LA SPÉCIATION ET LES SIGNES DE L'ÉVOLUTION

1. 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 ==> Diversité biologique

3. Définition la plus couramment utilisée: Population ou groupes de populations dont les membres peuvent se reproduire entre eux dans la nature Qu'est-ce qu'une espèce? DONC = groupes d'individus qui s'échangent des gènes

4. Problèmes d'application de cette définition: Peromyscus maniculatus • Organismes à reproduction non sexuée. • Difficulté de vérifier en pratique l'interfécondité. • Cas limites

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).

8. Isolement peut être causé par: • Formation d'îles • Chaîne de montagne • Glacier • Désert • Lacs isolés • Etc. Barrières géographiques Barrières biologiques

9. 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)

10. 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)

11. Gradualisme et théorie des équilibres ponctués D'après les fossiles, c'est le mode équilibre ponctué qui serait le plus fréquent.

13. 4. Les signes (preuves?) de l'évolution • La sélection artificielle • Les archives géologiques • L'anatomie comparée • L'embryologie • La biogéographie • La biologie moléculaire

14. La sélection artificielle

15. 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.

16. 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).

17. Mesohippus Hyracotherium (ou Eohippus) Pliohippus

18. Quand les oiseaux étaient les prédateurs des chevaux. Il y a quatre millions d’années, dans une plaine d’Amérique centrale, Titanis, le plus gros prédateur de la région, attaque Hipparion. Titanis s’est éteint il y a environ 400 000 ans.

19. 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

20. Encéphale à peu près de la taille de celle d’un chimpanzé(~ 25% de celle de l’homme moderne) Marche bipède Australopithecus afarensis Proportion bras/jambe intermédiaire entre celle de l’homme et du chimpanzé. Forme du bassin, dentition et articulation du genou intermédiaires entre l’homme et le chimpanzé Comparaison entre Lucy (Australopithecus afarensis) et l’homme moderne

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 l’oreille moyenne. La mâchoire n’est plus formé que d’un seul os, le dentaire, qui s’articule sur le crâne. Comment l’articulation a-t-elle pu passer d’un os à un autre??? On a retrouvé un intermédiaire chez qui la mâchoire s’articule sur le crâne par deux os, le dentaire et l’articulaire. Chez les reptiles, la mâchoire s’articule avec le crâne au niveau de l’os 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).

26. Doigts réduits et fusionnés crâne léger, cerveau plus gros bec corné Queue courte, vertèbres atrophiées et soudées Doigts allongés avec griffes crâne lourd Vertèbres du dos fusionnées Vertèbres du dos articulées Queue faite de vertèbres mâchoire avec dents Sternum développé en bréchet saillant Sternum plat Archaeopteryx Pigeon

27. Dinosaure théropode Arhaeopteryx Si la fossilisation n’avait pas préservé ses plumes, Archaeopteryx aurait été classé dans les dinosaures théropodes.

28. Caudipteryx Microraptor La découverte récente de dinosaures théropodes recouverts de plumes appuie l’hypothèse que les oiseaux proviennent de ce groupe de reptiles. Les plumes ont probablement servies à l’isolation 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.

30. 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

31. Évolution des pattes Structures homologues : Membres avant des vertébrés

32. Nageoires de baleine et muscles actionnant les doigts (ces muscles sont inutiles puisque tous les os sont soudés)

33. Baleine bleue et oiseau mouche

34. Bassin et membres arrières atrophiés chez la baleine ou chez certains serpents primitifs (boa). Structures vestigiales Structures inutiles (ou peu utiles) témoignant d’un passé évolutif

35. Basilosaurus Ces structures témoignent de la présence de ces membres chez l’ancêtre des baleines actuelles 50 MA

36. Basilosaurus Ambulocetus

37. Basilosaurus Ambulocetus

38. Bassin et fémur vestigiaux chez le boa

39. Chez les humains, les vertèbres formant la queue sont atrophiées et soudées pour former le coccyx Structures vestigiales chez l’homme 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)

40. 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 (c’est 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 honolulensisCet insecte ne vole pas. Les élytres qui recouvrent ses ailes sont soudées et ne peuvent s’ouvrir. Ces élytres recouvrent des ailes repliées qui ne servent jamais. Le Pissenlit se reproduit de façon asexuée. L’ovule 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. L’autruche a de petites ailes qui ne servent plus à grand chose. N.B. ces ailes possèdent de courtes griffes comme en possédait l’ancêtre 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/

47. 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

49. Pinsons des Galapagos (Pinsons de Darwin)

50. Marsupiaux en Australie Tous les mamifères d’Australie (sauf ceux apportés par l’homme) appartiennent au groupe des Marsupiaux. Avant l’arrivée des humains (environ 40 000 ans), on n’y 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 l’Amérique du Nord, mais unie à l’Antarctique et à l’Australie. Au moment où l’Australie s’est séparée de l’Antarctique (elle-même reliée à l’Amérique du Sud), on n’y trouvait pas de mammifères placentaires. Quelques dizaines de millions d’années plus tard, l’Amérique du Sud s’est reliée, par Panama, à l’AMérique du Nord. Les placentaires d’Amérique du Nord se sont alors mélangés aux marsupiaux d’Amérique du Sud (et vice-versa). Par contre, il n’y a pas eu de mélange avec l’Australie qui était alors déjà séparée.