CORRIGE du contenu! (sans introduction ni conclusion) 1. Indiquez les différentes données dont disposent les scientifiques pour établir les parentés entre êtres vivants. Citez les caractéristiques de l'ancêtre commun hypothétique à l'homme et au Chimpanzé. Un caractère = attribut observable chez un individu : - Par l étude de caractères anatomiques et embryologiques : - caractères morpho-anatomiques : présence de poils, plumes, plan d organisation - caractères embryologiques : amnios autour de l embryon Pour pouvoir être comparés, des caractères doivent être homologues : avoir la même origine (homologie = ressemblance héritée d un ancêtre commun). Pour chaque caractère homologue, on peut définir un état primitif(ou ancestral) et un état évolué (ou dérivé) : - exemples pour l organe respiratoire : les branchies constituent un état primitif et les poumons un état dérivé Par convention, l état ancestral est noté 0 tandis que l état dérivé est noté 1. Souvent l absence d un caractère est l état ancestral, la présence du caractère est l état dérivé (ex : l amnios).attention il existe des exceptions (ex fourmi : perte secondaire des ailes). Deux espèces ou deux groupes d EV ont une parenté d autant plus étroite qu ils ont en commun un nombre important de caractères à l état dérivé. - Par l étude de caractères moléculaires On considère que des molécules (gènes ou protéines) sont homologues si leurs séquences (en nucléotides ou acides aminés) présentent des ressemblances si importantes qu elles ne sont pas dues au hasard mais proviennent d un ancêtre commun. La parenté sera d autant plus importante que les séquences sont voisines. Les caractères, à l état dérivé, possédés en commun par un groupe d espèces sont hérités d une population ancestrale commune : le plus récent ancêtre commun n est pas connu concrètement : on peut reconstituer son portrait-robot en additionnant les états dérivés des caractères partagés par ses descendants. Arbre phylogénétique = figure traduisant des liens de parenté entre différents groupes ou espèces. Chaque nœud représente un ancêtre hypothétique à un groupe et ne peut pas être identifié à une espèce fossile précise. L ancêtre commun à l Homme et au chimpanzé est récent. On s appuie sur le fait que cet ancêtre commun devait posséder des caractères communs aux deux espèces filles. Cet ancêtre reste hypothétique, on n en a pas retrouvé de fossiles. Il devait : - Avoir une taille d environ 1 mètre pour 30 à 40 kg - Avoir une capacité crânienne de 300 à 400 cm 3 - Etre arboricole = vivre la plus grande partie du temps dans les arbres mais avec différentes aptitudes à se déplacer incluant la bipédie - Etre omnivore - Vivre en communauté et utiliser des outils L Homme ne descend pas du chimpanzé mais ils possèdent tous les deux un ancêtre commun.
2. Vous indiquerez les caractères dérivés qui distinguent l'homme des grands singes africains. ( Attention chapitre 2 : caractères dérivés commun à l'homme et au chimpanzé.) Les caractères dérivés propres à l Homme (ou critères d appartenance à la lignée humaine) 1. Les caractères liés à la station bipède - La colonne vertébrale a quatre courbures (et non une). - Le bassin est large et court (et non étroit et long) : les muscles fessiers s insèrent sur les os du bassin ; ils sont puissants et indispensables à la station debout. - Le trou occipital est centré sous le crâne : la tête est disposée au dessus de la colonne vertébrale (et non en avant). - Le pied est adapté à la marche : le gros orteil est dans l alignement des autres. La station debout est plus stable. - Les os des membres inférieurs sont plus développés que ceux des membres supérieurs. - Le fémur présente un col allongé, il est disposé obliquement par rapport au plan de symétrie. Les pieds se trouvent ainsi sous le centre de gravité du corps ce qui évite le déséquilibre. 2. Les caractères liés au développement du volume crânien et à la régression de la face Le cerveau est bien développé chez l Homme actuel (1 500m 3 ). Le crâne est arrondi chez l Homme alors que chez le Chimpanzé, il est allongé. La face est plane avec un front à la verticale de la face. Chez le Chimpanzé, il y a prognathisme, les arcades sourcilières sont très développées. Pour la mâchoire : l arcade dentaire est parabolique chez l Homme et les canines sont petites alors que chez le Chimpanzé, les arcades dentaires sont en U et les canines sont très développées. 3. Les caractères liés à une activité sociale et culturelle Ils sont représentés par des traces extrêmement diverses : traces de campements construits, d utilisation du feu, d outillage plus ou moins complexe et manifestations artistiques et culturelles. Il y a un culte des morts.
3. Exposez les mécanismes conduisant à l'apparition de ces innovations et à leur conservation au fil des générations. Les mécanismes d'apparition des nouveaux caractères par innovation génétique 1. Les mutations, des modifications de gènes préexistants + schéma!! Mutation = modification de la séquence des nucléotides d un gène de façon spontanée ou sous l effet d agent mutagène (rôle de l environnement). Une ou plusieurs mutation(s) peuvent être à l origine d un nouvel allèle donc d un nouveau caractère (modification de la protéine synthétisée). 2. L'apparition de nouveaux gènes + schéma!! Observation : certains gènes d un même génome ont des similitudes de séquence remarquables : d où l hypothèse qu ils proviennent d un unique gène ancestral qui a subi au cours de l évolution des duplications (= réalisation d une copie identique d un gène). Ces duplicata ont pu soit s insérer dans une autre région sur le même chromosome soit s insérer sur un autre chromosome (transposition). Ces duplicata ont subi de façon aléatoire et indépendante des mutations pour devenir des gènes différents. Ces gènes apparentés sont désignés sous le terme de famille multigénique. Les innovations génétiques (= apparition de nouveaux allèles ou nouveaux gènes) sont donc aléatoires et toutes ne sont pas conservées. Rappel : seule une mutation germinale est transmise à la descendance! Sur un très grand nombre de mutations, quelques-unes sont bénéfiques, à un moment et dans un environnement donné : - Si un caractère nouveau confère à l individu une meilleure adaptation à un environnement local, il aura davantage de chance de survivre et donc de se reproduire : ce génome sera transmis à la descendance. Les individus ne possédant pas l innovation génétique avantageuse peuvent être défavorisés et leur population diminuera : c est ce que l on appelle la sélection naturelle.
4. Exposez : - l'ensemble des caractères permettant de définir le genre Homo, - vos connaissances sur l'émergence de ce genre. Les caractères dérivés propres à l Homme (ou critères d appartenance à la lignée humaine) 1. Les caractères liés à la station bipède - La colonne vertébrale a quatre courbures (et non une). - Le bassin est large et court (et non étroit et long) : les muscles fessiers s insèrent sur les os du bassin ; ils sont puissants et indispensables à la station debout. - Le trou occipital est centré sous le crâne : la tête est disposée au dessus de la colonne vertébrale (et non en avant). - Le pied est adapté à la marche : le gros orteil est dans l alignement des autres. La station debout est plus stable. - Les os des membres inférieurs sont plus développés que ceux des membres supérieurs. - Le fémur présente un col allongé, il est disposé obliquement par rapport au plan de symétrie. Les pieds se trouvent ainsi sous le centre de gravité du corps ce qui évite le déséquilibre. 2. Les caractères liés au développement du volume crânien et à la régression de la face Le cerveau est bien développé chez l Homme actuel (1 500m 3 ). Le crâne est arrondi chez l Homme alors que chez le Chimpanzé, il est allongé. La face est plane avec un front à la verticale de la face. Chez le Chimpanzé, il y a prognathisme, les arcades sourcilières sont très développées. Pour la mâchoire : l arcade dentaire est parabolique chez l Homme et les canines sont petites alors que chez le Chimpanzé, les arcades dentaires sont en U et les canines sont très développées. 3. Les caractères liés à une activité sociale et culturelle Ils sont représentés par des traces extrêmement diverses : traces de campements construits, d utilisation du feu, d outillage plus ou moins complexe et manifestations artistiques et culturelles. Il y a un culte des morts. Emergence du genre : Les fossiles retrouvés montre que le genre Homo (le premier Homme : Homo habilis) est apparu il y a 2.5 millions d années.il faut relativiser cette chronologie qui ne cesse d évoluer avec la découverte de nouveaux restes fossiles.les premiers hommes ont longtemps cohabité en Afrique avec d autres espèces d Homininés comme les australopithèques. - Anatomie : Ils se distinguent des australopithèques par une grande capacité crânienne et par la réduction de la face. Ils conservent des caractères d australopithèques : bourrelets sus-orbitaires, petite taille, bipédie imparfaite. - Nouveauté essentielle : utilisation systématique d outils en pierre (d où le nom Homo habilis) Homo erectus (premier homme «droit»), le premier homme à quitter le berceau africain : Il est beaucoup plus grand qu Homo habilis avec lequel il cohabite. Capable de marcher sur de longues étapes, corps parfaitement dressé. Il invente de nouvelles technique de taille de pierre, construits des campements. Pendant près de 50 000 ans, deux types humains nouveaux ont cohabité, notamment en Europe : les hommes de Néandertal et les hommes modernes (Cro-Magnon). Les néandertaliens : aspect trapu du corps (adaptation à des climats froids), pas de menton, arcades sus-orbitaires bien marquées. Cependant le volume crânien est supérieur à celui des hommes modernes qui sont plus grands et plus sveltes. Ils partagent des pratiques cuturelles : outillage sophistiqués, rites funéraires. Les néandertaliens s éteignent vers -35 000 ans, les causes sont inconnues. 3 hypothèses sur l origine géographique de l homme moderne : les expliquer rapidement Out of Africa, multirégionale, intermédiaire
5. Présentez les événements génétiques qui participent à l'évolution des espèces en indiquant leur rôle sur le génome d'une espèce. Les mécanismes d'apparition des nouveaux caractères par innovation génétique : 1. Les mutations, des modifications de gènes préexistants + schéma!!! Mutation = modification de la séquence des nucléotides d un gène de façon spontanée ou sous l effet d agent mutagène (rôle de l environnement). Une ou plusieurs mutation(s) peuvent être à l origine d un nouvel allèle donc d un nouveau caractère (modification de la protéine synthétisée). Les mutations modifient le génome en créant de nouveaux allèles. 2. L'apparition de nouveaux gènes + schéma!!!! Observation : certains gènes d un même génome ont des similitudes de séquence remarquables : d où l hypothèse qu ils proviennent d un unique gène ancestral qui a subi au cours de l évolution des duplications (= réalisation d une copie identique d un gène). Ces duplicata ont pu soit s insérer dans une autre région sur le même chromosome soit s insérer sur un autre chromosome (transposition). Ces duplicata ont subi de façon aléatoire et indépendante des mutations pour devenir des gènes différents. Ces gènes apparentés sont désignés sous le terme de famille multigénique. Ce mécanisme (duplication /transposition/mutation) augment la taille d un génome puisqu il crée de nouveaux gènes. Les gènes du développement (pour expliquer la différence de forme entre le crâne de l Homme et celui du chimpanzé ) ne sont qu un exemple pour illustrer le rôle des mutations dans la lignée humaine.
6. Présentez les modalités de l'innovation génétique et montrez en quoi les mutations et la sélection naturelle constituent les principaux moteurs de l'évolution. Les mécanismes d'apparition des nouveaux caractères par innovation génétique 1. Les mutations, des modifications de gènes préexistants + schéma!! Mutation = modification de la séquence des nucléotides d un gène de façon spontanée ou sous l effet d agent mutagène (rôle de l environnement). Une ou plusieurs mutation(s) peuvent être à l origine d un nouvel allèle donc d un nouveau caractère (modification de la protéine synthétisée). 2. L'apparition de nouveaux gènes + schéma!! Observation : certains gènes d un même génome ont des similitudes de séquence remarquables : d où l hypothèse qu ils proviennent d un unique gène ancestral qui a subi au cours de l évolution des duplications (= réalisation d une copie identique d un gène). Ces duplicata ont pu soit s insérer dans une autre région sur le même chromosome soit s insérer sur un autre chromosome (transposition). Ces duplicata ont subi de façon aléatoire et indépendante des mutations pour devenir des gènes différents. Ces gènes apparentés sont désignés sous le terme de famille multigénique. Les innovations génétiques (= apparition de nouveaux allèles ou nouveaux gènes) sont donc aléatoires et toutes ne sont pas conservées. Rappel : seule une mutation germinale est transmise à la descendance! Sur un très grand nombre de mutations, quelques-unes sont bénéfiques, à un moment et dans un environnement donné : - Si un caractère nouveau confère à l individu une meilleure adaptation à un environnement local, il aura davantage de chance de survivre et donc de se reproduire : ce génome sera transmis à la descendance. Les individus ne possédant pas l innovation génétique avantageuse peuvent être défavorisés et leur population diminuera : c est ce que l on appelle la sélection naturelle.
7. Présentez, en les détaillant, deux critères principaux d'appartenance à la lignée humaine; puis montrez comment ils ont évolué tout au long de cette lignée Les deux critères principaux d appartenance à la lignée humaine sont : 1. Les caractères liés à la station bipède - La colonne vertébrale a quatre courbures (et non une). - Le bassin est large et court (et non étroit et long) : les muscles fessiers s insèrent sur les os du bassin ; ils sont puissants et indispensables à la station debout. - Le trou occipital est centré sous le crâne : la tête est disposée au dessus de la colonne vertébrale (et non en avant). - Le pied est adapté à la marche : le gros orteil est dans l alignement des autres. La station debout est plus stable. - Les os des membres inférieurs sont plus développés que ceux des membres supérieurs. - Le fémur présente un col allongé, il est disposé obliquement par rapport au plan de symétrie. Les pieds se trouvent ainsi sous le centre de gravité du corps ce qui évite le déséquilibre. 2. Les caractères liés au développement du volume crânien et à la régression de la face Le cerveau est bien développé chez l Homme actuel (1 500m 3 ). Le crâne est arrondi chez l Homme alors que chez le Chimpanzé, il est allongé. La face est plane avec un front à la verticale de la face. Chez le Chimpanzé, il y a prognathisme, les arcades sourcilières sont très développées. Pour la mâchoire : l arcade dentaire est parabolique chez l Homme et les canines sont petites alors que chez le Chimpanzé, les arcades dentaires sont en U et les canines sont très développées. Evolution de ces deux critères au sein de la lignée humaine : AUSTRALOPITHEQUE Homo habilis Homo erectus Homo neanderthalensis Homo sapiens sapiens Dates approximatives -5 à -1,5 Ma -3 à 1,5 Ma -2 à -0,15 Ma -120000 à -35000-150000 à actuel Locomotion Bipédie imparfaite Bipédie améliorée Stature voûtée Bipédie parfaite Stature voûtée Volume cérébral 300 à 400 cm3 600 à 800 cm3 800 à 1200 1600 cm3 1400 cm3 cm3 Crête sagittale +++ +/- - - - Arcades zygomatiques +++ + + - - Bourrelets susorbitaires +++ +/- +/- ++ - Prognathisme +++ + + +/- - Angle facial 45 52 60 65 80
8. Placez l'homme dans la classification animale en présentant pour chaque groupe un des caractères dérivés pris en compte. La place de l Homme dans la classification : L Homme = une seule espèce (6milliards d individus) : Homo sapiens sapiens L Homme est un eucaryote, un Vertébré, un amniote, un mammifère, un primate, un hominoïde et un homininé. Eucaryote Vertébré Amniote Mammifère Primate Hominoïde hominidés Homininés (lignée humaine) Cellule avec vrai noyau Squelette interne d os et présentant une colonne vertébrale Amnios : poche protégeant l embryon Poils, glandes mammaires Pouce opposable aux autres doigts, ongle plat, yeux frontaux Disparition de la queue, cerveau développé Bipédie imparfaite Bipédie