Pinsons des Galapagos et Sélection Naturelle Adapté d’une présentation de Cheryl Heinz, Dept. of Biological Sciences, Benedictine University, et Eric Ribbens, Dept. of Biological Sciences, Western Illinois University

Les Iles Galapagos Env. 1000km des côtes équatoriennes Equivalent à la distance entre Toulouse et Lille Campagnes, villes routes entre T & L Une étendue d’eau entre les Iles Galapagos et les côtes d’Amérique du Sud Jamais connectées par voie aérienne à l’Amérique du Sud

Implications Toutes les espèces terrestres qui occupent les îles n’auront pas de proches parents à proximité Des îles voisines peuvent abriter des espèces apparentées Mais la colonisation des îles par de nouvelles espèces terrestres à partir de l’Amérique du Sud : un événement rare Les espèces qui parviennent à coloniser les îles forment des population qui ont le temps de se différencier, au plan évolutif, de leurs plus proches parents En d’autres termes, il y a aura très peu de flux de gène entre les îles et le continent dont sont issues les espèces colonisatrices

Charles Darwin Darwin a visité et prospecté les Iles Galapagos entre avril et octobre 1835 Séjour sur The Beagle: Dec 1831 - Oct 1836 Ce que Darwin a vu aux Galapagos semble avoir joué un grand rôle dans l’initiation d’une réflexion intense sur l’évolution Les principaux résultats de ses travaus seront publiés dans The Origin of Species en 1859.

Idées de Charles Darwin Evolution : modification des orgaismes au cours du temps Pas une idée propre à Darwin Mais avant lui, pas de mécanismes plausibles pour expliquer comment ont lieu les changements Sélection Naturelle Est ce mécanisme

Biodiversité des Galapagos Les Galapagos aujourd’hui : un endroit extraordinaire du point de vue de la biodiversité De nombreux annimaux et plantes qui vivent aujourd’hui aux Galapagos n’existent qu’aux Galapagos et nulle part ailleurs: Ces animaux et ces plantes : endémiques des Galapagos

Endémisme 1 espèce de manchot 1 (ou plusieurs?) espèces de tortues géantes 1 espèce d’iguane marin 14 espèces de concombre de mer 1 espèce d’otarie 1 espèce de buse Plusieurs autres espèces d’oiseaux dont 13 espèces de pinsons

Les Pinsons des Galapagos 13 espèces de pinsons: 6 espèces de pinsons terrestres 3 espèces de pinsons arboricoles 1 pinson ‘pic’ 1 pinson végétarien 1 pinson de mangrove 1 pinson ‘fauvette’ qui ressemble plus à une fauvette qu’à un pinson Le pinson ‘pic’ : utilise les épines de cactus comme outil pour extraire les larves dont il se nourrit des cactus

Moyen Petit Grand

Mangrove

Pinson-fauvette

Pinson ‘pic’ (forme à petit bec) Pinson ‘pic’ (forme à gros bec)

Peter et Rosemary Grant Iles océaniques Des laboratoires naturels de l’évolution Peter et Rosemary Grant Etudient les pinsons des Galapagos depuis plus de 30 ans Séjournent plusieurs mois / an sur leur terrain d’étude TOUS les pinsons de l’Ile Daphné sont marqués, mesurés, suivis…

Medium ground finch Géospize à bec pointu Geospiza fortis

Graphe montrant la distribution de l’épaisseur des becs chez les Geospiza fortis de Daphne pendant l’année 1

Q: Quelle est l’épaisseur moyenne du bec chez Geopsiza l’année 1? A: env 7mm B: env 8mm C: env 9.5mm D: env 10mm E: env 11mm

Q: Quelle est la différence entre les individus les plus différents? A: 2 mm B: 4 mm C: 6 mm D: 8 mm E: 10 mm

Un changement des conditions climatiques Année 2 Comme d’habitude, un peu de pluie durant la première semaine de janvier Le reste du mois de janvier, une petite averse Précipitations durant l’année 2: 24mm. Une année normale : 130mm! Année 1 : 137mm

Un changement des conditions climatiques Les pinsons (Geospiza fortis) se nourrissent de graines Année 1 Juin : plus de 10 grammes de graines par m2 Année 2 Juin: 6 grammes de graines par m2 Année 2 Décemre: 3 grammes par m2 Que pasa? Pendant la sécheresse, les plantes cessent de se reproduire et allouent l’essentiel de leur ressource à la survie Les pinsons ne se sont pas reproduits pendant l’année 2 (aucune ponte)

Graines Une grande diversité de graines produites sur l’île Pinsons : préfèrent les graines ‘molles’, qui sont les plus faciles à ouvrir Un petit arbuste rampant Tribulus Une des rares espèces à se reproduire abondamment en période sécheresse Les graines les plus difficiles à ouvrir. Seuls les pinsons avec un bec dont l’épaisseur est d’au moins 11mm peuvent ouvrir ces graines Les Grants n’ont jamais observé de pinsons avec des becs de 10,5mm ou moins tenter d’ouvrir les graines de Tribulus

Prédiction? Que peut-on s’attendre à observer dans la population de pinsons de Daphne entre les années 1 et 3? (si l’année 2 est une année de sécheresse) Dessiner une prédiction sous forme de graphe (on s’intéresse à l’épaisseur du bec)

Lequel de ces graphes est le plus proche de celui que vous avez dessiné? B: A: Temps Temps C: D: Temps Temps

Une autre année de changement Janvier de l’année 3 Plus de 50mm de précipitations en une journée Floraison massive de très nombreuses espèces qui vont produire beaucoup, beaucoup de graines Constat des Grants à leur retour sur Daphne La population de pinson a été décimée pendant l’année 2 Aucun nouveau pinson né pendant l’année 2 Un seul pinson né l’anné 1 survivra juqu’a l’année 3

Données Année 3

Q: Quelle est l’épaisseur moyenne du bec en année 3 (1978) Q: Quelle est l’épaisseur moyenne du bec en année 3 (1978)? (en année 1: 9.5 mm.) A: < 7mm B: env 8mm C: env 9mm D: légèrement < 10mm E: légèrement < 11mm

Evolution: Un changement de la fréquence d’un allèle, tel qu’un allèle impliqué dans l’expression de l’épaisseur du bec Définition ‘moderne’ de l’évolution

Q: Est-ce que la population de pinson a évolué entre 1976 (A1) to 1978 (A3)? A: oui B: non C: peut-être D: je ne sais pas

Evolution par la voie de la sélection naturelle Objectif premier des Grants : initier une étude sur la spéciation chez les Pinsons En seulement quelques années, ils ont obtenu des preuves de la “sélection naturelle en marche” En une saison, les becs sont devenus en moyenne 0.54mm épais et 0.39mm plus longs Exemple d’évolution en marche

Surprises? Evolution peut être si rapide qu’on peu l’observer sur une échelle de temps très courte Darwin pensait qu’une vie de scientifique n’était pas suffisante pour observer l’évolution Un seul changement climatique peut affecter l’évolution d’une population, si certains caractères influencent la survie et que ces caractères varient dans la population

Surprises? 2. Evolution est possible même si elle est indétectable à l’oeil . Pourquoi les Grants ont-ils vu la sélection en marche? Oiseaux très peu farouches, faciles a capturer et à observer Ils ne pouvaient pas ‘voir’ les différences mais leur pied à coulisse le pouvait lui Grâce à ces mesures, ils ont montré que 0,5mm de différence faisait la différence entre mort et survie lors d’une année de sécheresse

Héritabilité Taille et forme du bec sont héritables chez les pinsons des Galapagos Un couple avec un mâle et une femelle à bec long et épais aura des petits avec un bec long et épais La sélection naturelle peut avoir lieu sans qu’il y ait héritabilité, mais dans ce cas on ne pourra pas parler d’évolution par la voie de la sélection naturelle

Evolution par la voie de la sélection naturelle Etapes: Les individus doivent être différents pour certaines caractéristiques 2. Certaines de ces caractéristiques doivent être transmises à la descendance Ces caractères sont héritables Bases génétiques pour les différences (more…)

Evolution par la voie de la sélection naturelle 3. Différents individus produisent différents nombre de descendants Produisent des nombres différents, or Différents taux de survie 4. La valeur particulière de la caractéristique est associée au nombre de descendants .