Espèces et Spéciation

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1 TD 3 Espèces et Spéciation I II III IV V VI NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION

2 Spéciation I Notion d espèce Biologique Une communauté d'êtres vivants interféconds pouvant échanger du matériel génétique et produisant des descendants eux-mêmes féconds Evolutive Concerne un ensemble de populations qui partagent un destin évolutif constituant une unité évolutive dans le temps Taxonomique Les espèces sont nommées et identifiées selon des critères anatomiques et physiologiques. On vise à établir une nomenclature spécifique Ecologique Les espèces sont adaptées à une niche écologique particulière. Mais aussi Nominaliste Phénétique

3 Spéciation I Notion d espèce

4 Spéciation I Notion d espèce

5 CHAPITRE 2 Espèces et Spéciation I II III IV V VI VII NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION LA SPECIATION: MOTEUR DE LA DIVERSITE

6 Spéciation II Processus 1 Clado- & Anagénèse

7 Spéciation II Processus 1 Clado- & Anagénèse

8 Spéciation II Processus 2 Mécanismes 1. Arrêt des échanges génétiques 2. Evolution des mécanismes d'isolement reproductif 3. Accumulation de différences génétiques, comportementales et morphologiques 1. Dérive Génétique 2. Mutations nouvelles 3. Sélections naturelle différenciée

9 Spéciation II Processus 2 Mécanismes Radiation adaptative Production de plusieurs espèces à partir d une espèce mère en relativement peu de temps grâce à de multiples épisodes de spéciation Espèce A Espèce A Espèce A A se disperse A évolue et devient B avec le temps C A B B B se disperse C se disperse C cohabite avec B B C C B évolue et devient C avec le temps La radiation adaptative est très fréquente dans les archipels. Espèce A Espèce A D évolue et devient E avec le temps C B D C B E D se disperse C D C D D C évolue et devient D avec le temps D cohabite avec C

10 Spéciation II Processus 2 Mécanismes Un exemple de radiation adaptative Les Géospizes de Darwin Geospiza fortis Geospiza magnirostris Camarhynchus parvulus Utilise une épine de cactus ou une brindille pour trouver termites et autres insectes dans le bois. Gros bec adapté au cassage des graines qui tombent au sol. Attrape des insectes avec son bec.

11 CHAPITRE 2 Espèces et Spéciation I II III IV V VI VII NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION LA SPECIATION: MOTEUR DE LA DIVERSITE

12 Spéciation III Modes de spéciation

13 Spéciation III Modes Spéc. 1 Spéciation Allopatrique Espèce A 1. L entrave au flux génétique entre la population mère et la population scissionniste est une barrière géographique. 2. Chacune évolue séparément : dérive génétique, sélection naturelle et mutations. 3. Avec le temps elles seront deux nouvelles espèces. 4. Le plus important mode de spéciation chez les animaux. 5. La ou les nouvelles espèces naissent sur un territoire différent de celui de la population mère. Facteurs évolutifs et temps Espèce A Espèce B

14 Spéciation III Modes Spéc. 1 Spéciation Allopatrique Dans les parties septentrionale et centrale de l anneau, les populations sont interfécondes comme si elles appartenaient à une espèce unique. Dans l extrémité sud de l anneau, là où les populations côtière et de l intérieur se chevauchent, il n y a pas d hybridations. Les (2) populations se comportent comme deux espèces distinctes.

15 Spéciation III Modes Spéc. 2 Spéciation Péripatrique

16 Spéciation III Modes Spéc. 3 Spéciation Parapatrique

17 Spéciation III Modes Spéc. 3 Spéciation Parapatrique

18 Spéciation III Modes Spéc. 4 Spéciation Sympatrique 1. L entrave au flux génétique entre la population mère et la population scissionniste est un isolement reproducteur. 2. Un changement génétique «soudain» isole sexuellement une sous-population de la population mère. 3. En très peu de temps, voire une seule génération, une nouvelle espèce est apparue. 4. Le plus important mode de spéciation chez les végétaux. 5. La ou les nouvelles espèces naissent sur le même territoire que celui de la population mère. Espèce A Facteurs évolutifs et temps «court» Espèce A Population scissionniste Espèce B

19 Spéciation III Modes Spéc. 4 Spéciation Sympatrique

20 CHAPITRE 2 Espèces et Spéciation I II III IV V VI VII NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION LA SPECIATION: MOTEUR DE LA DIVERSITE

21 Spéciation IV Barrières Repro. Facteurs prézygotiques S exercent avant la formation du zygote Facteurs poszygotiques S exercent après la formation du zygote Zygote

22 Spéciation IV Barrières Repro. 1 Comportementales Les fous à pieds bleus des Galápagos ne s accouplent qu après une parade nuptiale bien précise. Isolement éthologique Pas le bon comportement.

23 Spéciation IV Barrières Repro. 1 Comportementales Le railroad worm (phengodidae) double luminescence rouge (l 550 nm) sur la tête verte (l 620 nm) sur le reste du corps abdomen tête 570 nm 650 nm

24 Spéciation IV Barrières Repro. 2 Géographiques

25 Spéciation IV Barrières Repro. 2 Géographiques

26 Spéciation IV Barrières Repro. 2 Géographiques Isolement écologique Pas dans le même habitat. Le campagnol des champs vit dans les champs. Le campagnol des rochers vit sur les rochers. Population m re Populations redevenues sympatriques Population Barri re gˇographique Population Populations devenues allopatriques Populations reproductibles : Populations pas reproductibles de spéciation : pas de spéciation Populations non reproductibles Populations non : la reproductibles spéciation a : eu la lieu spéciation a eu lieu

27 Spéciation IV Barrières Repro. 3 Chronologiques

28 Spéciation IV Barrières Repro. 3 Chronologiques Isolement temporel Ne se reproduisent pas en même temps. Le doré jaune se reproduit en avril. Le doré noir se reproduit en juin.

29 Spéciation IV Barrières Repro. 4 Anatomiques Isolement mécanique Pas la bonne forme Principe de la clé et de la serrure. Isolement gamétique Les gamètes mâles et femelles ne se rencontrent pas ou ne survivent pas. Source Tout comme, souvent, l anatomie florale est adaptée à un pollinisateur particulier, les insectes d espèces voisines qui tentent de s accoupler ne peuvent pas le faire de façon efficace car leurs organes génitaux ne concordent pas. Les gamètes libérés par les mâles des poissons ne fécondent que les œufs de leur espèce. Source

30 Spéciation IV Barrières Repro. 5 Prézygotiques Ce sont tous les mécanismes entraînant la stérilité de l'union entre les individus d'espèces différentes. La mortalité des gamètes par isolement gamétique : les gamètes ne se reconnaissent plus suite à des mutations de certaines protéines de surface. La mortalité des zygotes par avortement et non-développement de l'embryon.

31 Spéciation IV Barrières Repro. 6 Postzygotiques Non-viabilité des hybrides Les zygotes hybrides ne se développent pas normalement ou n atteignent pas la maturité sexuelle. Photos Rana catesbeiana (Ouaouaron) Écoutez Carte Rana pipiens (Grenouille léopard du Nord) Écoutez Ces deux grenouilles s hybrident occasionnellement. Carte Stérilité des hybrides Les hybrides ne produisent pas de gamètes fonctionnels. Père = Âne Mère = Jument Mulet Père = Étalon Mère = Ânesse Bardot Déchéance des hybrides La progéniture des hybrides est malingre ou stérile. Cas des cotonniers. Gossypium herbaceum

32 CHAPITRE 2 Espèces et Spéciation I II III IV V VI VII NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION LA SPECIATION: MOTEUR DE LA DIVERSITE

33 Spéciation V Spéciation & Réarrangement Chromosomique Les chromosomes ne se séparent pas normalement lors de la méiose et des gamètes diploïdes sont produits. Par autopolyploïdie : une seule espèce végétale est impliquée Caryotype de l espèce mère Gamète diploïde à 6 chromosomes 4n = 12 Tétraploïde Non-disjonction des chromatides soeurs. 2n = 6 Gamète diploïde à 6 chromosomes Hybride viable et fécond, le premier d une nouvelle espèce C.

34 Spéciation V Spéciation & Réarrangement Chromosomique Par allopolyploïdie : deux espèces végétales impliquées Espèce A 2n = 4 Non disjonction Gamète diploïde à 4 chromosomes Hybride stérile à (7) chromosomes qui se reproduit de façon asexuée pendant plusieurs générations. Gamète diploïde à 7 chromosomes Non disjonction Espèce C 2n = 10 Espèce B 2n = 6 Gamète normal n = 3 Gamète normal n = 3 Hybride viable et fécond, le premier d une nouvelle espèce C.

35 CHAPITRE 2 Espèces et Spéciation I II III IV V VI VII NOTION D ESPECE PROCESSUS DE SPECIATION 1) Cladogénèse et Anagénèse 2) Mécanismes MODES DE SPECIATION 1) Spéciation allopatrique 2) Spéciation péripatrique 3) Spéciation parapatrique 4) Spéciation sympatrique LES BARRIERES REPRODUCTIVES 1) Précopulatoire comportementale 2) Précopulatoire géographique 3) Précopulatoire chronologique 4) Précopulatoire anatomique 5) Postcopulatoire prézygotique 6) Postcopulatoire postzygotique SPECIATION ET REARRANGEMENT CHROMOSOMIQUE RYTHME DE LA SPECIATION LA SPECIATION: MOTEUR DE LA DIVERSITE

36 Spéciation VI Rythme de la Spéciation

37 Spéciation VI Rythme de la Spéciation

38 Spéciation VI Rythme de la Spéciation

39 Spéciation VI Rythme de la Spéciation Figure 24.13ŹŹT wo models for the tempo of speciation