Chapitre 3 : L'évolution de la biodiversité.

Transcription

1

2 I. Espèce et population, de quoi parle-t-on? A. Une population : un ensemble d'individus proches au sein d'une même espèce Chaque individu est représenté par un carré coloré, les 3 bandes représentant 3 allèles portés par l'individu. Les individus constituant les populations P1, P2 et P3 appartiennent à la même espèce. Ils occupent des territoires géographiques distincts. Chaque population se caractérise par un assortiment particulier d'allèles (bandes colorées)

3 I. Espèce et population, de quoi parle-t-on? B. Une espèce. un concept difficile à définir " Je viens juste de comparer entre elles des définitions de l espèce [ ], il est vraiment comique de voir à quel point peuvent être diverses les idées qu ont en tête les naturalistes lorsqu ils parlent de l espèce ; chez certains, la ressemblance est tout, et la descendance de parents communs compte pour peu de choses ; chez d autres, la ressemblance ne compte pratiquement pour rien, et la création est l idée dominante ; pour d autres encore, la descendance est la notion-clé ; chez certains, la stérilité est un test infaillible, tandis que chez d autres, cela ne vaut pas un sou. Tout cela vient, je suppose, de ce que l on essaie de définir l indéfinissable " Darwin (24 décembre 1856 ; lettre à Hooker)

4 I. Espèce et population, de quoi parle-t-on? B. Une espèce. un concept difficile à définir 1. définition morphologique : basée sur des critères de ressemblance : 2 individus se ressemblant appartiennent à la même espèce Problème : 2 individus qui se ressemblent peuvent appartenir à 2 espèces différentes! 2. définition biologique : basée sur des critères d'interfécondité : seuls les individus d'une même espèce peuvent se reproduire entre eux Problème : critère non vérifiable avec les fossiles; les bactéries et plusieurs espèces peuvent s'hybrider!

5 II. L'évolution des populations A. L'évolution des populations soumises à la sélection naturelle Simulation avec le logiciel «Evolution allélique» Situation de l'évolution d'un couple d'allèle (A, a) avec l'allèle A, dominant, procurant un avantage sélectif ; les individus de génotype (A//A) et (A//a) sont donc favorisés dans l'environnement alors que les individus de génotype (a//a) sont défavorisés. Augmentation de la fréquence de l'allèle A

6 II. L'évolution des populations A. L'évolution des populations soumises à la sélection naturelle Exemple 1 : la phalène du bouleau Chronologie des événements majeurs dans l'évolution des populations de phalène du bouleau 1 2 Evolution de la fréquence allélique au cours de la période de désindustrialisation (1950/2000) 3 Carbonaria : allèle responsable de la couleur noire de la phalène Typica : allèle responsable de la couleur blanche de la phalène. 5 4 La sélection naturelle s'applique à l'étape 3, favorisant les papillons noirs, puis à l'étape 5, favorisant les papillons blancs. Attention : la mutation apparue à l'étape 2 est un phénomène aléatoire et totalement indépendant des conditions du milieu (ex : industrialisation)

7 II. L'évolution des populations A. L'évolution des populations soumises à la sélection naturelle Exemple 2 : les Pinsons de Galapagos Peter et Rosemary Grant ont suivi l'évolution sur trente ans des populations de pinsons sur l'île de Daphne Major (appartenant aux Galapagos). La fin des années 1970 a été marquée par une sécheresse importante sur cette île, qui a coïncidé avec une sélection très forte chez l'espèce Geospiza fortis, favorisant les individus à gros bec. En effet, en période de sécheresse, les petites graines sont devenues très rares mais les grosses graines restent abondantes. La population de G. fortis à petit bec incapables de se nourrir de grosses graines va fortement se réduire alors que les individus à gros bec, capables de se nourrir des deux types de graines, vont pouvoir continuer à se nourrir et donc à proliférer. L'épisode de sécheresse a déplacé l'équilibre de la population vers les individus à gros bec. Un autre événement de sécheresse sur l'île de Daphne Major a entraîné en 2004 une contre-sélection, c'est-à-dire une réduction significative des individus de G. fortis à gros bec, représentant une situation exactement contraire à celle des années 1970 (voir ci-contre). Ce phénomène s'explique par la colonisation de l'île en 1983 par une autre espèce de pinsons dont les individus sont plus imposants et présentent un bec plus gros que ceux de G. fortis : l'espèce G. magnirostris. Chez cette dernière, l'alimentation consiste quasi-uniquement en la consommation de graines de grosse taille. En période de sécheresse, la pénurie en graines induit une compétition directe pour les graines de grande taille entre les individus G. fortis à gros bec et les pinsons de l'espèce G. magnirostris. Cette compétition se fait au détriment des oiseaux de l'espèce la plus petite et entraîne donc une importante mortalité chez ceux-ci. G. fortis à gros bec G. fortis à petit bec Situation de 2004 Sécheresse + présence de G. magnirostris peu de graines forte compétition exercée par G. magnirostris Effet de la sélection naturelle : Réduction de la population de G. fortis à gros bec

8 II. L'évolution des populations B. L'évolution des populations soumises à la dérive génétique Simulation avec le logiciel «Evolution allélique» Situation de l'évolution d'un couple d'allèle (A, a) dont aucun ne procure un avantage sélectif. 1 2 Évolution aléatoire de la fréquence des allèles : certains vont devenir de plus en plus fréquents, d'autres vont disparaître.

9 II. L'évolution des populations B. L'évolution des populations soumises à la dérive génétique Répartition mondiale aléatoire de l allèle A (groupe sanguin)

10 II. L'évolution des populations B. L'évolution des populations soumises à la dérive génétique

11 III. L'évolution des espèces Spéciation : formation d'une nouvelle espèce par la mise en place d'un isolement reproducteur Isolement reproducteur dans le cas d'un isolement géographique (spéciation allopatrique)

12 III. L'évolution des espèces Spéciation en cours (?) chez la Processionnaire du Pin Isolement reproducteur sans isolement géographique (spéciation sympatrique) Source :

13 III. L'évolution des espèces Spéciation en cours (?) chez la Processionnaire du Pin Source :

14 III. L'évolution des espèces Spéciation en cours (?) chez la Processionnaire du Pin Source :

15 III. L'évolution des espèces Les grandes périodes d'extinction dans l'histoire de la Terre Une compétition entre espèces pouvant conduire à une extinction

16 III. L'évolution des espèces Extinction et rôle de l'homme Exemple du Dodo La durée de vie d une espèce avant disparition est de l ordre de 10 millions d années. Sous l'action de l'homme, une espèce disparaît tous les trois ans. Ce taux d extinction est plusieurs centaines de fois supérieur au taux d extinction naturelle. Les actions responsables des extinctions sont les prélèvements de plantes, la chasse, la pêche, la destruction des habitats et les introductions d'espèces. Une hybridation entre espèces pouvant conduire à une extinction Exemple du pizzly, hybride fertile issu du croisement entre un grizzly et un ours blanc S'ils sont fertiles, ces croisements risquent (...) de donner naissance à des animaux moins adaptés à leur environnement. Particulièrement bien protégé du froid grâce à sa fourrure doublée d'une épaisse couche de graisse, l'ours blanc, une fois mâtiné de grizzly, pourrait se révéler nettement moins apte à supporter les rudes conditions du Grand Nord. Et certains de ces "pizzly", observés dans un zoo allemand, ont montré qu'ils avaient la même aptitude à chasser le phoque que l'ours polaire, mais pas ses capacités de nageur hors pair." "L'hybridation n'est pas forcément une mauvaise chose, et peut constituer une importante source de renouvellement biologique. Mais si elle est provoquée par les activités humaines, elle se produit vite et risque de réduire la diversité des gènes et des espèces", estiment les chercheurs américains, pour qui il est urgent de mettre en oeuvre le suivi génétique des animaux de l'arctique. "Il faudra étudier le comportement des nouveaux hybrides, les suivre sur plusieurs générations, vérifier s'ils gardent leur vigueur biologique et s'ils se reproduisent entre eux", renchérit Franck Cézill ressourcepedagogique/