TROIS MECANISMES DE DIVERSIFICATION DU VIVANT TP3: TROIS MECANISMES DE DIVERSIFICATION DU VIVANT

Des processus évolutifs surprenants Situation déclenchante « Ce n’est certainement pas moins remarquable que si une vache avait donné naissance à un veau à tête de loup.» Linné, naturaliste suédois Linaire commune (Linaria vulgaris) Linaire monstrueuse (linaria peloria) En 1744, un étudiant apporte à son professeur Linné une plante curieuse qu’il a découvert sur une île proche de Stockholm. Tous les caractères de cette plante en font une linaire commune sauf sa fleur ! Elle est à symétrie radiale et non bilatérale comme la linaire commune. De plus, cette variante est stable, c’est-à-dire se reproduit normalement par reproduction sexuée. Comme la pensée de Linné n’admet aucune variation des espèces, créées par Dieu selon lui, et que cette plante est impossible à classer, il la baptise peloria, ce qui signifie monstre en grec. Linné doit reconnaître cependant que l’apparition d’espèces nouvelles est possible dans la nature. Au XXe siècle, les généticiens pensèrent naturellement qu'une mutation génétique était responsable de la forme de Peloria. Toutefois, lorsque Enrico Coen et ses collègues du centre John Innes, à Norwich, en Angleterre, ont comparé les séquences d'ADN de la linaire commune et de Peloria, ils n'ont trouvé aucune différence. Bizarre, bizarre...

Problématique Montrer que des processus évolutifs, génétiques ou non génétiques, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants.

Consigne Répondre aux questions proposées au niveau des différentes activités. - Compléter le tableau-bilan situé à la fin du diaporama.

RESSOURCES RESSOURCES Diversification chez la banane: Création de variétés comestibles Etude du chant du Pinson des arbres RESSOURCES RESSOURCES Tableau-bilan La symbiose lichénique

Diversité du CHANT DU PINSON DES ARBRES selon les régions Pinson de la région du Canigou Pinson de la région de Cahors Sonogrammes de quelques pinsons du Sud-ouest de la France. On appelle « tuteur » un mâle adulte ayant acquis la « phrase complète » du chant du Pinson des arbres (durée de 2,5 s) et « élève » un jeune ayant été mis au contact d’un tuteur pendant les 10 premiers mois de sa vie.

LE CHANT DU PINSON DES ARBRES Comparer les 4 sonogrammes et relever les arguments montrant que la diversification du chant des pinsons est non génétique. Identifier alors le processus de diversification des populations de pinsons en fonction du chant.

Diversification chez la banane: Création de variétés comestibles La banane sauvage: Musa acuminata Coupe transversale de banane sauvage Coupe longitudinale de banane sauvage Schéma de la coupe transversale de banane sauvage Caryotype de la banane sauvage

Diversification chez la banane: Création de variétés comestibles Réaliser une coupe transversale de la banane cultivée variété Cavendish (matériel proposé) et comparer le phénotype de la banane sauvage Musa acuminata (document page précédente) avec celui d’une banane cultivée M. cavendish. - Faire un schéma légendé de la coupe de cette banane cultivée. Indiquer alors la caractéristique de la banane cultivée imposant sa reproduction par bouturage. - Comparer le caryotype de la banane sauvage (document page précédente) avec celui de la banane Cavendish présenté ci-dessous. Proposer un mécanisme de diversification des espèces reposant sur la multiplication de la ploïdie (=polyploïdisation) à l’origine de la variété cavendish sachant que celle-ci est issue de deux parents diploïdes sauvages de génome AA (schématisation de l’évolution des génomes). - Expliquer alors l’impossibilité de la banane cultivée (banane Cavendish) à se reproduire par reproduction sexuée. Aide

Aide à la compréhension du mécanisme de Diversification chez la banane: http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Fruits/banane.htm La polyploïdisation peut résulter d’un accident de méiose correspondant à la non séparation des chromosomes homologues. Ces gamètes anormaux peuvent fusionner entre eux ou avec des gamètes normaux de la même espèce : on parle alors autoploïdisation. Pourquoi l’autoploïdisation des bananes aboutit-elle à des bananes sans pépin ? Donc comestibles complément

Diversités des bananes comestibles: Les bananes comestibles sont issues, pour l’essentiel, de deux espèces sauvages diploïdes: Musa acuminata (génome A) et Musa balbisiana (génome B) Parmi les bananes à cuire, les plantains (AAB) possèdent une pulpe orange très ferme que l’on ne retrouve pas chez les autres bananiers « à cuire » (Laknao-AAB, Popoulou-AAB, Bluggoe-ABB et Monthan-ABB). Les bananes à alcool d’Afrique de l’Est (AAA) sont très spécifiques et utilisées, selon les clones, pour la cuisson ou la fabrication de bière. Les parfums des bananes « dessert » sont variés ainsi que leurs goûts : très sucré chez certaines variétés diploïdes (Figue Sucrée –AA) et la banane rose, doux-acidulé chez les Figue-Pomme (AAB), neutre et universellement apprécié chez les bananes Cavendish (AAA) destinées à l’exportation. Banane plantain : fruit long quasiment rectiligne vert à jaune pâle, c'est la banane légume la plus cultivée Banane rose : fruit à peau rouge-rosée et chaire jaune claire très parfumée Cavendish : fruit jaune assez incurvé, c'est la plus courante (50% de la production) Figue-pomme: petite banane très sucrée et à saveur prononcée cultivée aux Antilles, très fragile elle est peu importée.

La symbiose lichénique : processus de diversification entre organismes La symbiose lichénique : processus de diversification entre organismes très différents Les lichens sont des organismes composés résultant d'une symbiose entre un champignon hétérotrophe appelé mycobionte, représentant 90 % de l'ensemble, et une algue verte autotrophe nommée photobionte . L’observation au MO d’un lichen foliacé en coupe montre en périphérie un réseau dense de filaments mycéliens entrelacés constituant une couche protectrice appelée la zone corticale supérieure. Vers l'intérieur du thalle, on voit encore des filaments non enchevêtrées, mais entourant de place en place les cellules sphériques bleu-verdâtre de l'algue. Sous cette couche se trouve la zone médullaire formée exclusivement d'un tissu mycélien. En dessous se retrouve une zone corticale inférieure qui, en union avec des filaments issus de la zone médullaire forme de fausses racines appelées rhizines. Le champignon consomme les métabolites fabriqués par l'algue par photosynthèse (les glucides notamment). En échange, il lui offre une protection contre le vent et les excès des rayons lumineux, il l'alimente en eau, en dioxyde de carbone, en éléments minéraux. Saint George: tableau montrant une diversité de lichens représentés de façon très réalistes Antoni Pitxot (1934-) Peintre catalan Lorsque les scientifiques isolent et cultivent seul le mycobionte (=champignon), ils n'obtiennent qu'une masse informe qui ne ressemble en rien au lichen dont il provient. Le phytobionte (=l'algue) peut dans des conditions optimales, mener une vie autonome dans la nature. Les lichens résistants aux conditions les plus difficiles ont conquis tous les milieux, à l'exception de la haute mer. Pionniers exceptionnels, ils sont capables de pousser sur le sable, les pierres, le sol nu, sur les coulées de lave sitôt refroidies, là où aucun végétal ou champignon ne peut s'aventurer. 

- Réaliser l’observation microscopique selon le protocole ci-dessous. - Faire, avec une lame de rasoir neuve, une coupe (très fine) dans un thalle lichénique foliacé. Pour s'aider on peut placer le fragment de thalle entre deux morceaux de moelle de sureau. - Monter les coupes entre lame et lamelle dans une goutte de rouge congo. - Rechercher, vers la périphérie des coupes, des zones plus minces où il est possible d'observer les algues vertes et les fins filaments correspondant aux hyphes du champignon. Légender une capture d’écran en situant le mycobionte et le photobionte (à partir de votre préparation ou de celle du commerce) Définir le terme « Symbiose » en justifiant à l’aide de l’exemple du lichen. - Expliquer en quoi l’existence des lichens montre un nouveau processus de diversification du vivant.

Génome hybride (AAA,…AAB etc….. CONSIGNE GLOBALE: Compléter le tableau à partir des exemples étudiés y compris dans la situation déclenchante. Exemples Processus de diversification nature génétique ou non génétique Avantages éventuels liés à l‘innovation (pour les organismes concernés par cette innovation) Espèce A Population A Génome AA Organisme A Génome AA Organisme B Génome BB Espèce A de Génome AA Espèce B de Génome BB (ou espèce A De génome AA) Organisme A Organisme B Espèce A Espèce B Organisme AB Génome AA+BB Espèce C Génome hybride (AAA,…AAB etc….. Population A Génome AA Population B Génome AA