Partie : Evolution des êtres vivants

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1 Partie : Evolution des êtres vivants Comment l évolution des êtres vivants permet-elle d expliquer la biodiversité et les parentés des êtres vivants? Activité 5 : Une origine commune à tous les êtres vivants. Les parentés entre les êtres vivants s expliquent par l évolution à partir d un ancêtre commun. Nous allons rechercher des caractères présents chez tous les êtres vivants pour montrer que tous les êtres vivants sont parents et ont donc évolué à partir d un même ancêtre commun. Des observations microscopiques Ci-dessous-des observations microscopiques d êtres vivants appartenant à des groupes différents par leur morphologie. Des poissons génétiquement modifiés. Un scientifique de l université de Singapour a récemment obtenu, dans le cadre de ses recherches sur l ADN, une variété de poisson zèbre (Brachydanio rerio) fluorescente. Ces poissons apparaissent orange en lumière naturelle et fluorescent en lumière ultraviolette (voir photographies projetées). Cette nouvelle variété est obtenue par une micro-injection dans un œuf de poisson zèbre d un fragment d ADN portant un gène appelé GFP (pour green fluorescent protein). Ce gène provient d une méduse (Aequorea victoria) chez qui il permet la synthèse d une protéine naturellement fluorescente. Cette expérience de micro-injection dans une cellule-oeuf a également été réalisée chez une autre espèce : le Xénope (présentation des résultats au tableau). CONSIGNE : A partir de l exploitation des documents, recherche les arguments qui suggèrent une origine commune à toutes les espèces. La comparaison de ces 3 formes de vie nous montre qu elles sont constituées de cellules avec 3 structures communes (membrane cytoplasme matériel génétique). La fluorescence du poisson zèbre est due à l injection d un gène GFP provenant d une méduse naturellement fluorescente. Les 3 espèces d animaux (méduse, poisson zèbre et Xenope) peuvent fabriquer une protéine fluorescente à partir d un même gène (GFP). Le même gène peut s exprimer chez des êtres vivants différents ce qui signifie que le matériel génétique est universel dans le monde vivant (il s agit d ADN qui possède un code, un message universel). Compétence : J exploite des documents et réalise un paragraphe argumenté et logique pour montrer l origine commune de toutes les espèces d êtres vivants.

2 Plusieurs arguments indiquent, sans ambiguïté, que tous les êtres vivants ont une origine commune : - tous les êtres vivants sont constitués de cellules ; - ils possèdent tous de l ADN, support des gènes, avec un code génétique universel. Toutes les espèces d êtres vivants proviennent de l évolution à partir d un même ancêtre commun (-3.9 GA).

3 Chapitre : Les mécanismes de l évolution. Nous avons observé que la biodiversité des espèces et des groupes change et qu elle a augmenté depuis l apparition de la vie sur Terre. Ce phénomène est le résultat de l évolution marquée par l apparition de caractères nouveaux (innovations évolutives) responsables de cette diversification du monde vivant. Quels sont les mécanismes à l origine de l évolution des êtres vivants? Activité 6 : Les mécanismes de l évolution Exemple de l évolution d un papillon : la phalène du bouleau. La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon (ordre des Lépidoptères) fréquent en Europe du nord (fig.1). Les individus volent de nuit et se reposent le jour sur les bouleaux. Cette espèce a été très étudiée depuis le XIXème siècle car elle présente deux formes principales (fig.2), l'une claire (typica) et l'autre sombre, ou mélanique (carbonaria), dont les fréquences ont considérablement varié dans les populations naturelles au cours des 150 dernières années. Ces variations de couleur sont associées à la quantité de mélanine (pigment sombre) présente dans les ailes du papillon. Cette coloration est sous contrôle d un seul gène. Au milieu du XIXème siècle, la forme typica était largement majoritaire dans les Fig.2 populations anglaises. C'est en 1848 que l'on a rapporté la première capture d'un individu carbonaria dans la région de Manchester. Cet individu est apparu par mutation (modification) de l allèle typica (c) du gène responsable de la coloration en allèle carbonaria (C). 1. Cite le caractère nouveau apparu chez la phalène du bouleau et indique son origine. La couleur sombre est apparue chez la phalène du bouleau. Ce nouveau caractère provient de la mutation de l allèle typica du gène de la coloration en allèle carbonaria. Formes mélaniques C/C C/c Forme claire c/c

4 Répartition géographique et variations du peuplement de phalènes. 2. Décris l évolution des populations de phalènes en Grande-Bretagne entre 1830 et Les populations de papillons sombres ont remplacé les formes claires dans le nord et l est de l Angleterre Dès le milieu du XIXème siècle, des industries polluantes sont responsables du noircissement du tronc des bouleaux (car les lichens présents sur le tronc, très sensibles à la pollution, ont disparu). Ces industries sont particulièrement abondantes dans les régions du nord et de l est alors que le sud-ouest de la GB reste une zone rurale. 3. Etablis une relation entre l activité industrielle et la présence des deux formes de phalène. Les formes sombres sont rencontrées dans les zones industrielles alors que les formes claires se trouvent dans les zones rurales. 4. Propose une explication aux variations d abondance des deux formes de phalène. Région industrielle => tronc sombre => forme claire facilement repérable par les oiseaux (prédateurs) => diminution fréquence forme claire (allèle typica) dans la population. Inversement : forme sombre difficilement repérable => survie => fréquence allèle carbonaria forme sombre augmente => population forme sombre augmente. 5. A partir de l exploitation du graphique ci-contre, indique si l évolution est un phénomène irréversible. Dans cette zone en voie de désindustrialisation, on peut observer sur le graphique que la fréquence de l allèle carbonaria diminue alors que la fréquence de l allèle typica augmente. Cela signifie que la forme claire remplace la forme sombre. On peut donc en conclure que l évolution est un phénomène réversible. Bilan : Les innovations évolutives (apparition de caractères nouveaux) proviennent de modifications du programme génétique (les mutations) apparus au hasard au cours des temps géologiques. La reproduction sexuée contribue également à la formation d individus uniques. C est ensuite l environnement qui sélectionne les formes les plus adaptées à la survie et à la reproduction : c est la sélection naturelle.

5 Une nouvelle espèce peut apparaître par spéciation, lorsque 2 populations ont évolué différemment sous l effet de la sélection naturelle faisant apparaître une barrière reproductive créant ainsi 2 espèces différentes. Darwin est le fondateur de cette théorie de l évolution. Reproduction sexuée et mutation sont les moteurs de la diversité génétique à la base de l évolution des espèces. Rappel cours génétique. Compétence : A partir de documents, je suis capable d expliquer l évolution d une espèce par sélection naturelle en mettant en relation nouveaux caractères issus de la reproduction et de mutations avec des conditions de l environnement qui favorisent leur survie ou succès reproducteur. Je fais le lien entre mécanismes de l évolution et augmentation de la diversité des êtres vivants de la première forme de vie (origine commun) à la biodiversité actuelle. Mutation : modification spontanée et au hasard du génotype (allèle) pouvant entraîner l apparition d un nouveau caractère. Sélection naturelle : Tri naturel des individus d une espèce par l environnement en fonction de leur capacité à se reproduire ou à survivre dans un milieu donné. Spéciation : Processus de formation de nouvelles espèces.

6 Les espèces se renouvellent par évolution. Les mécanismes à l origine de cette évolution sont les mutations et la reproduction sexuée qui contribuent à la formation d individus uniques. La sélection naturelle choisit alors les formes les adaptées à la survie et à la reproduction. L évolution des espèces est irrégulière. En effet, lors de crise de la biodiversité, des extinctions brutales et nombreuses ont lieu. Elles sont suivies par des périodes de diversification rapide des groupes, au cours d événements appelés «explosions» évolutives. Quelles modifications de l environnement ont bouleversé l évolution des êtres vivants? Activité 7 : Les causes de la crise Crétacé Tertiaire (-65 MA) L histoire de la Terre est parcourue de crises biologiques caractérisées par la disparition d un grand nombre d espèces. On constate, par exemple, il y a 65 millions d années, une disparition massive d espèces parmi lesquelles figurent les dinosaures. I- Une cause d origine extra-terrestre

7 II- Une cause liée à l activité interne de la Terre? A partir de l étude des documents, recherche une explication à la disparition massive d espèces (notamment les dinosaures) au cours de la transition entre le Crétacé et le Tertiaire (- 65 Ma). Critères de réussite : J ai identifié les événements géologiques majeurs s étant déroulés à cette période. J ai établi une relation entre ces événements géologiques et des modifications de l environnement. J ai fait le lien entre changements de l environnement et disparition massive d espèces (crise de la biodiversité). Correction Activité 7 : A la limite Crétacé-Tertiaire, deux événements géologiques majeurs se sont déroulés : - L impact d une météorite au Mexique ; - Un volcanisme intense en Inde. Ces événements géologiques ont entraîné un bouleversement du climat avec deux périodes successives. Dans un premier temps, un abaissement de la température lié à l obscurcissement du ciel après libération de cendres et gaz par le volcanisme et volatilisation de poussières et vapeur d eau après impact de la météorite. Dans un second temps, les particules retombent mais les gaz restent dans l atmosphère. Ces gaz (CO2, vapeur d eau, SO2 ) sont des gaz à effet de serre ce qui conduit à un réchauffement intense de la planète. Ces bouleversements climatiques majeurs ont modifié les milieux et donc les conditions de vie des êtres vivants. Une partie de la faune et de la flore n a pas pu s adapter à ces nouvelles conditions ce qui explique ces disparitions et donc cette crise de la biodiversité. A titre d exemple, l obscurcissement de la planète a empêché la photosynthèse nécessaire à la vie des végétaux. La disparition des végétaux, à la base des chaînes alimentaires, a une conséquence sur toutes les autres espèces. Certains événements géologiques ont eu pour conséquences des crises biologiques majeures qui ont marqué l évolution des êtres vivants sur Terre par la disparition de groupes d êtres vivants. Ainsi, il y a 65 MA, l impact d une météorite au Mexique et de gigantesques éruptions volcaniques au Deccan, en Inde, auraient modifié les conditions de vie et auraient provoqué la disparition de nombreux groupes d êtres vivants, dont les dinosaures. Compétence : Je suis capable de repérer une modification climatique passée et ses origines possibles et le met en relation avec des modifications de la biodiversité passée.

8 A la fin du chapitre je sais : J exploite des documents et réalise un paragraphe argumenté et logique pour montrer l origine commune de toutes les espèces d êtres vivants. A partir de documents, je suis capable d expliquer l évolution d une espèce par sélection naturelle en mettant en relation nouveaux caractères issus de la reproduction et de mutations avec des conditions de l environnement qui favorisent leur survie ou succès reproducteur. Je fais le lien entre mécanismes de l évolution et augmentation de la diversité des êtres vivants de la première forme de vie (origine commun) à la biodiversité actuelle. Je suis capable de repérer une modification climatique passée et ses origines possibles et le met en relation avec des modifications de la biodiversité passée. LEXIQUE : Mutation : modification spontanée et au hasard du génotype (allèle) pouvant entraîner l apparition d un nouveau caractère. Sélection naturelle : Tri naturel des individus d une espèce par l environnement en fonction de leur capacité à se reproduire ou à survivre dans un milieu donné. Spéciation : Processus de formation de nouvelles espèces.

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