1.2 Taxinomie et diversité SBI 3U p. 10-25
Introduction à la taxinomie Taxinomie = science de la classification Unité de la classification = espèce Actuellement ~ 1,5 millions d'espèces connues Il y en aurait en tout entre 10 et 40 millions Dès le XVIIe siècle on a senti le besoin de "classer" les espèces, de les regrouper en fonction de certains critères
Carl von Linné (1707 1778) Naturaliste suédois qui a établi le système de classification encore utilisé aujourd'hui. Dans le système de Linné, les organismes vivants sont regroupés en catégories de plus en plus vastes imbriquées les unes dans les autres. Linné regroupait les organismes en fonction de leurs ressemblances anatomiques. Aujourd hui, on tente de regrouper dans les mêmes catégories les organismes qui ont une origine évolutive commune.
La hiérarchie des groupes Chaque catégorie = Taxon Afin de bien marquer les différents degrés de ressemblance, les scientifiques ont subdivié chaque règne en une série de catégories de plus en plus réduites.
La hiérarchie des groupes Plusieurs genres semblables forment une famille Plusieurs familles semblables forment un ordre Plusieurs ordres semblables forment une classe Plusieurs classes semblables forment un embranchement Plusieurs embranchements semblables forment un règne
Taxon Exemple Organismes compris dans le taxon Règne Animaux Abeille, requin, cheval, huître, grenouille, chien, couguar, lynx du Canada, lynx roux Embranchement Cordés Requin, cheval, grenouille, chien, couguar, lynx du Canada, lynx roux Classe Mammifères Cheval, chien, couguar, lynx du Canada, lynx roux Ordre Carnivores Chien, couguar, lynx du Canada, lynx roux Famille Félidés Couguar, lynx du Canada, lynx roux Genre Lynx Lynx du Canada, lynx roux Espèce Lynx canadensis Lynx du Canada Espèce Lynx rufus Lynx roux
Règne Embranchement (ou phylum) Classe Ordre Famille On peut aussi ajouter des sous-catégories. Ex. Super-classe, sous-classe, sousembranchement, etc. Genre Espèce Chaque espèce est nommée en utilisant le nom de son genre et le nom de l espèce proprement dite = nomenclature binômiale
Règne Animal Embranchement des Chordés Classe des Oiseaux Ordre des Passériformes Famille des Turdidés Genre Turdus Merle d'amérique L'espèce à laquelle appartient l organisme est nommée en combinant le nom du genre et le nom de l'espèce proprement dite. Espèce : Turdus migratorius
Règne Végétaux Embranchement des Trachéophytes Classe des Angiospermes Ordre des Térébinthales Famille des Acéracés Genre Acer Espèce : Acer saccharum Érable à sucre
Règne Animal Embranchement des Chordés Classe des Mammifères Ordre des Primates Famille des Hominidés Genre Homo Espèce : Homo sapiens
La nomenclature binomiale Dans le système de Linné, chaque espèce est désignée par le nom les deux derniers taxons : Genre et Espèce S'écrit en italique (ou souligné) Genre avec Majuscule espèce avec minuscule Canis lupus = loup Ex. Canis latrons = coyote Canis domesticus = chien Le fait que le loup, le coyote et le chien portent le nom Canis indique qu ils appartiennent au même genre et qu ils se ressemblent beaucoup. Felis domesticus = chat Ursus americanus = ours
Si l'espèce a déjà été mentionnée dans l'article, on peut écrire seulement l'initiale du genre. Ex. C. lupus H. sapiens U. americanus Si on peut identifier le genre, mais pas l'espèce précise, ou si on veut parler du genre en général, on peut écrire : Genre sp. Ex. Canis sp. Ursus sp.
Homo sapiens Homo = nom de genre Signifie «homme» sapiens = nom d espèce Signifie: intelligent, sage, raisonnable ou encore prudent. Parmi les Hominidés actuels, il se distingue d un point de vue physiologique par sa bipédie, son cerveau plus volumineux et son système pileux moins développé Identifié par Linné (1758)
La subdivision des règnes Il existe plusieurs subdivisions dans un Règne. Le cheval ressemble plus au chien qu au requin (le cheval et le chien sont des mammifères; le requin est un poisson). Le cheval ressemble plus au requin qu à l huître (le cheval et le requin sont des vertébrés; l huître est un invertébré).
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Diversité des organismes vivants Les espèces sont différentes entre elles. Cependant, on trouve aussi des différences entre les individus d une même espèce (p. ex., l humain). La diversité vient : des mutations génétiques; de la combinaison de chromosomes lors de la méiose; de la sélection naturelle.
La sélection naturelle Cette théorie correspond à un tri des individus les plus aptes à survivre ou à se reproduire, quelle que soit la raison pour laquelle ils possèdent une telle aptitude. Elle repose sur 3 principes. 1. Principe de variation : les individus diffèrent les uns des autres. 2. Principe d adaptation : les individus les plus adaptés au milieu survivent et se reproduisent davantage. 3. Principe d hérédité : les caractéristiques avantageuses doivent être héréditaires.
Le degré de parenté Afin de savoir si certaines espèces ont des liens de parenté, on vérifie : l anatomie; l embryologie; la biochimie; l ADN.
Anatomie : la disposition des structures osseuses Par exemple, la plupart des scientifiques pensent que les oiseaux sont descendants des dinosaures. Les structures biologiques qui ont la même origine évolutive sont dites homologues. Les organes devenus inutiles ou peu utiles, mais qui sont encore présents sont appelés organes vestigiaux (p. ex., les muscles des oreilles, le coccyx, l appendice, le mécanisme de la chair de poule ).
Structures homologues des membres antérieurs des Mammifères Baleine Chauve-souris Cheval Humain Différents groupes de vertébrés possèdent des os similaires, ce qui laisse croire qu ils ont le même ancêtre.
Structures homologues des membres antérieurs des Mammifères
Embryologie : la comparaison des êtres vivants aux premiers stades du développement embryonnaire Poisson Oiseau Porc Homme http://www.pbs.org/wgbh/nova/odyssey/clips/ Ainsi, on peut découvrir entre des espèces des relations impossibles à observer chez des organismes adultes.
Biochimie : l étude de la composition des protéines. Les protéines qui forment un organisme sont déterminées par les gènes. Ainsi, on peut déceler les ressemblances et les différences génétiques entre des organismes en comparant la séquence d acides aminés. Plus la séquence est rapprochée, plus les organismes ont un lien de parenté.
Comparaison d une protéine présente chez plusieurs vertébrés
La biochimie : un exemple concret On pensait autrefois que le cobaye (à gauche) était un rongeur, comme la souris (à droite). Les résultats des études moléculaires ont cependant obligé les scientifiques à placer le cobaye dans un taxon propre.
La biochimie : un exemple concret La limule (à droite) est plus étroitement apparenté aux araignées modernes et à un animal disparu appelé trilobite (à gauche) qu aux crabes.
L analyse de l ADN : le prélèvement des échantillons d ADN. L analyse de l ADN est une méthode qui consiste à séparer les brins, puis à mêler un brin d un échantillon avec un brin de l autre.
L ADN : un exemple concret Macaque 93% Être humain 98% Chimpanzé Chez l être humain et le macaque, 93% des gènes sont les mêmes. Dans le cas de l humain et du chimpanzé, 98% des gènes sont les mêmes.
La phylogénie Placer les espèces dans divers taxons, c est émettre une hypothèse sur l évolution des organismes en se basant sur : un ancêtre commun; le caractère de l ancêtre et les nouveaux caractères dérivés de l évolution. L étude de la phylogénie nous permet : d étudier la transmission de maladie chez divers espèces; de répondre à des grandes questions sur l évolution et l extinction de certaines espèces. On représente l évolution à l aide d un arbre phylogénétique.
Un arbre phylogénétique Cet arbre phylogénétique représente les relations entre diverses espèces de mammifères herbivores
Ces espèces sont différentes, mais elles se ressemblent. Quels sont leurs liens de parenté? Raton laveur Petit panda Ours Panda
Cet arbre phylogénétique représente les liens de parenté entre les pandas, les ours et le raton laveur.
Le cladogramme C est un diagramme ramifié semblable à un arbre phylogénétique. Cependant, on l utilise afin de vérifier des hypothèses opposées.
Exemple 1 Les espèces A, B, C et D descendent toutes d un même ancêtre, Y. Elles en ont toutes hérité certains caractères primitifs. Plus tard, au point 3, une des espèces s est divisée en deux nouvelles espèces, C et D. Ces espèces ont en commun un ensemble de caractères dérivés. A B C D Plus tard, au point 2, une des espèces s est divisée en deux nouvelles espèces, A et B. Ces espèces ont en commun un ensemble de caractères dérivés. 2 3 1 Y À l origine, l espèce ancestrale Y s est divisée en deux espèces au point 1. Chaque espèces fille présente des caractères dérivés particuliers qui les distinguent l une de l autre.
Exemple 2 L M N 2 1 X La position des espèces et des branches de ce cladogramme montre que : les trois espèces ont le même ancêtre; l espèce L a divergé la première au point 1; les espèces M et N ont divergé au point 2; les espèces M et N sont les plus étroitement apparentées
Une comparaison de caractères communs chez trois organismes vivants Organismes Nombre de doigts Caractères comparés Nombre d os de la mâchoire inférieure Présence d une queue Grenouille 5 Plus de 1 Non Cheval 1 1 Oui Humain 5 1 Non
Le cladogramme à l aide du codage Caractères analysés Code Organisme Nombre de doigts Cinq 0 Grenouille, humain Nombre d os de la mâchoire inférieure Présence d une queue Un 1 Cheval Plusieurs 0 Grenouille Un seul 1 Cheval, humain Présence 0 Cheval Absence 1 Grenouille, humain Ainsi, la grenouille obtient le code 001, le cheval 110 et l humain 011.
Le cladogramme suivant tient compte du nombre d organismes analysés. À chaque embranchement, on inscrit le nom d un organisme et son code. Ensuite, on note le nombre de modifications nécessaires pour passer d un code à l autre
Cladogramme A Cheval 110 Grenouille 001 Homme 011 0 001 1 2 000 1
Cladogramme B Grenouille 001 Homme 011 Cheval 110 1 010 1 1 000 1
Cladogramme C Homme 011 Grenouille 001 Cheval 110 1 000 2 2 000 0
Résumé... On retient toujours le ou les cladogrammes qui présentent le moins de modificatins. Les cladogrammes A et B comprennent un total de quatre modifications. Le cladogramme C en contient cinq. Donc, on retiendra les cladogrammes A et B puisqu ils présentent le moins de modifications.
1a. Corps en forme d étoile avec plusieurs bras...2 1b. Corps pas en forme d étoile... 4 2a. Nombre de bras égal à 5........3 2b. Nombre de bras supérieur à 5.........Soleil 3a. Longueur des bras moins de 3 fois la largeur du disque central.astérie 3b. Longueur des bras plus de 3 fois la largeur du disque central Ophiure 4a. Corps recouvert d épines pointues....oursin 4b. Corps non-recouvert d épines pointues......5 5a. Corps allongé...holothurie 5b. Corps en forme de disque aplati...clypéastre
Clypéastre Ophiure Holothurie Astérie Oursin Soleil
Devoirs p. 15 (1, 2, 3, 4) p. 18 (1, 3, 6, 7, 8, 10) p. 21 (8, 9, 11, 12) p. 25 (1, 3, 5, 6, 7)