Evolution des Espèces et Phylogénie

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1 Evolution des Espèces et Phylogénie Partie 1 Chapitres 1 et 2 Année Frédéric Biagini Lycée Xavier

2 Révisions de début d année

3 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale

4 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale Gène

5 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale Gène Allèle

6 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale Gène Allèle Mutations

7 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale Gène Allèle Mutations ADN

8 Révisions de début d année Composition d une cellule animale / cellule végétale Gène Allèle Mutations ADN Cellule germinale, cellule somatique

9 Révisions de début d année Gène Allèle Mutations ADN Cellule germinale, cellule somatique

10 Révisions de début d année Allèle Mutations ADN Cellule germinale, cellule somatique

11 Révisions de début d année Mutations ADN Cellule germinale, cellule somatique

12 Révisions de début d année ADN Cellule germinale, cellule somatique

13 Révisions de début d année Cellule germinale, cellule somatique

14 Révisions de début d année

15 Révisions de début d année

16 Révisions de début d année Classification du Vivant

17 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne

18 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Monde

19 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Monde Embranchement

20 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Monde Embranchement Classe

21 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Monde Embranchement Classe Ordre

22 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Monde Embranchement Classe Ordre Genre

23 Révisions de début d année Classification du Vivant Règne Evolution / différenciation due à des mutations chroniques ou ponctuelles, Monde Embranchement dues à des radiations, des agents chimiques, la sélection naturelle, la pression de l environnement Classe Ancêtre commun à tous et toutes? Ordre Genre

24 Les définitions de base

25 Les définitions de base Pan d organisation

26 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres

27 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie

28 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant

29 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie

30 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation

31 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères

32 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral)

33 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral) Caractère dérivé / ancestral

34 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral) Caractère dérivé / ancestral caractère se retrouvant dans différentes familles ou espèces apparentées, avant mutation et transmission

35 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral) Caractère dérivé / ancestral caractère se retrouvant dans différentes familles ou espèces apparentées, avant mutation et transmission caractère résultant d un caractère ancestral, muté et donc dérivé

36 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral) Caractère dérivé / ancestral caractère se retrouvant dans différentes familles ou espèces apparentées, avant mutation et transmission caractère résultant d un caractère ancestral, muté et donc dérivé Ancêtre commun Caractère commun

37 Les définitions de base Pan d organisation Positionnement des organes les uns par rapport aux autres Homologie ressemblance héritée d un ancêtre commun, chez qui s est produite une transformation évolutive qui a modifié un caractère préexistant Analogie ressemblance non fondée sur l hérédité : les caractères ne sont pas homologues car non construits de la même manière : observer le plan d organisation Matrice des taxons / caractères Tableau associant organismes à étudier et caractères d intérêt en précisant leur état (dérivé ou ancestral) Caractère dérivé / ancestral caractère se retrouvant dans différentes familles ou espèces apparentées, avant mutation et transmission caractère résultant d un caractère ancestral, muté et donc dérivé Ancêtre commun Caractère commun Organisme réel ou supposé avoir existé qui, à la suite d une cladogenèse, a

38 Phylogénie appliquée à quelques exemples

39 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1

40 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés

41 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges

42 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2

43 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons

44 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons Sac vitellin Amnios - Placenta

45 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons Sac vitellin Amnios - Placenta Echelle moléculaire

46 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons Sac vitellin Amnios - Placenta Echelle moléculaire Comparaison de séquences de quelques gènes codant pour des protéines communes à l ensemble des vertébrés

47 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons Sac vitellin Amnios - Placenta Echelle moléculaire Comparaison de séquences de quelques gènes codant pour des protéines communes à l ensemble des vertébrés Gène de la myoglobine ou de l actine

48 Phylogénie appliquée à quelques exemples Echelle macroscopique : activité 1 Comparaison de plans d organisation de membres antérieurs de quelques vertébrés Humérus, radius cubitus, carpes, métacarpes et phalanges Echelle microscopique : activité 2 Comparaison de structures anatomiques de quelques embryons Sac vitellin Amnios - Placenta Echelle moléculaire Comparaison de séquences de quelques gènes codant pour des protéines communes à l ensemble des vertébrés Gène de la myoglobine ou de l actine Molécules homologues (protéines ou ADN)

49 Etablissement d arbres phylogénétiques

50 Phylogénie Etablissement d arbres phylogénétiques

51 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules

52 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme

53 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec.

54 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements.

55 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements. Les cladogrammes, phénogrammes et phylogrammes sont des dendrogrammes de type particulier, construits selon des règles qui sont propres à chacun d'eux.

56 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements. Les cladogrammes, phénogrammes et phylogrammes sont des dendrogrammes de type particulier, construits selon des règles qui sont propres à chacun d'eux. Cladogramme

57 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements. Les cladogrammes, phénogrammes et phylogrammes sont des dendrogrammes de type particulier, construits selon des règles qui sont propres à chacun d'eux. Cladogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des êtres vivants, établi à partir de la méthode cladistique

58 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements. Les cladogrammes, phénogrammes et phylogrammes sont des dendrogrammes de type particulier, construits selon des règles qui sont propres à chacun d'eux. Cladogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des êtres vivants, établi à partir de la méthode cladistique Parcimonie (principe de)

59 Etablissement d arbres phylogénétiques Phylogénie figure en forme d'arbre traduisant les relations de parenté entre des organismes ou des molécules Dendrogramme Vient de "arbre" et "dessin" en grec. Schéma exprimant les liens entre des taxons sous la forme d'une succession de branchements. Les cladogrammes, phénogrammes et phylogrammes sont des dendrogrammes de type particulier, construits selon des règles qui sont propres à chacun d'eux. Cladogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des êtres vivants, établi à partir de la méthode cladistique Parcimonie (principe de) Méthode de construction de phylogénies qui, parmi tous les dendrogrammes possibles, retient celui qui fait appel au plus petit nombre nécessaire d'évènements évolutifs, c'est à dire de changements d'états des caractères. Plus généralement, principe d'économie d'hypothèses.

60 Groupe monophylétique

61 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique

62 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme

63 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique

64 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique

65 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent).

66 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances.

67 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes.

68 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains.

69 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances

70 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre.

71 Groupe monophylétique Un ancêtre commun a un plan d organisation partagé par tous ses descendants, l ensemble des descendants constitue un groupe nommé monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre. Plus proches sont les molécules, plus le degré de parenté est important, plus

72 Groupe monophylétique Phénogramme arbre traduisant les relations de parenté entre des molécules, établi à partir d'une méthode phénétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre. Plus proches sont les molécules, plus le degré de parenté est important, plus

73 Groupe monophylétique Phénétique méthode d'établissement des relations de parenté basé sur le nombre de caractères communs partagés par des organismes ou des molécules, indépendamment de toute notion d'homologie (plus ce nombre de caractères communs est important et plus l'ancêtre commun est récent). Les relations de parenté sont donc précisées à partir d'une matrice des distances. Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre. Plus proches sont les molécules, plus le degré de parenté est important, plus

74 Groupe monophylétique Les molécules HOMOLOGUES présentent des chaînes d AA semblables, ou présentant de grandes similitudes. Les différences observées sont le fruit de mutations dans certaines cellules germinales d ancêtres plus ou moins lointains. La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre. Plus proches sont les molécules, plus le degré de parenté est important, plus

75 Groupe monophylétique La matrice des distances Correspond en fait à un nombre ou un % d AA différents d une mol à l autre. Plus proches sont les molécules, plus le degré de parenté est important, plus

76 Groupe monophylétique amphibia Pisces Mammalia Amniota Tétrapoda Vertébrata

77 Exemples

78 Exemples

79 Exemples

80 Exemples

81 Exemples

82 Doc 4 : Un fossile est classé comme les autres espèces. Il ne sera jamais placé à un nœud. Exemples

83 Exemples Les ronds blancs correspondent aux populations de derniers ancêtres communs à deux groupes frères Les ronds de couleurs correspondent aux innovations évolutives (apparues chez des ancêtres communs) Chaque branche de cet arbre doit être justifiée par une nouveauté évolutive (apparition, disparition ou transformation d'un caractère). Cette innovation évolutive est apparue chez un organisme qui l'a transmise à tous ses descendants ; cet organisme est donc un ancêtre commun hypothétique exclusif à tous les organismes possédant cette innovation évolutive. Les noeuds de l'arbre représentent des populations d'ancêtres communs à partir desquels une divergence va s'observer entre ceux qui vont avoir acquis une nouveauté évolutive et ceux qui ne l'acquerront pas.

84 Exemple appliqué aux primates

85 Exemple appliqué aux primates

86 Exemple appliqué aux primates

87 Exercice Animaux à classer : Lamproie Sardine Grenouille Crocodile Dauphin Homme Caractères : Pièce basale Bipédie Placenta Vertèbres Mâchoires Amnios Réaliser une matrice des caractères et un arbre cladistique puis phylogénique.

88 Exercice Animaux à classer : Lamproie Sardine Grenouille Crocodile Dauphin Homme Caractères : Pièce basale Bipédie Placenta Vertèbres Mâchoires Amnios Réaliser une matrice des caractères et un arbre cladistique puis phylogénique.

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