Diversification du vivant

Transcription

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2 Mutations Reproduction sexuée Hybridation et polyploïdisation Transfert horizontal de gènes Avec modification du génome sur séquences codantes Diversification du vivant Sans modification du génome Sans modification du génome (séq codantes) mais avec variation de l expression génétique symbioses Transmission culturelle Variation dans l intensité d expression des gènes de développement Variation dans la chronologie d expression des gènes de développement

3 Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l évolution de la biodiversité.

4 I. Evolution des populations au cours du temps L évolution est l ensemble des mécanismes par lesquels les populations varient, les espèces se transforment, naissent, s adaptent. 1 Population et diversité génétique

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6 2 La sélection naturelle La sélection naturelle correspond à l évolution de la fréquence des allèles qui confèrent un avantage (ou un désavantage) sélectif en fonction de la pression environnementale. Les fréquences des allèles favorables ont tendance à augmenter au fil des générations alors que la fréquence des allèles défavorables à tendance à diminuer (dans des conditions fixes). On parle de pression de l environnement ou pression de sélection. Un condition de l environnement va sélectionner un allèle avantageux pour la population qui va se transmettre du coup au génération suivante puisqu il permettra la survie des individus. Livre p 64

7 3 La dérive génétique ou l effet du hasard Doc 3 p 65 La dérive génétique correspond aux variations aléatoires de la fréquence des allèles (neutres) au sein d une population ou d'une espèce. C est l effet du hasard qui vient s ajouter à la pression environnementale

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10 II. La notion d espèce 1 Historique de la notion d espèce. L espèce est un concept dont la définition fait l objet de nombreux débats. On retrouve aujourd hui dans la littérature scientifique jusqu à 22 définitions différentes de l espèce! On peut donc parler de concepts de l espèce au pluriel La notion d espèce est donc un concept flou, qui ne peut pas s appliquer de façon universelle. Voici quelques-unes des conceptions classiques de l espèce

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12 2 Comment définir le concept d espèce? Une espèce pourra être considérée comme une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations (programme de TS 2012). Néanmoins, nous garderons en tête qu'il n'existe pas de définition. Toute espèce est isolée du point de vue de la reproduction des autres espèces.

13 La diversité du vivant est en partie décrite comme la diversité des espèces. On définit l espèce selon deux grands critères possédant chacun leur limites : - Critère de ressemblance ou critère phénétique : les individus d une même espèce se ressemblent. En tout cas ils se ressemblent plus entre eux, qu ils ne ressemblent aux individus d autres espèces. Limite : le dimorphisme sexuel, les espèces jumelles

14 Dimorphisme sexuel

15 Apport des données moléculaires : découvertes d espèces jumelles

16 - Critère d interfécondité ou critère biologique: deux individus sont de la même espèce s ils peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile. Limite : Pizzly, tous les hybrides interspécifiques fertiles «Dans la nature il n y a pas d espèces : il n apparaît que des barrières de reproduction. Les espèces, c est nous qui les créons à partir d un modèle théorique» (G. Lecointre, professeur au Museum National d Histoire Naturelle)

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21 Zébrule = zèbre + cheval Tigron = lionne +tigre Ligre = lion + tigresse

22 III. La spéciation. 1 Naissance et disparition d une espèce. Une espèce a une existence limitée dans le temps. On dit qu une espèce peut disparaître si son isolement génétique s interrompt ou si tous les individus de l'espèce disparaissent = EXTINCTION.

23 Une espèce supplémentaire est définie si une nouvelle population s individualise et devient génétiquement différente du reste de la population. C est la SPECIATION. La spéciation nécessite donc l arrêt des échanges de matériel génétique entre un groupe isolé et le reste de l espèce pendant un temps variable = isolement génétique.

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25 Chaque population évolue indépendamment de l'autre : les mutations et autres mécanismes de diversification apparaissent au hasard, s'accumulent et s'implantent ou non en fonction de la dérive génétique et de la section naturelle. La spéciation étant basé sur un isolement reproducteur, 2 grands mécanismes existent : la spéciation allopatrique et la spéciation sympatrique.

26 2 La spéciation par isolement géographique = s. allopatrique Ex : les papillons (Zerynthia p70)

27 2 La spéciation par isolement géographique = s. allopatrique Suite à une modification du climat ou du milieu, deux populations d une même espèce peuvent être séparées. Elles subissent alors dérive et sélection naturelle de façon indépendante. Ceci peut aboutir à la création de deux espèces.

28 3 La spéciation sans isolement géographique = s. sympatrique Dans un même lieu, certains évènements peuvent créer une barrière reproductive isolant génétiquement 2 populations d une même espèce. Puis dérive génétique et sélection naturelle vont éloigner génétiquement ces 2 ensembles aboutissant à leur isolement reproductif.

29 Ex : - la polyploïdisation - La différence de structure des organes génitaux - les décalages de temps reproductif (floraison entre des espèces végétales à des périodes différentes) - des conditions défavorables pour certains caractères intermédiaires (génotype hétérozygote) : voir le cas des Cichlidés p 71

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33 De la diversification des êtres vivants à l évolution de la biodiversité Les mécanismes à l origine de la diversification du vivant. Les mutations Reproduction sexuée polyploïdisation Diversités allèliques polymorphisme des gènes Méiose Brassage intrachromosomique Brassage interchromosomique Duplication génique fécondation La reproduction sexuée brasse les allèles des gènes obtenus par les mutations. Elle conduit à des combinaisons originales d allèles. mécanisme qui augmente le nombre de lots de chromosomes (hybridation) (anomalies de méioses/mitoses) Transfert horizontal Transfert de gènes entre espèces différentes Mécanismes qui reposent sur une modification du génome Gène du développement Variations dans la chronologie et l intensité d expression des gènes du développement Génome identique, modification de son expression Symbiose Association durable et à bénéfices réciproques entre deux espèces Transmission culturelle Comportement qui se transmet de génération en génération par voie non génétique Mécanismes sans modification du génome Diversification du vivant, biodiversité des espèces, des populations. Les populations se modifient au cours du temps, sous l effet : de la sélection naturelle Sous l effet de la pression exercée par l environnement, certains individus se reproduisent plus que d autres, on observe des modifications des caractères phénotypiques de la population au cours du temps de la dérive génétique Lors de la reproduction sexuée, sous l effet du hasard des individus qui se reproduisent et des gamètes utilisés, on observe une évolution des caractères phénotypique de la population au cours du temps Les modifications des populations au cours du temps constituent l évolution biologique Au sein d une même espèce, l évolution des populations peut conduire à l apparition de nouvelles espèces. Deux éléments contribuent à l apparition d une nouvelle espèce ou spéciation : Isolement reproducteur : Au sein d une même espèce, deux populations s isolent, évoluent et ne peuvent plus se reproduire. Isolement génétique : Au sein d une même espèce, deux populations isolées n échangent plus aucun allèle. Chaque population est considérée comme une nouvelle espèce. Le processus à l origine de la formation d une nouvelle espèce se nomme spéciation. Evolution des populations, spéciation, évolution des espèces.