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LA SPÉCIATION ET LES SIGNES DE L'ÉVOLUTION
2
3. LA SPÉCIATION ET LE CONCEPT D'ESPÈCE
Spéciation formation d'une nouvelle espèce à
partir d'une espèce ancestrale
Mode le plus fréquent cladogenèse
gt Diversité biologique
3
Qu'est-ce qu'une espèce?
DONC groupes d'individus qui s'échangent des
gènes
4
Problèmes d'application de cette définition

• Organismes à reproduction non sexuée.
• Difficulté de vérifier en pratique
  l'interfécondité.
• Cas limites

5
(No Transcript)
6
Il peut y avoir spéciation s'il y a isolement
génétique barrière qui empêche un groupe
d'individus de se reproduire avec le reste de la
population.
Le groupe isolé peut diverger génétiquement au
point de ne plus pouvoir se reproduire avec le
reste de la population nouvelle espèce.

• Dérive génétique (voir prochain PowerPoint)
• Mutations nouvelles
• Sélection différente

7
L'espèce ancestrale A donne naissance aux espèces
B, C et D
Si le phénomène se produit en peu de temps
radiation adaptative
La radiation adaptative est fréquente après un
bouleversement important (après la catastrophe
responsable de l'extinction des dinosaures, par
exemple).
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Isolement peut être causé par

• Formation d'îles
• Chaîne de montagne
• Glacier
• Désert
• Lacs isolés
• Etc.

Barrières géographiques
Barrières biologiques
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Barrières biologiques
Isolement écologique
une partie d'une population préfère un milieu
écologique différent de celui du reste de la
population.
Isolement temporel Isolement éthologique
(comportements différents) Isolement mécanique
(appareils reproducteurs différents) Isolement
gamétique (gamètes ne se reconnaissent plus suite
à des mutations de protéines de
surface) Isolement génétique (mutation qui rend
certains individus stériles avec d'autres, mais
fertiles entre eux)
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Spéciation allopatrique
Groupes séparés par un isolement géographique
Spéciation sympatrique
Les nouvelles espèces se forment sur le même
territoire que l'espèce ancestrale (pas
d'isolement physique)
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Gradualisme et théorie des équilibres ponctués
D'après les fossiles, c'est le mode équilibre
ponctué qui serait le plus fréquent.
12
(No Transcript)
13
4. Les signes (preuves?) de l'évolution

• La sélection artificielle
• Les archives géologiques
• L'anatomie comparée
• L'embryologie
• La biogéographie
• La biologie moléculaire

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La sélection artificielle
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Les archives géologiques

• Permettent de se représenter la flore et la faune
  de différentes époques.
• Permettent de découvrir les transitions entre une
  forme ancienne et une forme plus moderne.

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Évolution du cheval, caractérisée par

• Accroissement de la taille.
• Réduction du nombre de doigts.
• Modification des dents

N.B. L'évolution n'est pas graduelle ni linéaire
(ça ressemble à un buisson).
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Mesohippus
Hyracotherium (ou Eohippus)
Pliohippus
18
Quand les oiseaux étaient les prédateurs des
chevaux.
Il y a quatre millions dannées, dans une plaine
dAmérique centrale, Titanis, le plus gros
prédateur de la région, attaque
Hipparion. Titanis sest éteint il y a environ
400 000 ans.
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A- Pan troglodytes (Chimpanzé) B- Autralopithecus
africanus (2,6 MA) C- Australopithecus africanus
(2,5 MA) D- Homo habilis (1,9 MA) E- Homo habilis
(1,8 MA) F- Homo rudolfensis (1,8 MA) G- Homo
erectus (1,75 MA)
H- Homo ergaster (1,75 MA) I- Homo
heidelbergensis (300 à 125 KA) J- Homo
neanderthalensis (70KA) K- Homo neanderthalensis
(60KA) L- Homo neanderthalensis (45 KA) M- Homo
sapiens sapiens (30 KA) N- Homo sapiens sapiens
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Encéphale à peu près de la taille de celle dun
chimpanzé( 25 de celle de lhomme
moderne) Marche bipède
Australopithecus afarensis
Proportion bras/jambe intermédiaire entre celle
de lhomme et du chimpanzé. Forme du bassin,
dentition et articulation du genou intermédiaires
entre lhomme et le chimpanzé
Comparaison entre Lucy (Australopithecus
afarensis) et lhomme moderne
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
Évolution de la mâchoire, des reptiles aux
mammifères
Chez les mammifères, la plupart des os de la
mâchoire des reptiles ont formé les os de
loreille moyenne. La mâchoire nest plus formé
que dun seul os, le dentaire, qui sarticule sur
le crâne. Comment larticulation a-t-elle pu
passer dun os à un autre???
On a retrouvé un intermédiaire chez qui la
mâchoire sarticule sur le crâne par deux os, le
dentaire et larticulaire.
Chez les reptiles, la mâchoire sarticule avec le
crâne au niveau de los articulaire
24
Évolution de la mâchoire, des reptiles aux
mammifères.
25
Certains fossiles permettent d'imaginer comment
s'est faite la transition entre de grands
groupes. Ex. Fossile de l'Archaeopteryx
(transition entre reptiles et oiseaux, 150 MA).
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Archaeopteryx
Pigeon
27
Dinosaure théropode
Arhaeopteryx
Si la fossilisation navait pas préservé ses
plumes, Archaeopteryx aurait été classé dans les
dinosaures théropodes.
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Caudipteryx
Microraptor
La découverte récente de dinosaures théropodes
recouverts de plumes appuie lhypothèse que les
oiseaux proviennent de ce groupe de reptiles. Les
plumes ont probablement servies à lisolation
thermique avant de devenir des surfaces
permettant de planer.
Sinornithosaurus
29
Velociraptor mongoliensis Il était environ trois
fois plus petit que le velociraptor de Jurassic
Park.
Plusieurs paléontologues sont persuadés que
beaucoup de dinosaures théropodes étaient
couverts de plumes. Ce serait le cas de
Velociraptor que le film Jurassic Park a
popularisé.
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L'anatomie comparée

• Ressemblances entre animaux même s'ils vivent
  dans des milieux très différents (ex. dauphin
  ressemble plus à un mammifère terrestre qu'à un
  poisson).
• Structures homologues structures qui ont la
  même origine évolutive.
• Organes vestigiaux organes devenus inutiles ou
  peu utiles, mais qui sont encore présents

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Structures homologues Membres avant des
vertébrés
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Nageoires de baleine et muscles actionnant les
doigts (ces muscles sont inutiles puisque tous
les os sont soudés)
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Baleine bleue et oiseau mouche
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Structures vestigiales
Structures inutiles (ou peu utiles) témoignant
dun passé évolutif
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Basilosaurus
Ces structures témoignent de la présence de ces
membres chez lancêtre des baleines actuelles
50 MA
36
Basilosaurus
Ambulocetus
37
Basilosaurus
Ambulocetus
38
Bassin et fémur vestigiaux chez le boa
39
Structures vestigiales chez lhomme
Appendice chez humain (reste du caecum) Muscles
des oreilles chez l'humain. Mécanisme de la
"chair de poule" Repli semi-lunaire de l'œil
(reste d'une troisième paupière chez les
reptiles). Coccyx (queue atrophiée)
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Parfois, une structure vestigiale peut se
développer. Radiographie des vertèbres formant
une queue chez une fillette de six ans.
41
Certaines baleines présentent même parfois (cest
rare, mais ça existe), des pattes arrières non
fonctionnelles qui dépassent du corps.
Fémur
Tibia
Tarses
Pattes retrouvées chez des baleines à bosse
42
Autres structures vestigiales ou inutiles
Apterocyclus honolulensis Cet insecte ne vole
pas. Les élytres qui recouvrent ses ailes sont
soudées et ne peuvent souvrir. Ces élytres
recouvrent des ailes repliées qui ne servent
jamais.
Le Pissenlit se reproduit de façon asexuée.
Lovule se transforme en graine sans avoir été
fécondé (processus appelé  apomixis ).
Pourtant, la plante produit quand même une fleur
et du pollen.
Grain de pollen du Pissenlit
43
Animaux cavernicoles aux yeux atrophiés ou non
fonctionnels
C. Astyanax mexicanus
Ce poisson cavernicole possède des yeux, mais
ceux-ci sont recouverts par la peau.
44
Lautruche a de petites ailes qui ne servent plus
à grand chose. N.B. ces ailes possèdent de
courtes griffes comme en possédait lancêtre des
oiseaux.
45
L'embryologie
Les organismes qui ont une même origine évolutive
présentent des développements embryonnaires
semblables.
Fentes branchiales chez les vertébrés.
Queue au stade embryonnaire chez l'homme.
Dents et fourrure au stade embryonnaire chez les
baleines à fanons.
46
Poisson
Oiseau
Porc
Homme
http//www.pbs.org/wgbh/nova/odyssey/clips/
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La biogéographie
étude de la distribution des espèces

• Îles abritent des espèces endémiques (uniques)
  apparentées à des espèces du continent le plus
  proche ou d'une île voisine.
• Îles Hawaii 250 espèces d'insectes ont envahi
  les îles après leur formation. Ces insectes ont
  évolué pour donner plus de 3000 espèces uniques
  aux îles. Des 1700 espèces végétales, 1430 sont
  endémiques.
• Dinosaures d'Afrique et d'Amérique du Sud même
  espèces AVANT la formation de l'Atlantique.
  Espèces différentes après

48
(No Transcript)
49
Pinsons des Galapagos (Pinsons de Darwin)
50

• Marsupiaux en Australie

Tous les mamifères dAustralie (sauf ceux
apportés par lhomme) appartiennent au groupe des
Marsupiaux. Avant larrivée des humains (environ
40 000 ans), on ny trouvait aucun mammifère
placentaire.
Apparus en Amérique du Nord, les marsupiaux se
sont surtout développés en Amérique du Sud à une
époque où celle-ci était séparée de lAmérique du
Nord, mais unie à lAntarctique et à lAustralie.
Au moment où lAustralie sest séparée de
lAntarctique (elle-même reliée à lAmérique du
Sud), on ny trouvait pas de mammifères
placentaires. Quelques dizaines de millions
dannées plus tard, lAmérique du Sud sest
reliée, par Panama, à lAMérique du Nord. Les
placentaires dAmérique du Nord se sont alors
mélangés aux marsupiaux dAmérique du Sud (et
vice-versa). Par contre, il ny a pas eu de
mélange avec lAustralie qui était alors déjà
séparée.
51

• Faune avienne de Nouvelle-Zélande (pas de
  mammifères sauf des chauves-souris)

Moa de Nouvelle-Zélande. Certains atteignaient 3
m de haut. Une espèce d'aigle aujourd'hui éteinte
était assez grande pour s'attaquer à ces oiseaux.
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Faune particulière de Madagascar
Madagascar
53
Biologie moléculaire

• Comparaison de séquences d'ADN.
• Comparaison de séquences d'acides aminés.

Ex. Comparaison de la séquence en acides aminés
des deux chaînes de l'hémoglobine
Homme - chimpanzé 0 AA de différence Homme -
Gorille 1 AA Gorille - Singe Rhésus 6
AA Homme - Porc 20 AA
54
(No Transcript)
55
Ligne 1 Lysozyme humain Ligne 2 Lysozyme
souris Ligne 3 Lysozyme poulet Ligne 4 Alpha
lactalbumine
LYS VAL PHE GLU ARG CYS GLU LEU ALA ARG THR LEU
LYS ARG LEU GLY MET ASP GLY TYR ARG GLY ILE SER
LEU ALA LYS VAL TYR GLU ARG CYS GLU PHE ALA ARG
THR LEU LYS ARG ASN GLY MET ALA GLY TYR TYR GLY
VAL SER LEU ALA LYS VAL PHE GLY ARG CYS GLU LEU
ALA ALA ALA MET LYS ARG HIS GLY LEU ASP ASN TYR
ARG GLY TYR SER LEU GLY LYS GLN PHE THR LYS CYS
GLU LEU SER GLN LEU LEU LYS ASP ILE ASP
GLY TYR GLY GLY ILE ALA LEU PRO ASN TRP MET CYS
LEU ALA LYS TRP GLU SER GLY TYR ASN THR ARG ALA
THR ASN TYR ASN ALA GLY ASP ARG SER THR ASP TRP
VAL CYS LEU ALA GLN HIS GLU SER ASN TYR ASN THR
ARG ALA THR ASN TYR ASN ARG GLY ASP GLN SER THR
ASN TRP VAL CYS ALA ALA LYS PHE GLU SER ASN PHE
ASN THR GLN ALA THR ASN ARG ASN THR ASP GLY
SER THR GLU LEU ILE CYS THR MET PHE HIS THR SER
GLY TYR ASP THR GLN ALA ILE VAL GLU ASN ASN
GLU SER THR ASP TYR GLY ILE PHE GLN ILE ASN
SER ARG TYR TRP CYS ASN ASP GLY LYS THR PRO GLY
ALA VAL ASN ALA CYS HIS ASP TYR GLY ILE PHE GLN
ILE ASN SER ARG TYR TRP CYS ASN ASP GLY LYS THR
PRO ARG ALA VAL ASN ALA CYS GLY ASP TYR GLY ILE
LEU GLN ILE ASN SER ARG TRP TRP CYS ASN ASP GLY
ARG THR PRO GLY SER ARG ASN LEU CYS ASN GLU TYR
GLY LEU PHE GLN ILE SER ASN LYS LEU TRP CYS LYS
SER SER GLN VAL PRO GLN SER ARG ASN ILE CYS ASP
LEU SER CYS SER ALA LEU LEU GLN ASP ASN ILE ALA
ASP ALA VAL ALA CYS ALA LYS ARG VAL VAL ARG ASP
PRO GLN ILE ASN CYS SER ALA LEU LEU GLN ASP ASP
ILE THR ALA ALA ILE GLN CYS ALA LYS ARG VAL VAL
ARG ASP PRO GLN ILE PRO CYS SER ALA LEU LEU SER
SER ASP ILE THR ALA SER VAL ASN CYS ALA LYS LYS
ILE VAL SER ASP GLY ASN ILE SER CYS ASP LYS PHE
LEU ASP ASP ASP ILE THR ASP ASP ILE MET CYS ALA
LYS LYS ILE LEU ASP ILE LYS GLY ILE ARG ALA
TRP VAL ALA TRP ARG ASN ARG CYS GLN ASN ARG ASP
VAL ARG GLN TYR VAL GLN GLY CYS GLY VAL GLY ILE
ARG ALA TRP VAL ALA TRP ARG ALA HIS CYS GLN ASN
ARG ASP LEU SER GLN TYR ILE ARG ASN CYS GLY VAL
GLY MET ASN ALA TRP VAL ALA TRP ARG ASN ARG CYS
LYS GLY THR ASP VAL GLN ALA TRP ILE ARG GLY CYS
ARG LEU GLY ILE ASP TYR TRP LEU ALA HIS LYS ALA
LEU CYS THR GLU LYS LEU GLU GLN TRP LEU CYS
GLU LYS LEU
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Évolution du prion, la protéine responsable de
lencéphalopathie spongiforme (la maladie de la
vache folle)
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Arbre phylogénétique tracé par l'étude
comparative du cytochrome C
58
On peut utiliser l'ADN des mitochondries se
transmet uniquement de mère à fille.
Létude de cet ADN a permis de déterminer que
lespèce humaine provient dun petit groupe ayant
vécu en Afrique il y a environ 150 000 ans (en
fait dune femme qui appartenait à ce groupe, on
la appelée lÈve africaine). Les mêmes études
ont permis de déterminer que la plupart des
européens provenaient de sept groupes humains (en
fait sept femmes appartenant chacune à un de ces
groupes) qui se sont installés en Europe à
différentes époques.
On peut comparer des populations rapprochées par
l'étude de l'ADN satellite (Junk DNA). Ex.
Corégones et truites des lacs du Québec
59
Lecture de vacances suggérée! Le livre de Poche
10.00
60
L'horloge moléculaire
Différence génétique entre deux espèces provenant
d'une même espèce ancestrale
est proportionnelle
au temps T écoulé depuis leur séparation
évolutive
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DONC Différence entre deux protéines (nombre
d'acides aminés différents)

k T
Si on connaît k, on peut trouver t en évaluant la
différence génétique entre les deux espèces.
T Différence / k
k varie selon les portions d'ADN
considérées S'il s'agit d'un gène vital k est
faible (la moindre modification risque d'être
nuisible). S'il s'agit d'ADN non codant k est
élevé
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5. L'évolution se fait-elle au hasard?
Hasard des mutations Hasard des circonstances

• Changements de climat
• Catastrophes cosmiques
• Changements écologiques
• Etc.

Mais la sélection naturelle ne se fait pas au
hasard
On peut expliquer comment sest déroulée
lévolution, mais on ne peut pas prédire ce
quelle va faire dans le futur. Cest ce quon
appelle la contingence en évolution.
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Les cinq grandes extinctions qui ont changé le
cours de lévolution. Chacune est sans doute le
résultat de circonstances fortuites,
imprévisibles (météorite, volcanisme, dérive des
continents occasionnant dimportants changements
écologiques, etc.).
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Conclusion on ne peut pas prévoir dans quelle
direction se fera l'évolution, il y a trop
d'événements impossibles à prévoir qui
interviennent.
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Faune de Burgess (Cambrien)
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La faune de cette époque était incroyablement
diversifiée. En plus des représentants des
embranchements connus aujourdhui, on y retrouve
de nombreux embranchements inconnus. Plusieurs
formes de vie de cette époque sont disparues par
la suite. Les embranchements actuels proviennent
des groupes qui ont survécu. On ne sait pas trop
pourquoi, mais Pikaia, représentant dun groupe
mineur et peu important à cette époque, a
survécu. Pikaia, un chordé primitif, est
lancêtre de tous les vertébrés qui suivront
(poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux,
mammifères).
Comment la vie aurait-elle évolué si Pikaia avait
disparu comme beaucoup des représentants de son
époque?
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Si la vie existe sur dautres planètes et que son
évolution a conduit à lintelligence et à la
technologie, ces êtres intelligents sont-ils
semblables à nous?
68
FIN