et donc transmettre leurs allèles (et les caractères correspondants) à la génération suivante. h. On dispose 10 grains de café et 10 graines de haricot dans la boite N. c. Noter les résultats dans le tableau élève et décaler la boite N+1 sur la boite N i. Etape … : La population de la génération 1. Les géniteurs engendrent un nombre plus ou moins important de descendants, et donc transmettre plus ou moins leurs allèles à la génération suivante. d. On choisit au hasard (sans regarder) 4 grain(e)s que l’on dispose sur la ligne géniteur. e. Proposer une règle pour modéliser la prédation : On retire la moitié des grains de haricot, on arrondit au nombre supérieur le nombre de grains restant j. Etape … : Avant de se reproduire les allèles peuvent disparaître avec l’intervention d’un prédateur.

Modélisation de la fréquence allélique. Réaliser la modélisation. Complétez le tableau de résultats: Ma classe>doc en consultation>SVT>modélisation fréquence allèlique souris à abajoues. Arrêtez la modélisation à la 10ème générations ou quand la fréquence allélique est à 100%. Enregistrez votre travail dans: Ma restitution de devoirs>SVT>modélisation > Prénoms Recopiez votre graphique à la suite de votre cours. Rédiger une phrase d’observation. rédiger une phrase d’explication.

Résultats de la classe de seconde 03 Résultats seconde 03

Bilan: 1ère mécanisme: la sélection naturelle Lorsque un allèle procure un caractère avantageux, l’individu a plus de probabilité de survivre et de se reproduire. La fréquence de cet allèle augmente alors dans la population. C’est l’environnement qui sélectionne ces allèles : Ce mécanisme se nomme la sélection naturelle.

Dérive génétique.

Limites de notre modèle ? Notre modèle présente des limites par rapport au réel lesquelles ?

Comment expliquer la perte de diversité génétique ?