Thème 5.4 La cladistique Idée Essentielle: l’ascendance de groupes d’espèces peut être déduite en comparant leurs séquences de bases ou d’acides aminés.

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1 Thème 5.4 La cladistique Idée Essentielle: l’ascendance de groupes d’espèces peut être déduite en comparant leurs séquences de bases ou d’acides aminés.

2 Nature de la science La falsification des théories, une théorie étant remplacée par une autre ; les familles de plantes ont été déclassifiées suite à l’obtention de preuves cladistiques. (1.9) Notions-Clés 5.4 N1 Un clade est un groupe d’organismes qui ont évolué à partir d’un ancêtre commun. 5.4 N2 Les preuves montrant qu’une espèce fait partie d’un clade peuvent être obtenues des séquences de bases d’un gène ou de la séquence d’acides aminés correspondante d’une protéine. 5.4 N3 Les différences dans les séquences s’accumulent progressivement ; il existe par conséquent une corrélation positive entre deux espèces et le délai écoulé avant qu’elles ne divergent par rapport à un ancêtre commun. 5.4 N4 Les caractéristiques peuvent être analogues ou homologues. 5.4 N5 Les cladogrammes sont des diagrammes ramifiés qui montrent la séquence de divergence la plus probable dans les clades. 5.4 N6 Les preuves cladistiques ont montré que les classifications de certains groupes reposant sur la structure ne correspondaient pas aux origines évolutives d’un groupe ou d’une espèce. Compétences et Applications 5.4 A1 Des cladogrammes incluant les êtres humains et d’autres primates. 5.4 A2 La reclassification de la famille des scrofulariaceae en utilisant des preuves cladistiques. 5.4 C1 L’analyse de cladogrammes pour en déduire des relations évolutives.

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Les images ci-dessus sont des cladogrammes. Ils montrent les similarités statistiques entre les espèces selon leur ADN/ARN. Celui de gauche montre des bactéries classifiées avec le gène 16 S ribosomal d’ARN. Celui de droite utilise des séquences rétrovirales qui ont été incorporées dans l’ADN des primates, puis transmises afin de trouver la relation des primates. Un fait intéressant est que les humains ont environ 100,000 rétrovirus endogènes incorporés dans notre ADN.

4 5.4.N5 Les cladogrammes sont des diagrammes ramifiés qui montrent la séquence de divergence la plus probable dans les clades Un cladogramme est un arbre phylogénétique qui démontre les similitudes et les différences entre des espèces différentes Les points de bifurcation d’un cladogramme sont appelés des nœuds. Les nœuds indiquent un évènement de spéciation où un ancêtre commun s’est divisé en deux, ou plusieurs espèces. Les cladogrammes sont normalement utilisés avec des séquences de bases d’ADN ou la séquence d’acides aminés dans une protéine. Des logiciels peuvent combiner plusieurs séquences* afin de trouver la tendance de divergence la plus probable. *Les cladogrammes peuvent montrer les différentes relation entre les espèces selon les séquence d’ADN/acide aminé utilisées dans l’analyse. Il est important d’utiliser plusieurs séquences lorsqu’on essaie d’identifier la relation d’évolution réelle entre les espèces.

5 5.4.N1 Un clade est un groupe d’organismes qui ont évolué à partir d’un ancêtre commun
Species may evolve over time to form a new species. Consequently there are groups of species derived from a common ancestor. Such groups are called Clades. Clades peuvent être petits Clades peuvent être grands (grands clades peuvent contenir de petits clades Pas tout les membres d’un clade existent aujourd’hui, ex. les dinosaures Les ancêtres communs n’existent pas souvent, puisqu’ils ont évolués en espèces modernes ou sont devenus éteint.

6 5.4.A1 Des cladogrammes incluant les êtres humains et d’autres primates
Les preuves d’ADN utilisées pour construire ce cladogramme de primates, incluant les humains peuvent aussi être utilisées pour estimer quand les espèces ont divergées et donc quand l’ancêtre commun a existé.

7 5.4.N2 Les preuves montrant qu’une espèce fait partie d’un clade peuvent être obtenues des séquences de bases d’un gène ou de la séquence d’acides aminés correspondante d’une protéine. 5.4.N3 Les différences dans les séquences s’accumulent progressivement ; il existe par conséquent une corrélation positive entre deux espèces et le délai écoulé avant qu’elles ne divergent par rapport à un ancêtre commun. Les mutations dans l’ADN qui persistent et sont hérité* ont lieu à un taux prévisible#. Par exemple l’ADN mitochondrial des humains et les primates a été complètement séquencé et utilisé pour construire le cladogramme. Le taux de mutations peut être utilisé comme horloge moléculaire pour calculer depuis combien de temps les espèces ont divergées. Si les séquences de base d’ADN de deux espèces sont similaires … … alors peu de mutations ont eu lieu … … par conséquent les espèces ont seulement divergées récemment La longueur des lignes qui séparent les espèces dans le cladogramme est souvent utilisée pour représenter le temps depuis leur divergence. * Dans les espèces qui se reproduisent sexuellement, pour que les mutations soient transmises, elles doivent avoir lieu durant la création des cellules sexuelles. #En considérant les changements multiples dans la séquence de base de l’ADN. L’échantillon doit être assez gros pour estimer un taux moyen de mutation.

8 5.4.C1 L’analyse de cladogrammes pour en déduire des relations évolutives

9 Quel animal est le plus étroitement lié à l’écureuil?
5.4.C1 L’analyse de cladogrammes pour en déduire des relations évolutives Quel animal est le plus étroitement lié à l’écureuil? Cochon d’Inde Quel animal est plus étroitement lié aux humains qu’aux vieux singes? Gibbons, Orang-outang, Gorilles, Bonobos, et les Chimpanzés communs Les Tarsiers partagent un ancêtre commun avec quels animaux? Vieux singes, nouveaux singes, Gibbons, Orang outang, Gorille, Humains, bonobos, chimpanzés communs Les musaraignes éléphantes, Éléphants, Lamantin et dugong partagent tous un ancêtre commun. Quel animal a divergé en premier? musaraignes éléphantes

10 Structures Homologues sont similaires à cause d’un ancêtre commun
5.4.N4 Les caractéristiques peuvent être analogues ou homologues. Structures Homologues sont similaires à cause d’un ancêtre commun Structures Analogues sont similaires à cause de l’évolution convergente ex. l’œil humain et l’œil de la pieuvre ex. membres pentadactyles Les deux ont des structures similaires pour des fonctions similaires mais ont évoluées de façons indépendantes. Autrefois, se baser sur des structures homologues pour classer a mener à des erreurs de classification. La distinction entre structures homologues et structures analogues n’est pas simple

11 Les preuves d’ADN ont identifié les différents ancêtres communs
5.4.A2 La reclassification de la famille des scrofulariaceae en utilisant des preuves cladistiques. 5.4.N6 Les preuves cladistiques ont montré que les classifications de certains groupes reposant sur la structure ne correspondaient pas aux origines évolutives d’un groupe ou d’une espèce. Les preuves d’ADN ont identifié les différents ancêtres communs Les similarités dans les membres de la famille Scrophulariaceae étaient superficielles. La forme générale de la fleur et la forme de la capsule de la graine ont évolué plusieurs fois d’ancêtres différents (solution convergente). Différentes espèces de plantes se sont adaptées à des pollinisateurs similaires et adoptées une dispersion de graines similaires Les preuves d’ADN créent des doutes sur certains groupes classifiés traditionnellement, mais aussi supportent d’autres groupes. Malgré que les preuves d’ADN soient très importantes, on doit se rappeler que ce ne sont pas les seules preuves pour définir les relations évolutionnaires