1
Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)

• Cours 7
• Évolution selon Darwin
• Macroévolution et systématique

Bernadette Féry et Alexandre Barette Automne
2004 - Version corrigée
2

• Qu'est-ce que l'évolution ? (Deux définitions)
• Comment expliquait-on le monde avant l'époque de
  Darwin (et Wallace) ?
• (Le contexte historique afin de comprendre
  l'aspect révolutionnaire de l'idée même de
  l'évolution)
• Les premières théories explicatives de
  l'évolution
• (Le lamarckisme et le darwinisme)
• Quelques subtilités de la sélection naturelle
• La sélection naturelle en action
• Les preuves signes de lévolution
• Les fossiles et leur datation

3

• Qu'est-ce que l'évolution ?

L'évolution c'est la résultante des divers
processus qui transforment les formes primitives
de vie en la stupéfiante diversité qui la
caractérise de nos jours.
L'évolution c'est la transformation des êtres
vivants avec le temps, engendrant ainsi
lapparition de nouvelles espèces et la
disparition des anciennes.
4

• Comment expliquait-on le monde avant l'époque de
  Darwin et Wallace ?

Lidéalisme ou essentialisme Léchelle de la
nature Le créationnisme Le naturalisme (théologie
naturelle) Le catastrophisme Le
gradualisme Luniformitarisme
5

• Lidéalisme ou essentialisme

Platon (400 av. J.-C.) Pose l'existence de 2
mondes (dualisme platonicien) un monde réel,
idéal et éternel et un monde illusoire et
imparfait, perçu par les sens. Chaque individu
dune espèce est une copie imparfaite d un
modèle parfait et immuable appartenant au monde
des idées.
http//mper.chez.tiscali.fr/auteurs/Platon.html
Conception du monde où l'évolution est impossible
puisque tout est parfait !
6

• L'échelle de la nature

Aristote (400 av. J.-C.) (Disciple de
Platon) Ne reprend pas le dualisme platonicien
mais les espèces sont éternelles. S'attache à
classer les formes de vie selon une échelle de
complexité croissante. Chaque forme de vie occupe
un rang et tous les rangs sont occupés.
http//www.infoscience.fr/histoire/portrait/aristo
te.html
Dans cette vision du monde qui a dominé la pensée
judéo-chrétienne jusquau XIXe siècle, les
espèces sont permanentes, parfaites, et
n'évoluent pas.
7

• Le créationnisme

Récit de la création dans l'Ancien
Testament (Mythes bibliques) Dieu a créé les
espèces de manière individuelle et définitive, en
6 jours.
http//www.fortunecity.com/victorian/dadd/342/
Les espèces sont définitives et n'évoluent
pas.
8
Diapositive extraite d'un diaporama sur
l'évolution de l'Université Laval
James Ussher (1580-1655) Pasteur anglican et
primat d Irlande 1650     Annales veteris
testamenti, a prima mundi origene
deducti  (Annales de l Ancien Testament,
retracées depuis l origine du monde)
Dieu a créé le monde le dimanche 23 octobre 4004
av. J-C, à midi
Vision fixiste du monde inspirée de la Bible par
opposition à la vision transformiste qui se
développera au XIXe
9

• Le naturalisme ou théologie naturelle

Théorie à laquelle se rattachent la plupart des
naturalistes européens et américains des années
1700 Chaque espèce est parfaitement adaptée à
son milieu. (Perfection de la création.) Son
principal objectif Classer les espèces afin de
révéler les degrés de léchelle le long de
laquelle Dieu a disposé la vie (pour révéler la
gloire de Dieu et comprendre ses desseins).
Pas de place pour lévolution dans cette vision
du monde !
Cest en ce sens que Carl von Linné a développé
le système taxinomique (système de classification
des espèces). Encore en usage aujourdhui.
10

• Le catastrophisme

Georges Cuvier (1769-1832) Père de la
paléontologie.
Paléontologie Science qui étudie les fossiles
(les êtres vivants ayant existé au cours des
temps géologiques).
http//www.academie-francaise.fr/immortels/base/ac
ademiciens/fiche.asp?param341
11

• Les fossiles sont les vestiges ou les empreintes
  d'organismes anciens conservés dans la roche

Campbell 422 (1eéd. Française) Figure
20.4 Campbell 467 (2eéd. Française) Figure
22.2
12

• La plupart des fossiles se retrouvent dans les
  roches sédimentaires

Campbell 423 (1eéd. Française) Figure
20.5 Campbell 467 (2eéd. Française) Figure
22.3
Voyez les 4 strates sédimentaires pointées.
13

• Stratification de la roche sédimentaire dans le
  Grand Canyon

Campbell 423 (1eéd. Française) Figure
20.5 Campbell 468 (2eéd. Française) Figure
22.4
14

• Cuvier a étudié les strates sédimentaires du
  bassin parisien

Cuvier croyait que les espèces avaient été créées
dès le début des temps et quelles étaient fixes
et immuables (fixité des espèces). Il
s'attendait donc à retrouver des fossiles de
toutes les espèces actuelles, ce dans toutes les
strates sédimentaires. Ce ne fut pas le cas ! Il
constata des faits contradictoires.
15

• Les observations géologiques notées par Cuvier

Les fossiles récents ressemblent aux espèces
actuelles
Plus on descend dans les strates plus les
fossiles sont différents des espèces actuelles
Dans certaines strates il n'y a pas de fossiles
16
Ces archives géologiques montraient de toute
évidence que la flore et la faune de la terre
avaient changé au cours du temps.
Cuvier ne croyant pas à lévolution des espèces.
Il proposa la théorie du catastrophisme pour
expliquer ces bizarreries !
Des catastrophes (sécheresses, inondations )
auraient entraîné lextinction despèces et le
repeuplement par la suite despèces périphériques
à la zone sinistrée.
17

• Le gradualisme

James Hutton (1726-1797) (Un géologue) La terre
change profondément suite à laccumulation de
petits changements qui se produisent de façon
lente mais continuelle. Exemple Les canyons ont
été creusés lentement par laction ininterrompue
des fleuves.
http//www.usgs.gov/museum/575005.html
Dans cette vision, on progresse vers la notion
d'évolution !
18

• Luniformitarisme

Charles Lyell (1797-1875) (Un géologue) Sappuie
sur le gradualisme de Hutton. Non seulement la
terre change profondément suite à laccumulation
de petits changements sur de longues périodes de
temps, mais les changements géologiques
séquilibrent avec le temps.
http//www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvri
r/06_pionniers/03a.htm
Lyell affirmait que les formations rocheuses
apparaissaient lentement, se transformaient puis
disparaissaient par lérosion. Comme tous les
scientifiques de son temps, Lyell pensait que les
espèces sont immuables dans leurs
caractéristiques anatomiques et physiologiques.
Mais il estimait que si les conditions du milieu
changeaient, il était possible que les espèces
devenues inadaptées périssent, comme le ferait
une espèce normalement adaptée à un climat
tempéré et humide, soumise à un climat chaud et
sec.
D'une certaine manière, Lyell était
évolutionniste.
19

• Les premières théories explicatives de l'évolution

Le lamarckisme Le darwinisme (wallanisme)
20

• Le lamarkisme

Jean-Baptiste de Monet (1744-1829) Chevalier
de Lamarck Naturaliste français. Responsable des
collections d'invertébrés au musée d'histoire
naturelle de Paris. Le premier à affirmer
publiquement le concept d'évolution des espèces
et à élaborer un modèle pour l'expliquer. Publie
en 1809 Philosophie zoologique.
http//www.biol.unipr.it/aai/galleria/lamarck.gif
En comparant les espèces actuelles aux formes
fossiles, il crut déceler des lignées (séries
chronologiques de fossiles menant aux espèces
modernes).
21

• Un résumé de la théorie de Lamarck

Lamarck déclare que l'évolution existe. Les
organismes se transforment mus par un besoin
intérieur à atteindre des formes de plus en plus
complexes et parfaitement adaptées à leur milieu.
Ce naturaliste croyait que le milieu engendrait
des besoins. Ces besoins entraînaient le
développement des organes utilisés ou la
régression des organes non utilisés dans le but
de s'adapter au milieu.
22

• Un résumé de la théorie de Lamarck

Le mécanisme explicatif de l'évolution selon
Lamarck la modification des organes par leur
usage et la transmission de ces modifications aux
descendants
1) L'usage et le non-usage Usage dun organe ?
développement de lorgane. Non usage dun organe
? atrophie de l'organe. Le gros bras du
forgeron, le cou de la girafe, les pattes perdues
des serpents 2) L'hérédité des caractères
acquis Les caractères, acquis par lusage ou le
non usage, se transmettent aux descendants. ?
L'espèce se transforme graduellement.
Les naturalistes de l'époque croyaient tous à
l'hérédité des caractères acquis, même Darwin !
23
Évolution du cou de la girafe selon Lamarck

• Ancêtre à cou court mange les feuilles des
  arbres.
• Fait des efforts pour atteindre les feuilles les
  plus hautes.
• Lanimal étire le cou et les pattes.
• Ces organes sallongent.
• Lallongement se transmet de façon imperceptible
  aux descendants.

24

• Bilan du travail de Lamarck

• 1) Il ne réussit pas à convaincre ses
  contemporains que l'évolution des organismes est
  possible.
• (Ridiculisé par Cuvier sur lhérédité des
  caractères acquis)
• 2) Il a clairement reconnu que lévolution
  constitue la meilleure explication des archives
  géologiques et de la diversité biologique.
• 3) Il a clairement reconnu que la terre était
  très ancienne, beaucoup plus que les 6000 ans de
  la croyance populaire de lépoque.
• 4) Il a clairement reconnu que ladaptation
  était un important produit de lévolution.

25

• Le darwinisme

Charles Darwin (1809-1882) Naturaliste
anglais. Études en médecine (quil abandonne)
puis en théologie et en sciences naturelles. À 22
ans (1831), il sembarque comme naturaliste sur
le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de
lAmérique du Sud et de lArchipel des
Galápagos. De retour de voyage il réfléchit sur
ses observations, publie des ouvrages et conçoit
sa théorie de l'évolution. Publication de sa
théorie de l'évolution en 1859 De l'origine des
espèces.
Lire sa biographie http//www.hominides.com/html/d
ossiers/charles_darwin.html
Lire son livre http//lirenligne.free.fr/livre.php
?livre_id20
26
Les déterminants majeurs ayant conduit Darwin à
concevoir sa théorie de l'évolution

• Les observations quil a faites au cours de son
  voyage sur le Beagle.

Durant le voyage, Charles Darwin étudie la
géologie des îles et des continents abordés, mais
il va surtout collectionner les spécimens et les
fossiles des espèces quil va rencontrer.
Départ et arrivée
Darwin a passé 5 semaines dans les îles Galápagos
Campbell 425 (1eéd. Française) Figure
20.5 Campbell 469 (2eéd. Française) Figure
22.5
27
1) Il constata les nombreuses adaptations des
végétaux et des animaux à leurs milieux
(adaptations à la jungle, à la pampa argentine,
etc.).
2) Il observa que les espèces géographiquement
proches se ressemblent davantage que les espèces
plus éloignées, tout habitat confondu. Par
exemple, les animaux et les végétaux vivant dans
les régions tempérées de l'Amérique du Sud
ressemblent plus à celles des régions tropicales
de ce continent qu'à celles des espèces des
régions tempérées d'Europe.
28

• 3) Il observa les ressemblances entre certaines
  espèces éteintes, dont il trouve les restes (des
  fossiles) dans les grandes plaines de l'Amérique
  du Sud, et des espèces qui y vivent encore.
• Exemples
• Un de ses fossiles (1832) présentant une carapace
  et une forme semblables à celles du tatou actuel,
  si ce n'est qu'il devait être beaucoup plus
  grand.
• Un fossile ressemblant au paresseux.
• Un autre fossile ressemblant au fourmilier.
• Ces observations suggèrent que les espèces ayant
  vécu autrefois dans la pampa argentine sont les
  ancêtres de celles qui la peuplent actuellement.

29

• Il remarqua que la plupart des espèces vivant sur
  les îles Galápagos (à 960 km du continent) ne se
  trouvent nulle part ailleurs bien qu'elles
  ressemblent à celles vivant sur le continent
  sud-américain.
• Comme si l'archipel avait été colonisé par des
  plantes et des animaux qui s'étaient écartés du
  continent puis diversifiés dans les îles.

30
Archipel des Galápagos (province de l'Équateur),
à environ 960 km à louest de lAmérique
latine 13 grandes îles, 17 petites îles et
nombreux îlots nés d'éruptions volcaniques Pendant
des millions dannées, leur isolement
géographique a permis le développement dune
faune et dune flore particulières des tortues
géantes, des otaries des Galápagos, des cormorans
incapables de voler, des iguanes marins, les
fameux pinsons de Darwin et de nombreuses plantes
comme les scalesias.
http//www.galapagos-ch.org/francais/galapagos.htm
l
31
Darwin s'intéressa particulièrement à 13 espèces
de pinsons. Chacune de ces espèces vivait dans
une île particulière et avait un bec différent
adapté à son régime alimentaire (insectivore,
végétarien, ou à la fois granivore et
insectivore), tout en étant proche d'un type de
pinson sud-américain. Darwin émit l'hypothèse
que tous ces oiseaux descendaient d'une petite
colonie de pinsons continentale qui, il y a des
millions d'années, avait gagné, on ne sait
comment, cet endroit perdu du monde avant
d'évoluer d'une façon divergente.
http//www.astrosurf.com/lombry/bioastro-evolsysvi
vants2.htm
Campbell 426 (1eéd. Française) Figure
20.7 Campbell 471 (2eéd. Française) Figure
22.6
32

• La lecture du livre de Lyell Principes de
  géologie pendant qu'il était à bord du Beagle.
• La géologie de la terre de même que sa flore et
  sa faune changent graduellement avec le temps.

La lecture du livre de Malthus Essai sur les
populations Toute population s'accroît plus vite
que les ressources du milieu (lutte pour la
survie).
33
La formulation de sa théorie et ses hésitations

• De retour de voyage il comprit que la formation
  de nouvelles espèces et l'adaptation au milieu
  sont des processus étroitement reliés.
• Au début des années 1840, il formula les points
  principaux de sa théorie de l'évolution par la
  sélection naturelle mais ne publia pas ses
  travaux.
• En 1844 il rédigea un long essai sur l'origine
  des espèces et la sélection naturelle.
• Il en retarda la publication car il comprenait le
  caractère subversif de ses découvertes et eut
  peur des réactions. (Certains voulurent le
  pendre.)
• En 1858, il reçut le manuscrit d'Alfred Wallace
  qui formulait la même théorie que lui.Darwin
  va-t-il perdre l'antériorité de sa découverte ?
  NON
• Juillet 1858 Lyell et lun de ses collègues
  présentèrent des extraits de l'essai inédit de
  Darwin (de 1844) de même que le manuscrit de
  Wallace à la société linnéenne de Londres.
• La plus grande part de la découverte revient à
  Darwin car sa théorie date de 15 ans avant celle
  de Wallace (en preuve, ses carnets de voyage) et
  est étayée avec infiniment plus de détails (fruit
  dun quart de siècle dobservations).
• 1858 Publication officielle de la théorie
  (cosignée Darwin-Wallace).
• 1859 Publication du livre de Darwin  De
  l'origine des espèces par sélection naturelle .
• Dix ans plus tard, la plupart des biologistes
  adhéraient à la théorie de l'évolution.

34
Alfred Wallace est arrivé aux mêmes conclusions
que Darwin

• Alfred Wallace (1823-1913)
• Naturaliste anglais.
• Même cheminement que Darwin (voyage aux Indes
  orientales et lecture des mêmes livres).
• Rédige en trois jours un manuscrit dans lequel il
  présente la même théorie que Darwin.

http//ewolucja.org/d7/d7a3.html
Lire sa biographie http//www.fundp.ac.be/bioscope
/1876_wallace/wallace.html
35

• Un résumé de la théorie de Darwin

Darwin déclare que l'évolution existe. Les
organismes ont une descendance modifiée. Selon
lui, la vie se distingue par son unité parce que
tous les organismes dérivent d'un prototype
ancestral ayant vécu dans un lointain passé mais
aussi par sa diversité car, au fil du temps, les
descendants de cet organisme primordial ont
accumulé diverses modifications pour s'adapter à
différents habitats.
36
Darwin sest aidé de la classification de Linné
pour étayer illustrer cette descendance modifiée
Campbell 472 (2eéd. Française) Figure 22.7
37
Les humains et les singes partagent beaucoup de
caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre
commun qui a divergé relativement récemment.
http//www.lifesci.utexas.edu/faculty/sjasper/imag
es/
38

• Le mécanisme explicatif de l'évolution selon
  Darwin la sélection naturelle

1) Il y a des variations entre les individus à
chaque génération, les descendants diffèrent de
leurs parents et diffèrent entre eux. Nous ne
sommes pas tous égaux.
La coccinelle asiatique Campbell 255 (1eéd.
Française) Figure 12.11 Campbell 473 (2eéd.
Française) Figure 22.9
39
2) La descendance dune espèce est beaucoup trop
nombreuse pour les ressources du milieu. Il ny a
pas de place pour tout le monde. (Idée tirée de
Malthus)
Sans limitation, une population saccroît de
façon exponentielle.
Les ressources naturelles limitées empêchent les
populations de s'accroître indéfiniment.
Un couple d'éléphants engendre 19 millions
dindividus en 750 ans. Une morue peut pondre
plus de 6 millions d œufs.
Une vesse-de-Loup libère des millions de
spores Campbell 472 (2eéd. Française) Figure
22.8
40

• 3) Dans la lutte pour l'existence, la survie
  n'est pas laissée au hasard. Les individus qui
  présentent les meilleures variations par rapport
  au milieu sont favorisés et engendrent plus de
  descendants que les moins aptes.
• La population se modifie graduellement au fur et
  à mesure que les caractères favorables
  s'accumulent au fil des générations.
• C'est cela l'évolution.

41
Comment Darwin aurait-il expliqué lallongement
du cou de la girafe?

• Les Girafes se nourrissent des feuilles des
  arbres.
• Si la nourriture est rare, les plus grands (cou
  et pattes) ont plus de chances de survivre, de se
  reproduire et de transmettre à leurs descendants
  leur grande taille.

• De génération en génération, il y a une SÉLECTION
  des plus grands.
• Avec le temps, il y a une tendance à
  lallongement du cou et des pattes dans la
  population.

42
Darwin sest aidé de la sélection artificielle
(dans l'élevage et la culture) pour illustrer la
puissance de la sélection naturelle en tant que
force évolutive
Les plantes et les animaux que nous cultivons et
que nous élevons n'ont souvent que peu de
ressemblances avec leurs ancêtres sauvages.
Campbell 428 (1eéd. Française) Figure
20.9 Campbell 474 (2eéd. Française) Figure
22.11b
Les variétés de choux
Moutarde sauvage
43
Résumé des idées principales de Darwin
1) La sélection naturelle correspond donc à
linégalité des chances de reproduction. 2) La
sélection naturelle repose sur une interaction
entre le milieu et la variabilité propre aux
organismes composant une population. 3) La
sélection naturelle débouche sur l'adaptation des
populations à leur environnement.
La mante de Malaisie se confond avec une
fleur Campbell 473 (2eéd. Française) Figure
22.10
44

• Bilan du travail de Lamarck, Darwin et Wallace

1. Ils croyaient tous trois à lévolution et à
   ladaptation des organismes à leur milieu comme
   résultat de lévolution.
2. Lamarck expliquait l'évolution par la
   transmission des caractères acquis par l'usage ou
   le non usage. Il n'a pas convaincu ses
   contemporains de la réalité de l'évolution.
3. Darwin et Wallace expliquaient lévolution par la
   sélection naturelle des individus les plus aptes
   dans leur milieu. Ils ont convaincu leurs
   contemporains de la réalité de l'évolution mais
   leur mécanisme ne sera pas accepté à cette époque.

45

• Deux subtilités de la sélection naturelle

1. Ce ne sont pas les individus mais les populations
   qui évoluent.
2. Une adaptation apparue suite à un facteur
   sélectif peut devenir inutile voire nuisible si
   les facteurs environnementaux changent.

Population Groupe d'individus interféconds
appartenant à une espèce donnée et occupant une
même zone géographique.
46
Exemple montrant que cest la population qui
évolue Cas de la phalène du bouleau (Biston
betularia) le mélanisme industriel
Campbell 429 (1eéd. Française) Figure 20.10
Jusquen 1848 (Angleterre), tous les spécimens
connus sont de forme pâle.
Bon camouflage sur les troncs pâles couverts de
lichens
Durant la révolution industrielle, la campagne
anglaise sest couverte de suie et les lichens
sont morts. Les papillons pâles, devenus trop
visibles, ont été mangés par les oiseaux tandis
que les individus sombres, moins visibles, ont
survécu et ont transmis leurs gènes à leurs
descendants.
Campbell 429 (1eéd. Française) Figure 20.10
À la fin du XIXe siècle, 98 des individus sont
de forme mélanique.
Bon camouflage sur les troncs noircis et
dépourvus de lichens
La quantité de gènes mélaniques a augmenté
graduellement, dans la population, au cours des
générations successives. Les phalènes,
individuellement, nont pas évolué elles
nétaient que mangées ou non par les oiseaux.
47
Si les facteurs environnementaux changent, une
bonne adaptation peut devenir nuisible car elle
devient inadaptée

• Cas de la phalène du bouleau après la révolution
  industrielle
• Lorsque lAngleterre a cessé de brûler le
  charbon, la campagne anglaise sest nettoyée et
  les lichens sont réapparus sur les arbres.
• Les formes mélaniques, moins adaptées, se sont
  fait manger plus que les autres.
• La population a repris sa forme claire, une forme
  plus adaptée à son environnement.

48

• La sélection naturelle en action

L'évolution d'insectes résistants aux
insecticides.
Campbell 475 (2eéd. Française) Figure 22.12
49

• Des preuves de l'évolution

Les preuves de lévolution sont des faits
observables qui tendent à démontrer que les
organismes ont une ascendance commune et donc que
les organismes ont évolué à partir de formes
primitives.
1) L'homologie (anatomique, embryologique,
moléculaire) La ressemblance des caractères
entre les organismes et espèces, à cause de
leurs ancêtres communs. 2) La biogéographie Le
fait que les espèces proches géographiquement ont
tendance à se ressembler, peu importe leur
habitat. 3) Les archives géologiques L'ordre
chronologique des fossiles selon leur degré de
complexité, les lignées généalogiques et les
fossiles de transition.
50
1a) Homologie anatomique L'homologie anatomique
(anatomie comparée) permet d'établir des liens
entre les organismes dont la parenté est
relativement proche (dans un même taxon).
Campbell 433 (1eéd. Française) Figure
20.14 Campbell 477 (2eéd. Française) Figure
22.14
Les membres antérieurs des Vertébrés sont
construits selon le même plan.
Humérus
Radius
Cubitus
De telles structures qui ont la même origine
évolutive mais qui n'ont pas nécessairement les
mêmes fonctions sont qualifiées de structures
homologues.
51
Les organes vestigiaux, des structures homologues
atrophiées, témoignent de la disparition de la
fonction d'une structure qui devait remplir des
fonctions importantes chez les ancêtres qui les
possédaient.
Les organes vestigiaux de la baleine
Os de la hanche
Os de la cuisse
http//www.lemanlake.com/french/sciences_preuves_3
.htm
Cette baleine actuelle garde quelques vestiges
(os de la hanche et de la cuisse) de ses
lointains ancêtres terrestres et quadrupèdes. Ces
os immobiles ne sont en contact avec aucun autre
et ont perdu toute fonction locomotrice.
L'existence de ce bassin et de ce fémur
minuscules et rabougris chez les baleines ou chez
les serpents indique que ces animaux ont évolué à
partir d'ancêtres qui avaient des pattes.
Extrait du livre "Le Miroir du Monde" de Cyrille
Barrette
52
Les organes vestigiaux de l'humain
En connaissez-vous ?
53
Le cas particulier de lornithorynque
Bec comme un canard
Pattes palmées
http//www.lifesci.utexas.edu/faculty/sjasper/imag
es/
Étrange animal paraissant être à la croisée des
chemins menant aux reptiles, oiseaux et
mammifères ? Cest néanmoins inexact
lornithorynque a conservé les caractères
archaïques des premiers mammifères, issus
eux-mêmes de reptiles mammaliens. Le bec ne
dénote daucune parenté avec les oiseaux, cest
une adaptation secondaire.
54
Possède des caractères reptiliens Oviparité
(pond des œufs) Possède un cloaque (ouverture
commune pour les systèmes urinaire, digestif et
reproducteur) Possède des caractères mammaliens
Poils Allaitement des petits (mamelles sans
mamelon)
http//www.lifesci.utexas.edu/faculty/sjasper/imag
es/
55
Par opposition aux structures homologues, celles
qui n'ont pas la même origine évolutive mais qui
ont les mêmes fonctions sont qualifiées de
structures analogues.
56
1b) Homologie embryologique L'homologie
embryologique (embryologie comparée) permet
d'identifier des structures homologues difficiles
à repérer chez l'adulte. Les embryons des
vertébrés possèdent des sacs branchiaux qui se
développent en structures homologues ayant des
fonctions différentes.
Les sacs branchiaux se transforment en branchies
chez les poissons et en trompes d'Eustache chez
les humains et d'autres mammifères.
Pourquoi l'embryon humain a-t-il une queue ?
Humain
57
1c) Homologie moléculaire L'homologie
moléculaire permet d'établir des liens entre les
organismes dont la parenté est extrêmement
lointaine.

• L'étude des molécules montre de façon
  incontestable la parenté des êtres vivants.
• Les vivants ont tous le même code génétique (ou
  presque).
• Plus les espèces sont proches, plus leurs
  protéines se ressemblent.

Campbell 477 (2eéd. Française) Tableau 22.1
58
1d) Homologie et taxinomie Les homologies
donnent une image en miroir de la hiérarchie
taxinomique. Il n'y aurait pas de hiérarchie si
les espèces s'étaient développées indépendamment
les unes des autres.
Ancêtre commun des mycètes et des animaux
Ancêtre commun des plantes, des mycètes et des
animaux
Campbell 602 (2eéd. Française) Figure 26.8
59
2) La biogéographie La répartition géographique
des espèces montre qu'elles évoluent à partir
d'ancêtres communs.
Les espèces issues d'une espèce souche habitent
généralement la même région géographique que
leurs ancêtres c'est pourquoi les faunes de
l'Amérique du Sud, de l'Afrique du Sud ou de
l'Australie ne sont pas composées des mêmes
animaux, bien que ces régions jouissent à peu
près des mêmes climats. Simplement, elles ont été
colonisées au départ par des espèces ancestrales
différentes.
Les marsupiaux se retrouvent surtout en
Australie.
Les singes platyrrhiniens nexistent quen
Amérique du Sud
Les lémurs ne se retrouvent qu'à Madagascar.
60
Un autre exemple de biogéographie
Les îles Galápagos sont habitées de variétés
distinctes de tortues géantes bien qu'elles se
ressemblent énormément car elles dérivent dun
ancêtre commun.
Les tortues des îles Galápagos ont différents
motifs de carapace.
http//chelono.free.fr/torturama/safari/Safari2.ht
ml
61
3) Les archives géologiques La succession des
formes fossiles correspond aux principaux
embranchements de la hiérarchie taxinomique.
D'après les preuves moléculaires, les procaryotes
sont les ancêtres de tous les êtres vivants. De
fait, les plus anciens fossiles connus sont des
procaryotes.
L'ordre d'apparition chronologique des
différentes classes de Vertébrés correspond au
principe de l'évolution dans lequel les espèces
dérivent les unes des autres tout en se
complexifiant.
Mammifères et oiseaux
Reptiliens
Amphibiens
Poissons
62
Il existe des fossiles de transition les formes
intermédiaires ou chaînons manquants. Ils relient
le présent au passé.
Basilosaurus, une baleine disparue avait des
pattes arrières contrairement aux baleines
actuelles.
Petite patte arrière de 0,5 m de long
Basilosaurus
Campbell 432 (1eéd. Française) Figure
20.13 Campbell 480 (2eéd. Française) Figure
22.17
63
Une série de fossiles témoigne des changements
qui se sont produits dans le crâne des Mammifères
à partir de leurs ancêtres reptiliens.
64
Des lignées généalogiques complètes ont été
retrouvées.

• À lépoque dite Éocène, lancêtre du cheval était
  gros comme un renard et prenait appui sur quatre
  doigts.
• Actuellement, le cheval est bien plus grand et
  prend appui sur un seul doigt.

Campbell 483 (1eéd. Française) Figure
23.6 Campbell 523 (2eéd. Française) Figure
24.24
65

• Les fossiles et leur datation

Les fossiles sont les restes ou les traces
d'organismes qui ont existé par le passé.
Pour qu'un fossile se forme il faut que
l'organisme (ou son empreinte) soit recouvert
d'un matériau favorable à sa conservation
sable, limon, cendres volcaniques, glace, résine,
milieu acide des tourbières
Un extrait d'un diaporama de l'université Laval
Un dinosaure meurt sur le bord d'un cours d'eau.
66
Une crue saisonnière submerge la carcasse qui est
rapidement recouverte de sédiments entraînés par
les eaux.
La chair se décompose ne laissant que le
squelette.
67
Lentement, au cours de millions d'années, la
matière osseuse est remplacée par des minéraux
dissous dans le sol. Le squelette se minéralise.

• L'érosion peut éventuellement exposer le
  squelette minéralisé.

68
Il existe des fossiles minéralisés et des
fossiles organiques.
Les fossiles de nature minérale sont les plus
abondants car ils contiennent des parties dures
qui persistent très longtemps, comme les os et
les dents de vertébrés ou les coquilles
d'invertébrés.
Les fossiles de nature organique sont rares car
les tissus organiques se dégradent rapidement.
69
Les fossiles suivants sont-ils minéraux ou
organiques ?
Dents de Tyrannosaurus Rex
Oeufs de dinosaure
70
Scorpion dans une goutte de résine durcie et
devenue de lambre.
Campbell 528 (2eéd. Française) Figure 25.1
L'homme de Tollund Environ 220 av. J.C.
Retrouvés dans des tourbières acides.
http//www.archeobase.com/v_texte/momiesdestourbie
res/imagehtml/image8.html
71
Mammouth (Jarkov 1997) vieux de 20 000 ans,
bisons et autres mammifères retrouvés dans la
glace.
http//www.vanin.be/nl/html/sec/uitgaven/frans/int
ernetactuel/mammouth.htm
Arbre pétrifié (sa matière organique a été
remplacée par des sels minéraux le rendant dur
comme de la pierre).
Campbell 528 (2eéd. Française) Figure 25.1
72
Traces de dinosaures
Campbell 528 (2eéd. Française) Figure 25.1
73
Os de dinosaure retrouvé dans des roches
sédimentaires au Colorado.
Campbell 528 (2eéd. Française) Figure 25.1
74
Cette feuille vieille de 40 millions d'années
contient encore de la matière organique.
Moulage de Brachiopodes Les organismes enfouis
peuvent se décomposer et laisser des moules qui
se remplissent des minéraux dissous dans l'eau.
Les moulages qui se forment sont des répliques
des organismes en question.
Campbell 576 (1eéd. Française) Figure 23.2
75
Les archives géologiques correspondent à l'ordre
d'apparition des fossiles dans les strates
sédimentaires.
Les archives géologiques sont incomplètes parce
que 1) Il faut que lorganisme soit mort dans
des conditions favorables à la
fossilisation.2) Il faut que la strate contenant
le fossile échappe aux mouvements géologiques
qui déforment les roches.3) Il faut quun
processus dérosion ramène le fossile à la
surface.4) Il faut que ce fossile soit
découvert.
76
Les fossiles sont précieux car ils donnent une
foule d'informations sur les espèces qui vivaient
sur la terre à différentes époques (taille d'un
animal, régime alimentaire, locomotion, habitat,
et période où il vivait sur la Terre).
Les systématiciens (les chercheurs qui tentent de
comprendre la diversité biologique dans le
contexte de l'évolution) s'appuient sur les
fossiles pour construire la phylogenèse,
c'est-à-dire l'histoire de l'évolution d'une
espèce ou d'un groupe d'espèces apparentées.
77
On peut déterminer l'âge approximatif en
observant la strate dans laquelle il se trouve.
(Datation relative.)
Fossiles plus récents
Fossiles plus anciens
Strate sédimentaire Couche possédant certaines
caractéristiques ou propriétés homogènes qui la
distinguent des couches adjacentes. Roche
sédimentaire Roche formée de matériaux déposés
après suspension ou précipités d'une solution.
78
On peut déterminer l'âge précis d'un fossile en
mesurant la quantité de carbone 14 qu'il contient
encore, ou de toute autre isotope radioactif.
(Datation absolue.)
Datation au carbone 14 Dans la nature existent
du carbone 12 (99), du carbone 13 et du carbone
14. Ces trois isotopes s'incorporent à la masse
des organismes via la chaîne alimentaire. Dans un
organisme vivant, le carbone 14 se désintègre
spontanément mais il est renouvelé via
l'alimentation (ou la photosynthèse) de sorte
qu'il y a une certaine quantité de carbone 14 qui
se maintient, en fonction de la taille de
l'organisme.
79
Quand l'organisme meurt, son taux de carbone 14
commence à diminuer car le carbone 14 se
désintègre sans être renouvelé. Le nombre
dannées nécessaire à la désintégration de la
moitié de la quantité initiale d'un radio-isotope
est sa demi-vie. La demi-vie du carbone 14 est
d'environ 5600 ans.
Campbell 531 (2eéd. Française) Figure 25.2
80

• Un organisme contient 12 mg de carbone 14. En
  admettant qu'il va se fossiliser, combien lui
  restera-t-il de carbone 14 dans 33 600 ans ?

Après 5600 ans il lui en reste la moitié, soit 6
mg. Après encore 5 600 ans, il ne lui en reste
que 3 mg. Après encore 5 600 ans, il ne lui en
reste que 1,5 mg. Après encore 5 600 ans, il ne
lui en reste que 0,75 mg. Après encore 5 600
ans, il ne lui en reste que 0,375 mg. Après
encore 5 600 ans, il ne lui en reste que 0,187
mg.
Soient 6 demi-vies de 5 600 ans 33 600 ans. 12
mg x 1/26 12 mg x 1/64 0,187 mg.
81

• Un fossile âgé de 33600 ans présente combien de
  fois moins de carbone 14 qu'à sa mort ?

33600 ans correspond à 6 demi-vies. Chaque
demi-vie réduit de moitié. 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2
x 1/2 x 1/2 1/64 1/26 1/64
82
Fin du cours 7