Thème 1A: génétique et évolution. Ch3: de la diversité des êtres vivants à l évolution de la biodiversité

Transcription

1 Thème 1A: génétique et évolution Ch3: de la diversité des êtres vivants à l évolution de la biodiversité

2 Intro: rappels de 2nde Définir : Population écosystème Biodiversité Caractères et allèles Fréquence des allèles Relier l ensemble de ces termes pour construire une intro

3 La biodiversité est souvent entendue comme la d des espèces vivantes. (=diversité s ) - Mais c est aussi la diversité des é L écosystème se définit par une communauté d organismes vivants (= la b ) en équilibre avec les conditions de l environnement dans lequel elle vit (= le b ). -La biodiversité s exprime aussi par la diversité des a (=diversité g )qui explique les différences entre individus d une même espèce. -Au sein d une p , la diversité a évolue sous certaines conditions, faisant ainsi évoluer cette p

4 I- une évolution des populations Une population se modifie au cours du temps sous la pression du milieu mais également par l effet du hasard. 1) La sélection naturelle ( avantage ou désavantage) doc 1 p56

5 Développée par Charles Darwin en 1859, ce mécanisme évolutif se produit sous 3 conditions: - les êtres vivants présentent une variabilité - cette variabilité est au moins en partie héritable - cette variabilité est corrélée à une variation du succès reproductif. Ceux dont le phénotype est favorisé auront un plus grand nombre de descendants et la fréquence des allèles qu ils portent augmentera à la génération suivante. Un caractère qui permet à un individu de survivre et de se reproduire mieux que s il en était dépourvu est ce qu on appelle une adaptation

6 Exo 1 p58 : les pinsons de Darwin. Cas 1: les pinsons des Galápagos et la sécheresse de 1974 Au sein d une même espèce (Géospiza fortis), ce sont les individus à gros becs qui se nourrissent mieux et survivent mieux en période de sécheresse. La taille du bec étant un caractère héréditaire et donc transmis à la descendance, la population s enrichit en individus à gros bec. Cas 2: Les pinsons des Galápagos et la sécheresse de 2004 Alors que les conditions environnementales sont les mêmes qu en 1974, ce sont les individus à petits becs qui survivent les mieux, car les individus à gros bec sont en compétition avec une autre espèce de pinsons (Géospiza magnirostris) qui a colonisé l ile en Remarque : la taille du bec est sous contrôle de la durée et de l intensité des gènes du développement (Chap.2).

7 Comment varie la fréquence des allèles dans les différentes zones?

8 Graphique de l'évolution de la fréquence de l'allèle B dans une population d'escargots pour deux milieux distincts : - Les oyats où l'allèle B est défavorable (B//B correspond à un phénotype plus visible) - La plage où l'allèle B est favorable (B//B correspond à un phénotype moins visible)

9 interprétation Dans les oyats, l'allèle B devient clairement minoritaire et l allèle N devient majoritaire parmi la population d'escargots. Les grives consomment les escargots et mangent plus d'individus à coquille unie claire, plus facilement repérables. Ainsi, dans les oyats, les individus à bandes sombres plus nombreux auront une descendance plus nombreuses que les individus clairs ce qui entraînent une propagation préférentielle de l'allèle N. Le phénomène est inverse sur la plage où les individus à coquille à bandes foncées sont plus facilement repérables par les grives On pourrait s'attendre à ne rencontrer que l'allèle N dans les oyats et que l'allèle B sur la plage. Cependant, deux facteurs peuvent s'y opposer : - De nouvelles mutations ont lieu régulièrement ce qui amène l'apparition régulière de l'allèle défavorisé. - La plage et les oyats sont proches l'un de l'autre et les populations de chaque milieux ne sont pas isolées l'une de l'autre, il s'agit en fait d'une seule population avec de nombreux échanges de gènes en son sein.

10 Faire la différence entre sélection naturelle et sélection sexuelle

11 La pression de sélection correspond à une modification du milieu (pression de sélection) et d une concurrence entre les êtres vivants pour l alimentation qui entraîne une survie différentielle entre les individus. Les pression de sélection s'exerçant sur les individus peuvent être variés : -pressions de prédation -Pression sexuelle - pressions liées l'accès à la nourriture - pressions climatiques - pressions de concurrence pour le partage d'une niche écologique

12 2) La dérive génétique ( ni avantage, ni désavantage)

13 Exemple du TP: variation du sens de l enroulement des coquilles.

14 Dérive génétique La fréquence des allèles dont la présence est sans conséquence sur la survie et la fertilité des individus varie d une génération à l autre sous le seul effet du hasard. (Les brassages intra et inter chromosomiques au cours de la méiose et de la fécondation étant aléatoires). C est la dérive génétique qui s observe d autant mieux que la population est petite.

15 l effet fondateur La colonisation d un milieu par un petit groupe d individus isolé du reste de l espèce contribue à la formation d un groupe qui devient rapidement différent à cause de la dérive génétique mais également à cause de l effet fondateur (sélection d un petit groupe au hasard avec un équipement allélique donné).

16 Les lions du cratère Ngorongoro (Afrique de l Est) forment une petite population d une centaine d individus issus de la grande population voisine du parc naturel du Serengeti. Ils vivent isolés dans leur écosystème (cratère) En 1962 une grave infection fit chuter brutalement l effectif de la population et donc de la diversité génétique : seule une dizaine de lions survécurent. Ces 11 lions se reproduisirent exclusivement entre eux et la population retrouva sa taille initiale d une centaine d individus. En 1990 des scientifiques ont étudié la diversité génétique de ces lions : ils ont mesuré les fréquences des allèles de 4 gènes chez les lions du Serengeti et les lions du cratère Ngornogoro Remarque : les allèles des différents gènes étudiés ne présentent ni avantage ni désavantage pour les lions

17 Perturbations majeures imprévisibles

18 II-De l évolution des populations à l évolution de l espèce 1) Vers une nouvelle espèce Doc 1 p 62

19 Interprétation: La forme ancestrale d A. citrinellus présentait une variabilité concernant la forme de la mâchoire. Certains étaient plus aptes pour exploiter les ressources du rivage, d autres mieux adaptés à une alimentation en eau plus profonde. Les formes intermédiaires étaient désavantagées. Deux populations distinctes apparaissent qui se reproduisent préférentiellement avec leurs semblables.

20 L isolement reproducteur entre les deux populations est associé à un isolement génétique : il n y a plus d échanges d allèles entre elles. Chaque population est alors considérée comme une nouvelle espèce, qui continuera à évoluer séparément sous l effet de la dérive génétique et de la sélection naturelle.

21 2) Spéciation avec isolement géographique Doc 2a p63 En période glaciaire, Chorthippus parallelus s'est divisé en trois populations de sauterelles réfugiées dans trois forêts différentes au sud de l Europe. Les glaciers et le climat constituant une barrière, ces trois populations de sauterelles ne pouvaient se croiser. Cet isolement génétique fait que l on pouvait considérer ces populations comme des espèces différentes.

22 Au sein d une même espèce deux populations peuvent être isolées à cause d une barrière géographique (modification de climat ou de milieux) qui conduit à un isolement reproducteur associé à un isolement génétique. Chaque population est alors considérée comme une nouvelle espèce, qui continuera à évoluer séparément sous l effet de la dérive génétique et de la sélection naturelle.

23 III- la notion d espèce et ses limites 1) Qui se ressemble s assemble : deux individus sont de la même espèce s ils se ressemblent (définition typologique de l espèce selon des critères phénotypiques).c est le critère phénétique 2) Oui, mais mi Dimorphisme sexuel du lucane cerf-volant (Lucanus cervus). À gauche le mâle, à droite la femelle Mimétisme du syrphe des narcisses Variabilité au sein de l espèce

24 2) Selon le critère d interfécondité : deux individus sont de la même espèce s ils peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile (définition biologique de l espèce). Oui, mais. - les hybrides interspécifiques mais ces hybrides sont stériles Le jaglion est un croisement entre un jaguar et lionne ( hybridation en captivité). Cet animal est stérile. Oui mais.

25 - Cas du Pizzly qui est un hybride fertile d'ours blancs et de Grizzly Le pizzly peut être considéré comme la création d'un lien génétique entre les deux populations qui ne sont plus isolées dès lors que ces hybridations se généralisent.

26 L exemple du Pizzly montre qu il faut inclure 2 éléments dans la notion d espèce : - la séparation dans l espace des populations et séparation des niches écologiques (aire de répartition, période de reproduction, mode de vie ). - la séparation dans le temps et envisager que des espèces naissantes peuvent encore être interfécondes (avec hybrides fertiles ou stériles). La dissociation de ces 2 espèces sœurs nécessite du temps (définition évolutive).

27 3) Une espèce peut être définie comme une population d individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations soit à cause d une barrière géographique ( montagnes, glaciers ) soit à cause de modifications qui empêchent une hybridation ( chant différents, niches écologiques différentes ). Une espèce est temporaire ( limitée dans le temps) l espèce disparait si l ensemble des individus concernés disparait ou si son isolement génétique s interrompt : on parle d extinction Si un nouvel ensemble s individualise, une espèce supplémentaire apparait, on parle de spéciation.

28 Un individu Spéciation Une génération Extinction Spéciation