L’origine de la vie et l’évolution des espèces

1. L’origine de la vie et l’évolution des espèces

2. Plan de l’étude • 1.0 L’origine de la vie • 2.0 Historique du concept de l’évolution des espèces • 3.0 Les preuves à la base du concept de l’évolution des espèces

3. 1.0 L’origine de la vie D’où vient la vie???

4. 1.1 L’origine de la vie Il était une fois … • 13,7 milliards d’années :la théorie du Big bang • 4,56 milliards d’années :la formation de la Terre • 3,5 – 4 milliards d’années :l’apparition des premières formes de vie (procaryotes) : archéobactéries, bactéries • Stromatolithes • SharksBay (Australie

5. 2,7 milliards d’années : apparition de l’oxygène dans l’atmosphère : par les cyanobactéries (procaryotes photosynthétiques). Cela crée progressivement une couche d’ozone qui rend la vie possible en dehors de l’eau, car la couche d’ozone protège des UV. 2,1 milliards d’années : apparition des eucaryotes unicellulaires. Les eucaryotes seraient apparus à la suite de « l’ingestion » de procaryotes. (endosymbiose)

6. 4 500 millions d’années 3 500 2 500 543 250 65 Premiers procaryotes Premiers eucaryotes Précambrien Paléozoïque Mésozoïque Cénozoïque Formation de la Terre Mammifères Ptérosaure Reptiles Arthropodes Oiseaux Homo habilis Abeille Plantes terrestres Vie terrestre Plantes à fleurs Premiers vertébrés terrestres Primate Tyrannosaure 543 488 444 416 360 300 251 200 145 65 23 Cambrien Ordovicien Silurien Dévonien Carbonifère Permien Trias Jurassique Crétacé Paléogène Néogène Vie aquatique Amphibiens Premiers vertébrés marins Poisson osseux Ammonite Trilobites Baleine primitive Tortue Nautile • 1,2 milliard d’années : apparition des pluricellulaires (colonies). • 500 millions d’années : apparition des animaux.

7. 500 millions d’années : • colonisation des milieux terrestres. • Apparition des végétaux. • (déshydratation) • 50-60 millions d’années : apparition des mammifères. (fin du Crétacé) • 5 millions d’années : apparition de l’Homme. • (les impactes sur son environnement)

8. 1.2 Vers l’explication de l’origine de la vie • Origine extraterrestre (météorites) des molécules prébiotiques : les poussières interstellaires contiennent des molécules organiques (acides aminés, bases azotées, lipides, glucides). • Origine atmosphérique des molécules prébiotiques : • Atmosphère réductrice : (voir Miller et Urey). • Atmosphère neutre : des expériences ont permis de mettre en évidence la synthèse d’acides aminés en conditions neutres. • Origine hydrothermale des molécules prébiotiques : les cheminées hydrothermales sont des milieux chauds et réducteurs.

9. 1.2 La synthèse abiotique des molécules (la terre primitive) Est-ce que les conditions qui prévalaient sur Terre étaient favorables à l’apparition de la vie? Oparin et Haldane (postulent en même temps) • Exercice sur l’expérience de Miller-Ulrey

10. L’expérience de Miller-Ulrey • Les gaz primitifs (H2O, H2, CH4 et NH3) • Décharges électriques • Un tube réfrigérant Acides aminés, eau http://www.youtube.com/watch?v=ujp3Idjmu4s

11. Comment la vie serait-elle apparue sur Terre? Les étapes menant à la formation des cellules • Synthèse abiotique et fusion des monomères en polymères • Formation de protobiontes (agrégats) • ARN autoréplicateur • Formation de protéines enzymes pouvant faire la synthèse des protéines • Formation de l’ADN

12. 2.0 Un bref historique du concept de l’évolution des espèces • 2.1 Le fixisme • 2.2 Le transformisme • 2,3 Le darwinisme • 2.4 Le néodarwinisme • 2.5 L’épigénétique

13. Question • Une population de renards migre vers le Nord-du-Québec. Au début de cette migration, l'épaisseur de leur fourrure est, en moyenne, de 2,5 cm. Après 30 générations, l'épaisseur moyenne de la fourrure des renards est de 3,5 cm, ce qui constitue une augmentation de 40 %. Comment expliquez-vous ce changement?

14. Un peud’histoire Platon Aristote Cuvier Lamarck É. Darwin -400 1700 1800 1900 2000 Genèse Smith Hutton Lyell Darwin Wallace

15. 2.1 Fixisme • Platon et Aristote (384-322 av. J.-C) • L’évolutionest impossible puisque le monde estimmuable et les espècessontparfaites. • L’échelledes êtres (scalanaturae) • Carl Von Linné (classification binominale)

16. Genèsejusqu’au 17e siècle Créationnisme : Dieu a créé les espèces de manièreindividuelle et définitive en 6 jours.

17. Vers le transformisme George Cuvier (fin 18e siècle) • Père de la paléontologie • Croità l’immuabilité des espèces Cependant • Observe des espècesdans les différentesstratesfossiles. • Catastrophisme

18. Vers le transformisme (fin 18e siècle) Gradualisme Hutton Smith Lyell Principe de successionfaunique Uniformitarisme Troisgéologues qui ontétudié les stratesrocheuses et les fossiles.

19. 2.2 Le transformisme • Au cours 18e siècle plusieursconsidéraientque la vie avaitévolué en fonction des changements de l’environnementdontÉrasme Darwin auteur de Zoonomia. • Transformation des espèces par amélioration croissante de l’efficacité des espèces (besoins vitaux).

20. 2.2 Le transformisme • Jean-Baptiste Monet, Chevalier de Lamarck(1744-1829) • Philosophe-Botaniste-Zoologiste Hypothèsetransformiste (1809) • Force interne qui pousse au changement • Les espèces se succèdent en lignées évolutives continues et infinies • Les caractères acquis sont héritables • Accumulation de variation aboutit à la formation d’une nouvelle espèce • La terreestâgée et l’origine de la vie est due à des processusabiogènes

21. Évolution de la girafeselon Lamarck

22. 2.3 Darwinisme • Charles Darwin (1809-1882) • abandonnesesétudes en médecine. • Il poursuit des études en théologieet en sciences naturelles. • Il s’embarquesur le HMS Beagle pour cartographier les régions du littoral de l’Amérique du Sud à l’âge de 22 ans. Charles Darwin 1840

23. Les observations de Darwin : • Des fossiles qui diffèrent des espècesactuelles, maisleurressemblent. • Les espècesprochesgéographiquement se ressemblent plus que les espècestrouvées dans des milieux similaires sur d’autres continents. • Les espèces de régionsdifférentesd’Amérique du Sud se ressemblentsouvent entre elles. • Il remarqueque les espècesendémiques des îlesressemblent à celles qui viventsur le continent en Amérique du Sud.

24. Une espèce mère de géospizea colonisé une île des Galapagos et s’est ensuite retrouvée dans différentes îles. Les populations ont évolué différemment d’une île à l’autre.

25. Au retour de son voyage • 1837 : début rédaction de Transmutation • 1838 : Mise au point de la théorie de l’évolution • 1858 : lettre de Alfred Russel Wallace. • Publication un mois plus tard de la théorie Darwin-Wallace • 1959 : publication de l’Origine des espèces

26. DansL’Origine des espèces : • Les espèces ne sont pas stables; ilsmontrent des variations de forme plus oumoinsimportantes. • Il naît plus de descendants qu’iln’estnécessaire. Si tous les descendants des espècessurvivaient et se reproduisaient, la Terre seraitsubmergée. • Les populations conservent en général des effectifs à peuprès stables. Cetéquilibre, qui estréglé par un taux de natalité et de mortalité, n’est pas dû au hasard, mais à l’aptitude de certainsindividus à survivre. • Tous les organismes descendent avec modification d’un ancêtrecommun. • L’évolutionestgraduelle.

27. Les arguments de Darwin en résumé • La sélectionartificielle (plantesouanimauxdomestiques) • Dans la nature : • Les membresd’une population diffèrent par leurscaractèreshéréditaires • Les espècespeuventproduireunedescendance plus importanteque le support du milieu et unepartie de cettedescendance ne peutsurvivre et se reproduire • Les individus qui présentent des caractèreshéréditaires qui leurconfèrentune plus grande chance de survie et de reproduction dans un environnementdonnétendent à laisserune plus grandedescendance. • De génération en génération la capacitéinégale de survie et de reproduction entraîneune accumulation de caractèresfavorablesdans la population

28. Évolution de la girafeselon Darwin

29. 2.4 Le néodarwinisme Le néodarwinisme est une version plus sophistiquée du darwinisme, car il opère l’intégration des connaissances de différents domaines, dont la phylogénétique, la paléontologie, la biogéographie et l’écologie à la théorie de la sélection naturelle. Ceci explique les raisons de l’appellation de la théorie : Théorie synthétique de l’évolution.

30. 2.5 L’épigénétique Une « seconde synthèse » • Il existe trois sources de caractères héréditaires • Modèle standard de génétique classique sur l’ADN et l’ARN. • L’hérédité épigénétique due essentiellement à des modifications de la chromatine, à la méthylation de l’ADN et au rôle de l’ARN interférent. • Un système dû, par exemple, à des modifications hormonales. Selon ces théories, les variations héréditaires ne sont pas toujours dues à des variations qui se produisent au hasard et qui sont contrôlées par la sélection naturelle. Elles peuvent résulter d’instructions directes données par les facteurs de l’environnement.

31. Situezvotre conception de départ

32. 3.0 Les preuves à la base du concept d’évolution • La théorie de l’évolutionde Darwin repose surdifférentespreuves. Archaeopteryx

33. 3.1 Similitude avec des structures vestigiales • Homologie versus analogie • Structures homologues (organesvestigiaux) • Arbrephylogénétique(voir figure 22.17) • Donnéesanatomiques • Donnéesde séquençage Exemple de l’origine et l’évolution de l’oeil argument des antiévolutionnistes (sélectionnaturelle ne peut pas expliquer la formation) GènePax6 présentdans la plupart des taxa. (rôledans le systèmenerveux) • Évolutionconvergente • Caractéristiques analogues

35. Homologies embryonnaires • Les stades de développementchez plusieursespècesprésentent des similitudes qui supportentl’idée de l’évolutionà partir d’un ancêtrecommun.

36. Structures vestigiales chez la baleine Le pubis et le fémur

37. 3.2 Les archives fossiles • Les archives fossilestémoignentdu passé en démontrant queles organismes étaient différentsde ceux actuels. En plus, des changementsévolutifssurvenus chez divers groupes. • Les fossilessontunepreuveimportante à la théorie de l’évolutionpuisqu’ilest possible de constituer des séries de fossilespour expliquer les changementsévolutifs

38. 3.2 Les archives fossiles Un organismepeut se fossilisersi : • Il estrecouvert de sédimentavantd’être complètementdécomposé • Il doitêtre en absence d’oxygène • Les moléculesorganiquessontprogressivementremplacées par des dépôtsminérauxdans les rochessédimentaires

39. Récent Ancien • Strates géologiques (roches sédimentaires) • Datation relative :L’ordre dans lequel les espèces apparaissent dans les strates sédimentaires. Série fossile

40. Stratesgéologiques • Des strates les plus anciennes aux plus récentes : certaines espèces apparaissent, d’autres disparaissent. • Plus la strate est ancienne, plus les formes fossiles sont différentes des espèces d’aujourd’hui. • Les types de fossiles sont disposés dans le même ordre, partout dans le monde. • Formes les plus anciennes ne contiennent pas d’organismes complexes. • Certaines formes sont toujours au-dessus d’autres formes. • Succession des formes dans les strates est toujours la même.

41. 3.3 La biogéographie et la dérive des continents La position des continents influence la répartition des organismes ainsi que leur évolution. L’influence du déplacement des plaques tectoniques

43. 3.4 La microévolution • Le cas de la phalène du bouleau (Bistonbetularia) • Jusqu’en 1848 (Angleterre), tous les spécimens sont de forme pâle • À la fin du XIXe siècle, presque tous les individus sont de forme mélanique Formemélanique Formepâle

44. Les phalènes de bouleau(Bistonbetularia) • La formepâle : bon pour se camouflersur les troncsd’arbrescouverts de lichen • La formemélanique : bon pour se camouflersur les troncsd’arbres sans lichen et noircis par la polution Dans les régionspolluées la sélectionnaturelle a remplacéla formepâle par la formemélanique en quelquesannées Dans les régionsoùl’on a mis fin à la polution la formepâleestredevenueen plus grand proportion dans la population