Construire des phylogénies au muséum TS Josiane Moreau Professeure SVT Service éducatif muséum
Documents enseignants: La place d une visite muséum dans le programme TS
Relations programmes scolaires/visite muséum! I.2 Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles - Phylogenèse Évolution (3 semaines) No#ons ac#vités muséum La recherche de parenté chez les vertébrés - L établissement de phylogénies L établissement de relations de parenté entre les vertébrés actuels s effectue par comparaison de caractères homologues (embryonnaires, morphologiques, anatomiques et moléculaires). Les comparaisons macroscopiques prennent en compte l état ancestral et l état dérivé des caractères. Seul le partage d états dérivés des caractères témoigne d une étroite parenté. Ces relations de parenté contribuent à construire des arbres phylogénétiques. Les ancêtres communs représentés sur les arbres phylogénétiques sont hypothétiques, définis par l ensemble des caractères dérivés partagés par des espèces qui leur sont postérieures ; ils ne correspondent pas à des espèces fossiles précises. Une espèce fossile ne peut être considérée comme la forme ancestrale à partir de laquelle. se sont différenciées les espèces postérieures. Étude sommaire de stades embryonnaires de différents vertébrés. Utilisation de pièces anatomiques pour établir les relations de parenté entre les vertébrés Utilisation de logiciels permettant des comparaisons moléculaires entre les vertébrés (hémoglobine, myoglobine). Utilisation de logiciels établissant des arbres phylogénétiques. Lecture et critique d arbres phylogénétiques ODV, mur des squelettes, et C&R Homologie /analogie Etat ancestral et l état dérivé des caractères. Matrices taxons/caractères Cladogramme Discussion sur la localisation des états dérivés des caractères sur le cladogramme au muséum
La lignée humaine La place de l Homme dans le règne animal L Homme est un eucaryote, un vertébré, un tétrapode, un amniote, un mammifère, un primate, un hominoïde, un hominidé, un homininé : ces caractères sont apparus successivement à différentes périodes de l histoire de la vie. Comparaisons chromosomiques et moléculaires : Chimpanzé-Homme ; Gorille-Homme A partir du chemin lumineux : la place de l homme au sein du vivant L Homme partage un ancêtre commun récent avec le Chimpanzé et le Gorille. Cet ancêtre commun n est ni un Chimpanzé (ou un Gorille) ni un homme. La divergence de la lignée des chimpanzés et de la lignée humaine peut être située il y a 7 à 10 millions d années. A partir de la vitrine des primates : la place de l homme au sein des primates. Les critères d appartenance à la lignée humaine Les critères d appartenance à la lignée humaine sont les caractères liés à la station bipède, au développement du volume crânien, à la régression de la face et aux traces fossiles d une activité culturelle. On admet que tout fossile présentant au moins un de ces caractères dérivés appartient à la lignée humaine. Comparaisons anatomiques entre l Homme, et le Chimpanzé : étude des caractéristiques anatomiques en relation avec la station bipède. Comparaisons anatomiques entre l Homme, et le gorille. la bipédie, les outils, le feu, les sépultures, l art.
A faire au muséum! La recherche de parenté chez les vertébrés - L établissement de phylogénies Homologie /analogie Etat ancestral et l état dérivé des caractères. Matrices taxons/caractères Cladogramme Discussion sur la localisation des états dérivés des caractères sur le cladogramme au muséum La lignée humaine La place de l Homme dans le règne animal A partir du chemin lumineux : la place de l homme au sein du vivant A partir de la vitrine des primates : la place de l homme au sein des primates. Les critères d appartenance à la lignée humaine Comparaisons anatomiques entre l Homme, et le gorille. La lignée humaine, la bipédie, les outils, le feu, les sépultures, l art.
Documents élèves: Les activités au muséum
Établir des relations de parenté Les élèves sont séparés en 4 groupes. Chaque groupe construit une phylogénie. La mise en commun permet d aborder toutes les notions du programme. A partir du mur des squelettes et de la borne interactive: Groupe 1 A partir de l espace Ordre du vivant: Groupe 2 A partir de la vitrine des primates: Groupe 3 A partir de l espace continuum et rupture: Groupe 4 Synthèse: petit cladogramme
Groupe 4 Groupe 2 et 3 Borne G 1 Groupe 1
Repérer dans mur des squelettes les taxons, et les caractères suivants: Taxons : Milan, opath, tortue, rat, gorille, renard volant, galéopithèque, cerf, cheval, dauphin, phoque. Caractères: Vertèbres, os, 4 membres, 3 séries d os qui s articulent entre eux (membre postérieur), Nombre de doigts pied (autopode) Compléter la matrice taxons / caractères à partir du mur des squelettes. Vérifier et compléter vos résultats à partir de la borne active. Compléter la phylogénie.
Milan noir Renard volant Rat Opah Tortue vorace Gorille
Galéopithèque Dauphin Cerf Cheval Phoque veau-marin
Matrice taxons/caractères Groupe 1 Milan Opath Tortue Rat Gorille Vertèbres Os Membres 3 os dans les membres qui s articulent entre eux mb postérieur Nombre de doigts pied (autopode)
Renard volant Galéopithèque Cerf Cheval Dauphin Phoque
Pour compléter ou vérifier: anatomie comparée
Phylogénie construite à partir du mur des squelettes: groupe 1 Remarque: voir correction"
Construire une phylogénie à partir de l espace ordre du vivant: Groupe 2 Repérer dans l espace ordre du vivant les taxons suivants, et noter à partir des bornes les caractères présents. Taxons : Lamproie, opath, renard volant, galéopithèque, rat, gorille, zèbre, dauphin, phoque, tortue, cerf, crocodile,cigogne Caractères: Cellule eucaryote, vertèbres, mâchoire, os, doigts, amnios, 3eme paupière, plumes. Compléter la matrice taxons / caractères Compléter la phylogénie.
L espace
Les bornes Des bornes (22) disposées sur le chemin lumineux représentent 22 noeuds renseignés du cladogramme c'est-à-dire les acquisitions successives liées à l évolution. Au-delà d une borne, tous les êtres vivants présentés possèdent l attribut nouveau mentionné sur la borne Sur le dessus : - un écran avec images, le nom du groupe de la classification et son étymologie, - un titre et un texte indiquant l acquisition ou attribut (A) que partagent tous les êtres vivants trouvés à partir de cette borne Sur l un des côtés : les noms correspondant aux groupes auxquels appartiennent les êtres vivants trouvés à partir de cette borne.
Matrice taxons/caractères Groupe 2 Lamproie Opath Renard volant Cellules eucaryotes Vertèbres Mâchoires Os Membres Amnios Poils mamelles Iris mobile 3eme paupière Plumes Rat Galéopithèque
Gorille Zèbre Dauphin Phoque Cerf Tortue Crocodile Cigogne
Phylogénie construite dans Ordre du vivant: groupe 2!
Repérer dans la vitrine des primates, les taxons et noter les caractères présents. Taxons : Toupaie,Lémur, Aye aye, Babouin, Gorille, Chimpanzé, Homme. Caractères: Nez, Pouces opposables, Queue, Ongles, Orbites sur la face. Compléter la matrice taxons / caractères Compléter la phylogénie.
Groupe 3 Toupaie Lémur Aye aye Babouin Gorille Chimpanzé Homme Nez Pouce opposable Yeux sur la face Ongles Queue Bipédie permanente
Phylogénie construite à partir de la vitrine des primates: groupe 3
Construire une phylogénie à partir de l espace continuum et rupture: groupe 4 Repérer dans l espace, les taxons et noter les caractères présents. Taxons: Némania simplex, sacabambaspis, cladoselache, Dunkléosteus, sclérocephallus, eryops, Captorhinus, Thrinaxodon, Baryonyx, Compsognatus, Gastornis, proconsul, Toumaïe. Caractères: Eucaryotes, vertèbres, mâchoires, pattes avec doigts, amnios, bec, Orbites sur la face Compléter la matrice taxons / caractères Compléter la phylogénie.
Lʼespace!
Les pictogrammes symbolisant les caractères! vertèbres mâchoire 430 MA (silurien) os Membres pairs 410 MA (Silurien) - 370 MA (Silurien) amnios - 320 MA (carbonifère)
Groupe 4 Némania simplex Matrice taxons /caractères sacabambaspis cladoselache Dunkléosteus sclérocephallus eryops eucaryotes mâchoires! pattes avec doigts,! amnios! bec! Orbites sur la face!
Captorhinus Thrinaxodon Baryonyx Compsognatus Gastornis proconsul Toumaïe
Phylogénie construite à partir de l espace continuum et rupture: groupe 4
Corrections:!
Matrice taxons/caractères Groupe 1 Milan! opath! tortue! rat! gorille! Vertèbres +" +" +" +" +" os +" +" +" +" +" membres +" -" +" +" +" 3 os dans les membres qui s articulent entre eux (membre post) Nombre de doigts Pied (autopode) +" -" +" +" +" 3" -" 5" 5" 5"
Renard volant! galéopithèque! Cerf! cheval! dauphin! Phoque! +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" 5" 5" 4" 1" 5" 5"
Phylogénie construite à partir du mur des squelettes: groupe 1 Opath Milan Cerf Cheval Dauphin Renard volant Galéopithèque Tortue Gorille 4 doigts Rat phoque 3 doigts 1 doigt os Vertèbres 5 doigts 3 os dans les membres membres
Une phylogénie se construit à partir des taxons et caractères choisis. Remarques La place de la tortue dans cette phylogénie permet de le mettre en évidence. Dans ce cas la tortue se retrouve avec le groupe des mammifères parce qu elle partage un caractère commun : 5 doigts ( caractère ancestral). En ajoutant un autre caractère: nombre de fosse temporale ( 0 chez la tortue, 1 chez les mammifères, 2 chez les oiseaux) la phylogénie peut-être précisée. Ce caractère n est pas choisi au départ car peu visible chez les oiseaux du mur des squelette et pas utilisé au niveau de la borne interactive. Les places du Milan/Cerf/Cheval sont aléatoires l une par rapport à l autre.
Opath Phylogénie construite à partir du mur des squelettes: groupe 1 Tortue Dauphin Renard volant Galéopithèque Gorille Rat phoque Cheval 1 doigt Cerf 4 doigts Milan 2 fosses 1fosse Fosses temporales os Vertèbres 5 doigts 3 os dans les membres membres
Matrice taxons/caractères Groupe 2 Lamproie Opath Renard volant Cellules eucaryotes Rat + + + + + Vertèbres + + + + + Mâchoires - + + + + Os - + + + + Membres - - + + + Amnios - - + + + Poils mamelles - - + + + Iris mobile - - - - - 3eme paupière - - - - - Plumes - - - - - Galéopithèque
Matrice taxons/caractères Gorille Zèbre Dauphin Phoque Cerf Tortue Crocodile Cigogne +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" +" +" +" +! +! +! +" +" -" -" -" -! -! -! -" -" +" +" +" -! -! -! -" -" -" +" +" -! -! -! -" -" -" -" +"
Phylogénie construite dans Ordre du vivant: groupe 2 Lamproie Opath Renard volant Rat Galéopithèque Gorille Zèbre Dauphin Phoque Cerf Tortue Poils mamelles Crocodile Cigogne Plumes 3eme paupière Iris mobile Os Mâchoires Vertèbres Amnios Membres Cellules eucaryotes
Groupe 3 Toupaie Lémur Aye aye Poils et mamelles Babouin Gorille Chimpanzé homme +" +" +" +" +" +" +" Nez -" -" -" -" +" +" +" Pouce opposable +" +" +" +" +" +" +" Yeux sur la face -" +" +" +" +" +" +" Ongles -" +" +" +" +" +" +" Absence de queue Trou occipital centré -" -" -" -" +" +" +" -" -" -" -" -" -" +"
Phylogénie construite à partir de la vitrine des primates: groupe 3 Toupaie Lémur Aye aye Babouin Gorille Chimpanzé Homme Trou occipital centré Absence de queue Ongles Pouce opposable Yeux sur la face Poils et mamelles
Groupe 4 Némania simplex Matrice taxons / caractères sacabambaspis cladoselache Dunkléosteus sclérocephallus eryops vertèbres! -" +" +" +" +" +" mâchoires! -" -" +" +" +" +" pattes avec doigts,! -" -" -" -" +" +" amnios! -" -" -" -" -" -" bec! -" -" -" -" -" -" Orbites sur la face! -" -" -" -" -" -"
Captorhinus! Thrinaxodon! Baryonyx! Compsognatus! Gastornis! proconsul! Toumaïe +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" +" -" -" -" -" +" -" -" -" -" -" -" -" +" +"
Sacabambaspis Némania simplex Phylogénie construite à partir de l espace continuum et rupture: groupe 4 Cladoselache Dunkléosteus Sclérocephallus Eryops Captorhinus Thrinaxodon Baryonyx Compsognatus Gastornis bec! Proconsul Toumaï Orbites sur la face! amnios! pattes avec doigts,! mâchoires! vertèbres vivant
Opath" Lamproie Tortue Milan" Crocodile Cigogne! Cerf" Plume 3 doigts" Cheval" Zèbre! 4 doigts" Renard volant" Galéopithèque" Rat" Phoque" Dauphin" 1 doigt" 3eme paupière Poils et mamelle Lémur Aye aye Gorille chimpanzé Homme Bipédie Absence de queue Yeux sur la face Pouce opposable Ongles Amnios (320 MA) 5 doigts" 3 séries dʼos / membres /doigts ( 370 MA)" membres" Os (410 MA) Mâchoire (430 MA) " Vertèbres" Cellules eucaryotes Vivant
Annexes!
Silurien: - 435 / - 410 MA! Mâchoire : 430 MA! Cuticule: 425 MA! Stomates : 425 MA! 25 MA!
Dévonien: - 410 / - 355 MA! Os: 410 MA! Lignine : 410 MA! Nageoire charnue :- 380 MA! Poumon alvéolé : - 380 MA! Membres pairs, cou : - 370 MA! Feuilles : 360 MA!
Carbonifère: - 355 /- 295 MA! Œuf amniotique : - 320 MA! Graine : - 300 MA! 60 MA!