LA SPÉCIATION ET LES SIGNES DE L'ÉVOLUTION Gilles Bourbonnais Cégep de Sainte-Foy

3. LA SPÉCIATION ET LE CONCEPT D'ESPÈCE (456) Spéciation = formation d'une nouvelle espèce à partir d'une espèce ancestrale Mode le plus fréquent = cladogenèse ==> Diversité biologique

Qu'est-ce qu'une espèce? Définition la plus couramment utilisée: Population ou groupes de populations dont les membres peuvent se reproduire entre eux dans la nature DONC = groupes d'individus qui s'échangent des gènes

Problèmes d'application de cette définition: Organismes à reproduction non sexuée. Difficulté de vérifier en pratique l'interfécondité. Cas limites (souris p. 459)

Il peut y avoir spéciation s'il y a isolement génétique : barrière qui empêche un groupe d'individus de se reproduire avec le reste de la population. Le groupe isolé peut diverger génétiquement au point de ne plus pouvoir se reproduire avec le reste de la population = nouvelle espèce. Dérive génétique Mutations nouvelles Sélection différente

L'espèce ancestrale A donne naissance aux espèces B, C et D (Campbell, p. 464) Si le phénomène se produit en peu de temps = radiation adaptative La radiation adaptative est fréquente après un bouleversement important (après la catastrophe responsable de l'extinction des dinosaures, par exemple). Campbell 487-488

Isolement peut être causé par: Formation d'îles Chaîne de montagne Glacier Désert Lacs isolés Etc. Barrières géographiques Barrières biologiques

Barrières biologiques Isolement écologique : une partie d'une population préfère un milieu écologique différent de celui du reste de la population. Isolement temporel Isolement éthologique (comportements différents) Isolement mécanique (appareils reproducteurs différents) Isolement gamétique (gamètes ne se reconnaissent plus suite à des mutations de protéines de surface) Isolement génétique (mutation qui rend certains individus stériles avec d'autres, mais fertiles entre eux)

Spéciation allopatrique Groupes séparés par un isolement géographique Spéciation sympatrique Les nouvelles espèces se forment sur le même territoire que l'espèce ancestrale (pas d'isolement physique)

Gradualisme et théorie des équilibres ponctués (469) D'après les fossiles, c'est le mode équilibre ponctué qui serait le plus fréquent.

4. Les signes (preuves?) de l'évolution (430) La sélection artificielle Les archives géologiques L'anatomie comparée L'embryologie La biogéographie La biologie moléculaire

La sélection artificielle

Les archives géologiques Permettent de se représenter la flore et la faune de différentes époques. Permettent de découvrir les transitions entre une forme ancienne et une forme plus moderne.

Évolution du cheval, caractérisée par: Accroissement de la taille. Réduction du nombre de doigts. Modification des dents N.B. L'évolution n'est pas graduelle ni linéaire (ça ressemble à un buisson).

Certains fossiles permettent d'imaginer comment s'est faite la transition entre de grands groupes. Ex. Fossile de l'Archaeopteryx (transition entre reptiles et oiseaux, 150 MA).

Archaeopteryx Oiseau

L'anatomie comparée Ressemblances entre animaux même s'ils vivent dans des milieux très différents (ex. le dauphin ressemble anatomiquement plus à un mammifère terrestre qu'à un poisson). Structures homologues = structures qui ont la même origine évolutive. Organes vestigiaux : organes devenus inutiles ou peu utiles, mais qui sont encore présents

Structures homologues : Membres avant des vertébrés Évolution des pattes

Structures vestigiales: Bassin et membres arrières atrophiés chez la baleine ou chez certains serpents primitifs (boa).

Autres structures vestigiales Appendice chez l’humain (reste du caecum) Muscles des oreilles chez l'humain. Mécanisme de la "chair de poule" Repli semi-lunaire de l'œil (vestige d'une troisième paupière chez les reptiles). Animaux cavernicoles aux yeux atrophiés ou non fonctionnels

L'embryologie (432) Les organismes qui ont une même origine évolutive présentent des développements embryonnaires semblables. Fentes branchiales chez les vertébrés. Queue au stade embryonnaire chez l'homme. Dents et fourrure au stade embryonnaire chez les baleines à fanons. Activation de certains gènes inactifs chez le poussin ==> formation de dents.

Poisson Oiseau Porc Homme http://www.pbs.org/wgbh/nova/odyssey/clips/

La biogéographie = étude de la distribution des espèces Îles abritent des espèces endémiques (uniques) apparentées à des espèces du continent le plus proche ou d'une île voisine. Îles Hawaii : ~ 250 espèces d'insectes ont envahi les îles après leur formation. Ces insectes ont évolué pour donner plus de 3000 espèces uniques aux îles. Des 1700 espèces végétales, 1430 sont endémiques. Dinosaures d'Afrique et d'Amérique du Sud : mêmes espèces AVANT la formation de l'Atlantique. Espèces différentes après.

Pinsons des Galapagos (Pinsons de Darwin)

Marsupiaux en Australie Faune avienne de Nouvelle-Zélande (pas de mammifères sauf des chauves-souris) Faune particulière de Madagascar Moa de Nouvelle-Zélande. Certains atteignaient 3 m de haut. Une espèce d'aigle aujourd'hui éteinte était assez grande pour s'attaquer à ces oiseaux.

Biologie moléculaire Comparaison de séquences d'ADN. Comparaison de séquences d'acides aminés. Ex. Comparaison de la séquence en acides aminés des deux chaînes de l'hémoglobine Homme - chimpanzé : 0 AA de différence Homme - Gorille : 1 AA Gorille - Singe Rhésus : 6 AA Homme - Porc : 20 AA

Arbre phylogénétique tracé par l'étude comparative du cytochrome C

On peut utiliser l'ADN des mitochondries : se transmet uniquement de mère à fille. On peut comparer des populations rapprochées par l'étude de l'ADN satellite (Junk DNA). Ex. Corégones et truites des lacs du Québec

L'horloge moléculaire Différence génétique entre deux espèces provenant d'une même espèce ancestrale est proportionnelle au temps écoulé depuis leur séparation évolutive

= k t DONC Temps écoulé depuis que les deux espèces sont séparées Si on connaît k, on peut trouver t en évaluant la différence génétique entre les deux espèces. k varie selon les portions d'ADN considérées: S'il s'agit d'un gène vital : k est faible (la moindre modification risque d'être nuisible). S'il s'agit d'ADN non codant : k est élevé

5. L'évolution se fait-elle au hasard? Hasard des mutations Hasard des circonstances Changements de climat Catastrophes cosmiques Changements écologiques Etc. Mais la sélection naturelle ne se fait pas au hasard Conclusion: on ne peut pas prévoir dans quelle direction se fera l'évolution, il y a trop d'événements impossibles à prévoir qui interviennent.

FIN