Les mutations et le brassage génétique conduisent à la diversité du vivant

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2 Les mutations et le brassage génétique conduisent à la diversité du vivant..pourtant, malgré leur différences, le chimpanzé et l homme ont plus de 99% de gènes codants en commun Quelles sont, au-delà des mutations et du brassage, les modalités de diversification du vivant?

3 Consignes de travail 0 Etape 1: J élabore des hypothèses sur les mécanismes de diversification du vivant à partir de documents simples, je note les conséquences vérifiables 0 Etape 2: Je teste ces hypothèses sur des expériences, observations et faits réels 0 Etape 3: Je complète un schéma bilan résumant les processus de diversification du vivant étudiés et je renforce ou non mes hypothèses de départ

4 Etape 1: J élabore des hypothèses Documents

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7 Exemple Hypothèse sur l origine de la diversification du vivant Conséquence vérifiable Les spartines Les ascidies Les macaques La croissance du basilic Les différentes races de chiens

8 Exemple Hypothèse sur l origine de la diversification du vivant Conséquence vérifiable Les spartines Des espèces différentes peuvent s hybrider On devrait pouvoir retrouver le génome des deux espèces chez l hybride Les ascidies Les macaques La croissance du basilic Les différentes races de chiens Des transferts horizontaux de gènes par voie infectieuse existent Des comportements peuvent changer et diversifier le vivant Une association d espèces entre elles améliorerait leur phénotype ou leur développement Modification dans la durée et l expression des gènes du développement On doit retrouver des gènes d origine virale ou bactérienne dans des génomes plus grands Ils ne seront pas transmis s ils ne sont pas au contact de ses parents On doit pouvoir observer une meilleure croissance avec l association que sans, mettre en évidence des échanges réciproques Les gènes du développement doivent se ressembler mais leur taux d expression doit varier entre plusieurs espèces

9 Etape 2: Je teste ces hypothèses sur des expériences, observations et faits réels TP 4: Diversification du vivant

10 Test 1: Modification du développement Stratégie: Comparer les protéines des gènes du développement pour différentes espèces (avec anagène)afin de vérifier s il y a des ressemblances Certains gènes du développement, appelés gènes homéotiques (gènes architectes) ont été identifiés chez presque tous les animaux. Ces gènes codent pour des protéines qui contrôlent l expression d autres gènes grâce à une région appelée homéoboîte. Ils permettent la mise en place du plan d organisation de l animal au moment du développement embryonnaire 1) Retrouve la structure qui est mise en place par le gène HOX D13 grâce au document ci- dessus

11 2) Réalise le protocole suivant Protocole détaillé 0 Ouvre le logiciel «anagène» et charge les molécules du fichier HOX D13 0 Réalise une comparaison moléculaire Fiche technique 0 Complète le tableau de comparaison entre les séquences protéiques, au niveau de leur pourcentage d identité, pour les protéines codées par les gènes homéotiques appartenant à différentes espèces. N oublie pas le titre du tableau. % d identité HS (homme) Pan (chimp) Mus (souris) Hox Gallus (poule) Hox Danio (poisson zèbre) HS Pan Mus Gallus Danio

12 - HoxD13 permet la mise en place de la main car lorsqu il est muté on a une anomalie morphologique % d identité HS (homme) Pan (chimp) Mus (souris) Hox Gallus (poule) Hox Danio (poisson zèbre) HS Pan Mus Gallus Danio ,1 95, ,3 84,7 41, ,1 42, ,8 100 Matrice de comparaison pour la protéine HOXD13 chez plusieurs animaux avec le logiciel anagène

13 3) Observe les documents ci contre pour comprendre comment l expression d un même gène peut conduire à des architectures différentes A partir de ces exemples, résume comment l expression de gènes similaires peut participer à la diversification du vivant. Complète et renforce ou non ton hypothèse de départ.

14 Correction doc du livre 0 Le gène HOXD13 est gène architecte, il est très semblable chez divers êtres vivants: vu le % d identité on peut parler d une origine commune de ce gène. Malgré cela, on observe une architecture des membres bien différente selon la durée et l intensité d expression et la localisation de cette expression dans le membre en formation. Donc des gènes homéotiques proches peuvent conduire à des architectures différentes selon l expression (lieu), la chronologie et l intensité des gènes du développement 0 Il en est de même pour le gène Bmp4 qui a permis aux oiseaux de se diversifier au niveau de la forme de leur bec et donc de profiter de nourritures variées.

15 Test 2: Transfert de gènes Les documents suivants montrent le rôle de la syncytine dans la mise en place du placenta humain On postule que son origine est virale 1) Détermine les conséquences vérifiables et la stratégie que l on peut élaborer pour le vérifier, appelle le professeur pour vérifier ta stratégie

16 Capture d anagène pour la comparaison de la syncytine humaine et virale et tableau correspondant Molécule de syncytine Humaine Virale Humaine ,9 Virale 87, ) Grâce à l animation en ligne suivante le document ci dessus résume comment un gène peut être transféré entre différentes espèces. 3) Valide ou non ton hypothèse de départ

17 Interprétation: Le pourcentage d identité entre les deux molécules de syncytine nous permet d affirmer qu elles ont une origine commune. L hypothèse d un transfert horizontal de gène via un virus est confirmée

18 Test 3 : Modification des génomes et diversification 1) Explique les résultats de l expérience d hybridation génomique in situ

19 2) Retrouve de quel type de polyploïdie il s agit

20 3) Analyse le document ci-dessous pour retrouver si la polyploïdie est un phénomène exceptionnel dans le monde vivant, et s il ne se déroule que chez les végétaux 4) Conclue par rapport à tes hypothèses de départ

21 Test 4 : Comportement et diversification 1) Indique quels sont les processus à la base de l apprentissage du chant chez les moineaux. 2) Confirme ou non ton hypothèse de départ

22 Test 5: Symbiose du ver de Roscoff (devoir maison)

23 Correction DM «Diversification du vivant et symbiose» 0 Le ver de Roscoff possède dans ses tissus une algue verte unicellulaire, on parle d association symbiotique. Nous allons montrer en quoi cette association permet une diversification du vivant. Le texte introductif nous explique que les algues se situent dans les tissus du ver donc c est une association très étroite.les algues tirent bénéfice de cela car elles sont protégées. De plus le ver a développé un comportement original et différent des autres vers: à la lumière et à marée basse, il s expose au soleil. Nous pouvons alors supposer que l algue a besoin du soleil pour sa croissance et sa nutrition, par ailleurs il est écrit que le ver tire un bénéfice nutritif de cette association. On suppose que le ver est nourrit par l algue car il ne possède plus de tube digestif et on se demande si l algue effectue la photosynthèse lorsqu elle est exposée à la lumière, cela justifierait le comportement original du ver de Roscoff. En effet l équation bilan de la photosynthèse montre une production de glucose ( molécule nutritive pour le ver) et de O2 en présence de lumière, d eau et de C02 Le résultat de mesure Exao montre qu à l obscurité la quantité de 02 du milieu diminue, à la lumière on a une augmentation de la quantité de O2. Donc le ver rejette du dioxygène à la lumière, cela témoigne de l activité photosynthétique de l algue qu il héberge et expliquerait le comportement du ver à marée basse. L activité photosynthétique de l algue permettrait au ver de retirer en échange des sucres, indispensables à sa survie. 0 En conclusion, cette symbiose résulte d une diversification du vivant. Le ver, possède une couleur singulière, une anatomie particulière ( pas de tube digestif) et un comportement original par rapport aux autres vers. L algue qui est hébergée en échange lui fournit la nourriture qu il ne peut se procurer seul.

24 Etape 3: Je complète le schéma bilan résumant les processus de diversification du vivant étudiés

25 Bilan : 0 Des modifications du génome: Au-delà des mutations et du brassage génétique associé à la méiose et la fécondation, des différences d expression ( variations dans la chronologie et l intensité) de gènes du développement peuvent être à l origine de variations de caractères phénotypiques. Au cours de l évolution, le génome de certaines espèces s est enrichi de gènes nouveaux provenant d autres espèces. Ces transferts horizontaux de gènes sont à l origine de l acquisition de caractères phénotypiques nouveaux.

26 0 Des associations de génome: Chez les végétaux, il arrive que des individus d espèces différentes s hybrident. Ces hybrides peuvent être à l origine de nouvelles espèces ( hybridation suivie de polyploïdisation) 0 Diversification sans modification de génome: Les symbioses sont des associations étroites entre deux individus appartenant à des espèces différentes. Le phénotype qui en résulte est différent, les symbioses sont source de diversification du vivant L apprentissage par imitation est aussi source de diversification, il s effectue au sein d une même population et il est transmissible d une génération à l autre.

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