UN REGARD SUR L'EVOLUTION DE L'HOMME THEME 1A CHAPITRE 4 : UN REGARD SUR L'EVOLUTION DE L'HOMME

Introduction : Homme = résultat d'un long processus d'évolution QUESTION :Quelles sont les grandes lignes de l'histoire évolutive de l'homme ?

I – La place de l'homme dans le monde vivant A – Reconstitution des liens de parenté entre l'homme et d'autres espèces. Phylogénie = reconstituer l'histoire évolutive d'un groupe d'êtres vivants, donc mettre en évidence les liens de parenté entre les différents êtres vivants de ce groupe souvent sous forme d'arbre phylogénétique. 1 – Phylogénie par l'étude des caractères morphologiques et anatomiques : voir TP 08 Principe : Elle se base sur le partage d'états dérivés d'un caractère issu d'une innovation génétique qui permet de former des groupes d'êtres vivants qui descendent tous d'un même ancêtre commun. Ce groupe partageant un même ancêtre commun est appelé groupe monophylétique.

Remarque 1 : Tous les caractères utilisés pour réaliser une phylogénie sont des caractères héritables d'une génération à l'autre donc d'origine génétique. Remarque 2 : Seul le partage d'un état dérivé d'un caractère permet de former un groupe ayant un lien de parenté (ce n'est pas valable pour le partage d'un état ancestral d'un caractère). Remarque 3 : L'arbre phylogénétique doit obéir au principe de parcimonie (minimum d'innovations génétiques ) Remarque 4 : L'ancêtre commun d'un groupe est toujours hypothétique. Il est défini par un certain nombre de caractères. Il ne correspond pas à une espèce fossile particulière. Remarque 5 : un arbre est construit à partir de la prise en compte de certains caractères, qu'en serait-il si on avait choisi d'autres caractères ?

2 – Phylogénie par l'étude des données moléculaires : voir TP 08 Principe : Elle se base sur la comparaison de séquences de nucléotides ou de séquences d'acides aminés de molécules homologues (même gène chez deux espèces différentes). Les molécules les plus différentes appartiennent aux espèces à la parenté la plus éloignée car de nombreuses mutations aléatoires se sont accumulées depuis l'existence de l'ancêtre commun aux deux espèces. Remarque 4 : L'ancêtre commun d'un groupe est toujours hypothétique. Il ne correspond pas à une espèce fossile particulière. Remarque 5 : un arbre est construit à partir de l'étude d'un gène ou d'une molécule : il peut varier si l'on prend d'autres molécules pour les parentés les plus proches

3 – Bilan sur les liens de parenté avec les autres êtres vivants : voir TP 08 L'homme est un mammifère qui possède un pouce opposable aux autres doigts et des ongles, ce qui fait qu'il appartient au groupe des primates. L'homme est un primate qui possède un nez, des orbites fermées, des narines proches et une queue absente. Ces états dérivés font qu'il appartient au groupe des Hominoïdes (groupe des grands singes). Les espèces qui ont le lien de parenté le plus proche de l'homme sont le Chimpanzé (Pan troglodytes) et le Bonobo (Pan paniscus) => groupe des hominines Âge approximatif de l'ancêtre commun à l'homme et au Bonobo : voir doc 4 page 75.

B – Diversité actuelle et passée des primates Etude des documents de la page 73 Premiers primates fossiles : -65 à 50 Ma (ex : Tetonius) Premiers Hominoïdes : env. -20 Ma (ex : Proconsul) en Afrique Diversité actuelle des primates : 190 espèces dont 20 espèces d'hominoïdes. Diversité actuelle très réduite par rapport à la diversité passée connue par l'étude des fossiles (380 espèces dont 66 espèces d'hominoïdes).

II – La lignée humaine A – La définition du genre Homo (voir TP09) La comparaison du phénotype de l'homme et de son plus proche parent le chimpanzé permet de définir les caractéristiques du genre Homo : - Face réduite et plate (angle faciale proche de 90 °) - Mandibule parabolique en relation avec la réduction de la face - Volume cérébrale plus important ( > à 600 cm3) - Bipédie permanente avec aptitude à la course à pied : - trou occipital avancé et horizontal, - bassin court et évasé, - fémur incliné et plus long (membres inf > membres sup) - pied avec pouce non opposable et voute plantaire. - Un dimorphisme sexuel peu marqué sur le squelette

Peut-on définir le genre Homo également par son phénotype comportementale ( observation du comportement) ? Questions 3 et 4 page 83 du manuel Le genre Homo se caractérise également par : - La production d'outils plus ou moins complexes (doc 3) - Des pratiques culturelles variées (voir doc 5) - Le développement du language Remarque (voir p 79) : l'utilisation d'outils, la communication fondée sur un registre verbal n'est pas exclusif au genre Homo.

B – La diversité passée de la lignée humaine Les nombreuses recherches paléontologiques ont permis de découvrir de nombreux fossiles qui sont plus proches parents de l'homme que du chimpanzé donc appartenant à la lignée humaine. Etude des documents 1, 2 et 4 page 82 – 83 + question 2 du TP09 Lignée Humaine = plusieurs genres (voir docs 1,2 et 4) : - Genre Homo = grande diversité ; âge < 2,5 Ma ; regroupe toutes les caractéristiques citées dans le A - Genre Australopithecus = 2 à 4 Ma, ne possède pas ceraines caractéristique du genre Homo (vol. crânien par ex.) - Genre Paranthropus

+ Orrorin et Toumaï : voir site hominidés. Question : quels sont les liens de parenté entre les différentes espèces fossiles décrites au sein de la lignée humaine ? Peut-on construire un arbre phylogénétique de la lignée humaine ? - 1 seul espèce actuelle, toutes les autres ont disparues, donc pas de données moléculaires pour construire un arbre - Fossiles souvents trop incomplets pour être comparés sur suffisamment de caractères morphologiques non ambigus. Pas d'arbre phylogénétique précis de la lignée humaine.

III – La recherche des mécanismes à l'origine de l'apparition de la lignée humaine. A – Des différences génétiques entre l'homme et le chimpanzé. Tâche complexe page 76 - 77 du manuel 98,5 % des nucléotides sont identiques chez l'Homme et le chimpanzé. Où se situent les différences ? - mutations poncuelles => nouveaux allèles. - remaniments chromosomiques qui changent la position des gènes. - Variation dans la chronologie et le niveau d'expression de certains gènes.

B – Une piste permettant d'expliquer l'apparition du language Etude du doc 6 page 77. => modification du phénotype (apparition du language) par des mutations poncuelles sur des gènes en interaction avec d'autres. Etude du DOC 4 page 79 : montrez que le phénotype des grands primates dépend également de facteurs de l'environnement. => Le phénotype (apparition du language) se réalise sous l'effet de l'interaction entre l'expression des gènes (voir ci-dessus) et l'environnement (en particulier la relation aux autres individus dans l'exemple du language).

C – Une piste permettant d'expliquer la modification des caractères craniens chez l'homme Question : A partir de l'étude du DOC 1 page 78, proposez une hypothèse expliquant certains états dérivés des caractères crâniens de l'homme (position avancée du trou occipital et face réduite et bourrelet sus-orbitaire réduite) . => Etats dérivés chez l'homme (position avancée du trou occipital, face réduite et absence de bourrelet sus-orbitaire) sont des caractéristiques juvéniles !

Hypothèse : dans le développement post-natal de l'homme, les caractères juvéniles ont été conservés, a cause de modification dans la chronologie du développement post-natal. = NEOTENIE Modifications dans la chronologie de l'expression de certains gènes du développement explique le phénotype humain / chimpanzé