CHAP II Les processus évolutifs à l’origine de la biodiversité II.1 Histoire évolutive des populations A) La sélection naturelle B) La dérive génétique II.2 Les mécanismes évolutifs de la spéciation La notion d’espèce B) les espèces se forment (la spéciation) et disparaissent au cours du temps

Vu que la diversification des êtres vivants (biodiversité) La biodiversité (biologie + diversité) représente la diversité des êtres vivants et des écosystèmes à toutes les échelles: la faune, la flore, les bactéries, les milieux, les populations, les espèces, les gènes… Cette définition intègre les interactions entre les organismes et leurs milieux de vie. Vu que la diversification des êtres vivants (biodiversité) est le résultat: > D’une répartition aléatoire des allèles lors de la formation des gamètes et par le jeu de la fécondation… > D’une modification des génomes… > D’associations entre différents organismes… > De la transmission de comportements… Quels sont les mécanismes évolutifs qui agissent et qui modifient cette biodiversité au cours du temps ? http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/Derive_genetique_V3.swf

II.1 Histoire évolutive des populations ou comment des populations d’individus d’une même espèce peuvent évoluer au cours du temps ? C’est un fait scientifique… la biodiversité attendue à partir des mécanismes génétiques ou non est souvent moindre que la biodiversité observée dans la nature, c’est donc qu’il existe des mécanismes qui modifient cette diversité et qui sélectionnent les innovations génétiques mises en place… A) La sélection naturelle Nous allons travailler à l’échelle des populations… Qu’est ce qu’une population ? Une population est un ensemble d’individus d’une même espèce (possédant donc les mêmes gènes) mais qui vivent et se reproduisent plus fréquemment entre eux. Ainsi, la fréquence de certains caractères et donc allèles portés peut varier d’une population à une autre Dans cette espèce de coccinelles, il existe ici des populations d’individus qui se caractérisent par une différence de caractère « couleur du corps  ». Les individus de même couleur (couleur foncée par exemple) peuvent préférentiellement se reproduire entre eux, alors l’allèle « couleur marron foncé » sera plus fréquent dans cette population. Sachant que le gène « couleur du corps » existe pour tous les individus de toutes les populations

Etude d’un exemple: l’évolution des populations de papillons « Phalènes du bouleau » au cours du temps et en fonction de leur environnement. Doc p.56-57

Les conditions du milieu (présence de lichens et prédation) agissent sur la fréquence des allèles d’une population. L’apparition d’une mutation et sa transmission par la reproduction sont source de variabilité génétique dans un population. La pression sélective du milieu favorise la transmission des allèles les mieux adaptés: ce qui modifie les populations dans le temps.

pour cause de mutation hasardeuse) Commentaires: Les populations présentent une grande diversité génétique (nombreux allèles d’un gène pour cause de mutation hasardeuse) La « génétique » d’une population peut être modifiée par la sélection naturelle (sous l’effet de la pression ou conditions du milieu mais aussi de la compétition avec d’autres individus) Ainsi certains individus survivent et se reproduisent mieux que d’autres (adaptation). Les allèles qu’ils portent sont donc préférentiellement transmis à la génération suivante. La sélection naturelle est un mécanisme dirigé, source d’évolution biologique.

B) La dérive génétique Doc 3 p.59 ou activité logiciel Jouer sur la page: http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/Derive_genetique_V3.swf Q. Identifier le mécanisme qui conduit à une modification des populations au cours du temps (donc de la fréquence des allèles) On observe que si la pression du milieu n’intervient pas, la composition génétique (fréquence des allèles) des populations peut se modifier de façon aléatoire de génération en génération. Ainsi: lors de la reproduction, il y a un « tirage au sort » aléatoire des gamètes (avec leurs allèles). Au fil des génération, certains allèles (en fréquence) s’imposent de façon complètement aléatoire: c’est la dérive génétique = une évolution sous l’effet du hasard (d’autant plus forte que la population initiale est petite) NB: L’effectif et l’avantage sélectif d’un allèle sont deux facteurs qui influent sur cette dérive. NB: le hasard peut intervenir à un niveau plus global, lors d’événements majeurs (activités volcaniques intenses, chutes météorites, bouleversements climatiques…) qui modifient profondément la biodiversité

Exercice d’application avec le doc 3 p.59 Paramétrer votre logiciel avec les données du livre doc 3 p.59, concernant les allèles BW et BW75 et lancer la simulation sur une dizaine de générations

Modélisation de la dérive génétique « effet fondateur » La dérive génétique est d’autant plus forte que la population initiale est petite

TP éléphants…

BILAN Sous l'effet de la sélection naturelle (pression du milieu) , de la concurrence entre êtres vivants et du hasard :dérive génétique, la diversité des populations change au cours des générations. L'évolution : c’est la transformation des populations qui résulte de ces différences de survie et du nombre de descendants

II.2 Les mécanismes évolutifs de la spéciation La biodiversité se caractérise principalement par une diversité d’espèces… Mais qu’est qu’une espèce et comment les espèces évoluent-elles au cours des temps ? A) La notion d’espèce Q1. et Q2.p60 Q3.p60 Q4.p60 Les 2 variétés de drosophiles sont d’espèces différentes, car leur croisement ne donne pas de descendant fertiles. de plus il existe des différences morphologiques. Les hybrides peuvent posséder des caractères nouveaux, certains sont fertiles et d’autres restent stériles (impossible donc de propager leur génétique)/ Hybrides = espèce ? Les 3 populations de Chrysoperles ne peuvent se reproduire entre elles, car leur mode de communication (chant) est différent. Ces populations se retrouvent isolées = isolement reproductif : ce sont des espèces différentes (ne sont plus interfécondes) Une espèce: ensemble d’individus interféconds (isolés géographiquement et génétiquement des autres espèces = critère biologique) et qui se ressemblent = critère typologique.

B) les espèces se forment (la spéciation) et disparaissent au cours du temps Nous savons qu’une espèce est une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Nous savons également que dans l’histoire de la Terre, des espèces se sont succéder. Comment se modifie le nombre d’espèces au cours du temps ? Question: à partir d’une exploitation raisonnée des doc 1 p.62, argumenter le fait que A.zaliosus est une nouvelle espèce apparue dans le lac Apoyo et proposer une explication à cette apparition d’espèce. Doc 1a: A.Zalious est une espèce qui ne vit que dans le lac Apoyo (espèce plus récente) alors que Amphilophorus se retrouve dans d’autres lacs de la région. Morphologiquement les 2 espèces se ressemblent: origine commune. Doc 1b: compte tenu du régime alimentaire, les 2 espèces ne vivent pas dans la même zone: isolement géographique puis reproductif et génétique. Doc 1c : du point de vu phylogénétique: ce sont bien 2 espèces qui partagent un ancêtre commun exclusif (argument génétique) : origine commune, mais 2 espèces différentes.

Apparition d’une nouvelle espèce ou spéciation: Une nouvelle espèce peut apparaître quand une population d’individus s’individualise et s’isole géographiquement. Cette population évolue génétiquement (mutations…)dans son environnement jusqu’à l’isolement reproductif avec sa population d’origine. Exemples d’isolement géographique (entre autres): doc 2 p.63: changements climatiques et présence de glaciers entre 2 populations. Mais aussi: des variations du niveaux des mer, tectonique des plaques (chaîne de montagnes, océanisation…) Disparition d’espèces Q4.p62 avec doc 3p.63 La disparition du Dodo sur l’île Maurice est une des conséquences de l’introduction (par l’Homme) de nouvelles espèces prédatrices de l’oiseau. Egalement les modifications de leur environnement sont une autre cause de leur disparition. Une espèce disparaît quand les individus qui la compose disparaissent ou qu’ils ne sont plus isolés génétiquement (population initiale se reconstituant). Une espèce est donc définie dans un temps limité.

Les cas de spéciations Apparition d’une espèce par isolement géographique, reproductif et génétique (+mutations) Apparition d’une nouvelle espèce au sein d’une espèce préexistante, puis isolement reproductif et génétique.

Modèle de représentation de la spéciation et de l’extinction des espèces Compléter ce schéma avec les termes suivants : un individu - un croisement - spéciation (une nouvelle espèce) – une espèce – extinction ou disparition – Population isolée (à long terme) géographiquement puis génétiquement – individus qui ne se reconnaissent plus comme partenaires sexuels et plus de descendance fertile (divergence) NB: Une partie d’une population d’origine se trouve isolée de l'autre (distance ou séparation géographique). Les deux groupe se trouvent dans des environnements différents durant une très longue période. Chacune évolue ou s'adapte en fonction de leur propre environnement. Des variations sur une courte durée ne provoque que des petites différences entre les deux populations... mais par accumulation avec le temps, ces différences prennent suffisamment d'importance pour séparer les deux populations en deux espèces distinctes... et même séparer ces deux populations de la population originale (spéciation à distance et sur la durée).

Exercices d’application: QCM 2 p.68 EX 4 p.68 EX 6 p.69 EX7 p.70

Exercices d’application: QCM 2 p.68 EX 4 p.68 EX 6 p.69 EX7 p.70