Sciences de la Vie et de la Terre Classe de Terminale S Thème 1A : Génétique et éolution Chapitre 4 : Un regard sur l éolution de l Homme FICHE METHODE : CONSTRUIRE, LIRE ET EXPLOITER UN ARBRE PHYLOGENETIQUE I/ Construire un arbre phylogénétique Etape 1 : Construire une matrice taxons / caractères Les espèces choisies doient être comparées sur la base de caractères dériés choisis par les scientifiques. Pour construire la matrice des caractères, on définit deux états du caractère étudié qui peuent être par exemple la présence ou l absence du caractère dérié. Les deux états peuent être des morphologies différentes pour un même organe, par exemple, la présence d ongles ou de griffes au bout des doigts. Dans ce dernier cas on doit définir quel est l état dérié et celui qui est ancestral. Tableau de quelques caractères chez six espèces de mammifères Narines Orbites Queue Rhinarium Terminaison poils (truffe) des doigts Homme Rapprochées Fermées Absente Absent Ongles Présents Babouin Rapprochées Fermées Présente Absent Ongles Présents Bonobo Rapprochées Fermées Absente Absent Ongles Présents Indri Ecartées Ouertes Présente Présent Ongles Présents Oreillard Ecartées Ouertes Présente Présent Griffes Présents Tarsier Ecartées ouertes présente Absent Ongles Présents Les états dériés des caractères apparaissent en gras et souligné. Des caractères moléculaires peuent être également utilisés, dans ce cas on compare les séquences moléculaires afin d identifier un nombre ou pourcentage de différences ou de points communs entre elles. Etape 2 : Regrouper les espèces proches Les espèces sont regroupées sur la base du partage de caractères dériés. Les espèces les plus proches sont celles qui partagent le plus grand nombre de caractères dériés. A partir de la matrice taxons / caractères nous pouons regrouper le bonobo et l Homme car ils partagent l état dérié pour tous les caractères obserés. L espèce la plus proche de ces deux dernières est le babouin, qui possède les mêmes caractères dériés que le bonobo et l Homme mais possède une queue, caractère ancestral. On peut donc construire un groupe qui contient le bonobo, l Homme et le babouin. L espèce la plus proche du groupe identifié précédemment est le tarsier, car il partage trois caractères dériés aec le bonobo, l Homme et le babouin. L espèce la plus proche des espèces citées précédemment est l Indri et la plus éloignée est l oreillard car cette espèce partage le moins de caractères dériés aec les autres espèces. Etape 3 : Construire l arbre Ecrire le nom des espèces les plus proches les uns à côté des autres (bonobo et Homme), puis les relier par deux branches qui conergent en un nœud qui représentera l ancêtre commun à ces deux espèces. Ecrire ensuite d un côté ou de l autre le nom de l espèce la plus proche du groupe formé (babouin) et la relier au précédent groupe par une branche plus longue se terminant par un nœud qui identifiera l ancêtre commun aux trois espèces. 1
Continuer selon la même démarche aec les autres espèces du tableau. Etape 4 : Placer les innoations éoluties sur l arbre Les innoations éoluties correspondent à l apparition d un noueau caractère dérié. Elles doient apparaître sur l arbre sur la branche commune à toutes les espèces qui partagent le même état dérié du caractère. Par exemple, l absence de queue est un caractère dérié commun à l Homme et au bonobo ; il sera placé sur la branche commune à ces deux espèces aant l embranchement aec le babouin. Remarque : il y a deux possibilités pour l ordre des apparitions des innoations éoluties «narines rapprochées» et «orbites fermées» ; une seul des possibilités a été représentée ici. Etape 5 : Placer les ancêtres communs hypothétiques Les ancêtres communs sont situés aux nœuds de l arbre. L ancêtre commun à deux espèces est situé à l embranchement qui conduit aux eux espèces. Par exemple, l ancêtre commun au bonobo et à l Indri se situe au nieau du point rouge. Les autres ancêtres communs sont représentés par des points oranges. Remarques : les fossiles ne sont pas des ancêtres communs, il faut les traiter comme les espèces actuelles. Les résultats obtenus peuent arier en fonction des caractères pris en compte ou des fossiles considérés. 2
II/ Lire un arbre phylogénétique, c est préciser les parentés en les justifiant Un arbre phylogénétique est établi en appliquant le principe de la cladistique qui permet des regroupements (donc des parentés) sur le partage d'états dériés des caractères. Donner les caractéristiques des derniers ancêtres communs Le dernier ancêtre commun se situe toujours à un nœud. Ses caractéristiques sont les innoations génétiques apparues chez ses ancêtres. Le dernier ancêtre commun se situe toujours à un nœud. Ses caractéristiques sont les innoations génétiques apparus chez ses ancêtres. Situer le dernier ancêtre commun au saki et à la salamandre et en précisant les caractéristiques Les seules informations fournies par cet arbre concernant le dernier ancêtre commun au saki et à la salamandre est qu il possédait des mâchoires et des doigts. Définir des groupes monophylétiques Un groupe monophylétique, ou clade, réunit tous les organismes, actuels et fossiles, qui partagent une même innoation éolutie et l'ancêtre commun chez qui cette innoation est apparue. 3
Saoir dire si un arbre est alable ou non Deux arbres, établis à partir de la même matrice, peuent être justes tout en présentant un aspect différent (on peut effectuer une libre rotation des branches à chaque nœud, sans changer la signification de l'arbre) 4
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La place des fossiles dans un arbre phylogénétique 6