VARIATIONS BIOLOGIQUES CHEZ LES VIVANTS

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1 VARIATIONS BIOLOGIQUES CHEZ LES VIVANTS Objectif terminal d'unité 12 Démontrer que la diversité des êtres vivants résulte de variations biologiques. Objectif intermédiaire 12.1 À l'aide de clés de classification, découvrir la diversité des vivants. LA CLASSIFICATION MODERNE La grande diversité de la vie a engendré chez les scientifiques le besoin de classer les organismes vivants en fonction de leurs ressemblances. La taxonomie moderne nous vient de Carl Von Linné ( ) qui élabora une classification des organismes à partir de la similitude de leurs structures. Aujourd'hui, la génétique génomique apporte sa contribution pour classer les espèces litigieuses. La taxonomie moderne regroupe 7 taxums (taxa). Voici la classification de l'humain : Règne Embranchement Classe Ordre Famille Genre Espèce Animal Chordés Mammifères Primates Hominidés Homo Sapiens

2 LES RÈGNES 1. Le règne des monères Ce sont des unicellulaires qui vivent à l'occasion en colonie. Ils n'ont pas de noyau défini (procaryote). La reproduction est asexuée et est assurée par la mitose. Il y a quelques rares cas de reproduction sexuée. EXEMPLES : Bactéries et algues bleus 2. Le règne des protistes Ce sont des unicellulaires qui vivent à l'occasion en colonie. Ils ont un noyau délimité par une membrane nucléaire (eucaryote). La reproduction est asexuée et est assurée par la division cellulaire. Il y a quelques rares cas de reproduction sexuée. EXEMPLES : Amibes, paramécies, euglènes, diatomées, etc. 3. Le règne des champignons Ce sont des pluricellulaires qui inclus les champignons et les moisissures. Ils ont un noyau délimité par une membrane nucléaire (eucaryote). Ce sont des hétérotrophes qui captent leur nourriture par absorption à partir d'un système racinaire. La reproduction est asexuée et/ou sexuée et est assurée par des spores. EXEMPLES :

3 Moisissures visqueuses, moisissures du pain, levures, champignons à chapeau. 4. Le règne des plantes Ce sont des autotrophes eucaryotes et pluricellulaires caractérisés par la présence de chlorophylle qui les rend capables d'utiliser la photosynthèse pour fabriquer leur propre nourriture. La reproduction peut être asexuée et/ou sexuée. EXEMPLES : Algues rouges, brunes ou vertes, mousses (sphaignes), fougères, conifères, plantes à fleurs. 5. Le règne des animaux Ce sont des hétérotrophes eucaryotes et pluricellulaires capables de mouvements et pour la plupart sont dotés d'un système nerveux. La reproduction peut être asexuée et/ou sexuée. EXEMPLES : Éponges, méduses, coraux, vers plats et ronds, mollusques, vers segmentés, arthropodes (écrevisses, insectes, araignées), étoiles de mer, cordés (serpents, poissons, oiseaux, primates, amphibiens, félins, etc.) LE GENRE ET L'ESPÈCE Pour identifier précisément une espèce, on utilise les deux derniers taxums de la taxonomie moderne, soit le genre et l'espèce. La façon de nommer une espèce par son genre et son espèce s'appelle la nomenclature binomiale. On inscrit toujours le genre avec une lettre majuscule et l'espèce avec une lettre minuscule. De plus on inscrit toujours ses mots en italique. Les scientifiques utilisent le latin pour nommer une espèce. Souvent le nom en latin est évocateur du comportement de l'animal comme dans le cas du grizzly : Ursus arctos horribilis (ours horrible). Définition d'une espèce :

4 Un ensemble d'individus qui partagent plusieurs caractéristiques et qui s'accouplent dans des conditions normales pour donner naissance à des individus féconds. Le cheval (Equus caballus) peut se croiser avec un âne (Equus asinus), le résultat donne le mulet qui possède la résistance de l'âne et le bon tempérament du cheval mais demeure stérile. Voici un exemple d'animaux du même genre mais d'espèces différentes : L'ours noir Le grizzly L'ours polaire Ursus americanus Ursus arctos Ursus maritimus L'ESPÈCE ET LA RACE Chez la même espèce on peut observer plusieurs races. Chez le chien Canis familiaris on note un grand nombre de variations. Puisque toutes les races de chiens peuvent se croiser et donner des rejetons fertiles, les différentes races appartiennent à la même espèce. Canis familiaris Berger allemand Bouledogue Lévrier

5 LES ÉGNIMES DE LA CLASSIFICATION MODERNE La taxonomie moderne est une science en ellemême à cause du nombre impressionnant d'espèces à distinguer. On découvre chaque semaine de nouvelles espèces notamment chez les insectes. Le panda est un bon exemple de la difficulté que rencontre les scientifiques lors de la classification des espèces animales. À première vue, le grand panda ressemble à un ours. Cependant, il a le crâne et la dentition semblables à un raton laveur. Il est végétarien et son cri (bêlement) n'a rien du rugissement des ours. Certains taxonomistes le classent dans une famille à part et lui ont donné le nom scientifique de Ailuropus melanoleucus. Des études récentes de son ADN le rapprochent davantage des ursidés (ours). LES CLEFS DICHOTOMIQUES La taxonomie moderne renferme environ espèces et les scientifiques en découvrent de nouvelles continuellement. Pour identifier une espèce on a recourt à une clé dichotomique. Il existe des clés dichotomiques pour toutes les catégories d'êtres vivants. Le principe de base d'une clé dichotomique est qu'elle nous fait cheminer vers l'espèce à identifier en nous offrant à chaque niveau un choix entre 2 caractéristiques. Identifiez les créatures suivantes à l'aide de la clé dichotomique.

6 1 a) A des ailes... 1 b) N'a pas d'ailes... 2 a) A 8 pattes ou moins... 2 b) A plus de 8 pattes... 3 a) A 10 pattes ou moins... 3 b) A plus de 10 pattes... Papillon Voir no.2 Araignée Voir no.3 Homard Voir no.4 4 a) Corps aplati, 1 paire de pattes par segment... Centipède 4 b) Corps arrondi, 2 paires de pattes par segment... Millipède Objectif intermédiaire 12.2 Énoncer des hypothèses sur les causes possibles de cette diversité. LA DIVERSITÉ EST ISSUE D'UNE TRÈS LONGUE ET TRÈS LENTE ÉVOLUTION. Depuis les premiers moments de l'existence de la vie, il y a 3 milliards d'année, la Terre a subi bien des changements climatiques, géologiques et biologiques. Les scientifiques croient que pour chaque espèce vivant aujourd'hui 400 ont disparu.

7 Aujourd'hui on constate la grande diversité des espèces animales et végétales. Cependant en y regardant de plus près, on note des similitudes frappantes entre plusieurs de ces espèces. Ces similitudes nous amènent à croire que les vivants ont une origine commune. Une lente et très longue évolution aurait conduit cette forme de vie originelle à se diversifier. 1. LA PALÉONTOLOGIE PREUVES DE L'ÉVOLUTION L'étude des fossiles démontre la disparition de plusieurs espèces. Les paléontologues observent également par l'étude des fossiles l'augmentation de la diversité et l'accroissement de la complexité dans le temps. 2. L'ANATOMIE COMPARÉE La ressemblance entre l'aile de l'oiseau, l'aile de la chauve-souris et la main humaine nous porte à croire que tous ces organismes partagent une ascendance commune.

8 3. LES STRUCTURES VESTIGIALES Le coccyx et l'appendice chez l'humain sont des structures inutiles. On peut croire qu'ils furent à une époque une queue et une glande digestive dont nous aurions perdu l'usage au cours des millénaires. 4. L'EMBRYOLOGIE COMPARÉE Bien malin qui pourrait distinguer les embryons de différents mammifères aux premiers stades de leur formation. On peut donc supposer un lien historique entre ces organismes. 5. LA BIOCHIMIE COMPARÉE On retrouve de l'adn chez tous les êtres vivants. Cette molécule est légèrement différente d'une espèce animale à l'autre. Les protéines formées à partir des informations de l'adn varient également d'une espèce à l'autre. La ressemblance biochimique est malgré tout évidente et nous indique une filiation certaine entre tous les organismes vivants. Objectif intermédiaire 12.3 Vérifier que les variations biologiques entraînent une diversité chez les êtres vivants. LA VARIATION BIOLOGIQUE On désigne par variation biologique, la variété des formes, des couleurs, des structures anatomiques, des réactions physiologiques et des comportements qui caractérisent les êtres vivants. Nous savons maintenant que les variations biologiques entre les espèces découlent des différences entre les molécules d'adn respectives de chaque organisme vivant. Ces variations biologiques entraînent une diversité interspécifique (entre les espèces) et une diversité instraspécifique (entre les membres d'une même espèce).

9 DIVERSITÉ INTER-SPÉCIFIQUE avec des variations majeures Canis familiaris Canis lupus DIVERSITÉ INTRA-SPÉCIFIQUE avec des variations mineures Type caucasien Type africain Type asiatique Type australien Type méditerranéen LA VARIATION BIOLOGIQUE ET LA COURBE NORMALE La variation d'un caractère chez une même espèce suit une courbe normale de distribution. Voici un graphique qui représente le pourcentage de gens en fonction de la masse de leur cerveau.

10 On observe dans le graphique précédent que la majorité des gens ont un cerveau dont la masse oscille entre 1.4 kg et 1.6 kg. On peut également souligner les deux extrêmes : le groupe inférieur dont la masse du cerveau est inférieure à 1.4 kg et le groupe supérieur dont la masse est supérieure à 1,6 kg. Ces groupes extrêmes sont vecteurs d'évolution si le milieu change. NOTE AMUSANTE SUR LA MASSE DU CERVEAU Dans le passé on crût faussement que la masse du cerveau était synonyme d'intelligence. Certaines chicanes célèbres entre intellectuels de l'époque se sont terminées sur la table à dissection pour savoir qui avait le plus gros cerveau. Cependant on observe que l'intelligence croît avec l'augmentation du rapport entre la masse du cerveau et la masse du corps. Voici des chiffres qui indiquent le rapport entre la masse du cerveau et du corps de différents organismes. Humains 1/46 Singes 1/120 Mammifères 1/120 Oiseaux 1/180 Reptiles 1/1 500 Poissons 1/5 000