Travaux de groupes et exposés
Recopiez dans votre cahier le grand titre :
La biodiversité, résultat et étape de l'évolution
puis recopiez la définition d'un écosystème.
La biodiversité se définit à trois échelles : celle des écosystèmes, celle des espèces dans chaque écosystème et celle des individus au sein de chaque espèce. Elle comprend aussi correspond les phénomènes dynamiques observés à chaque échelle. Par exemple lorsqu'une espèce colonise un espace nouveau.
Complément : Vidéo de rappel sur la diversité génétique
Méthode : Travail de groupe pour préparer un exposé
A partir de l'étude des documents, de vos connaissances et des questions posées, préparer un exposé de 5 à 6 minutes où chaque élève interviendra.
Vous veillerez à tous maîtriser l'ensemble du sujet pour pouvoir répondre aux questions posées.
Chaque groupe travaillera sur un thème différent. L'utilisation d'internet n'est pas autorisée.
BONUS⚓
Le concept d'espèce s'affine au cours du temps
Carl von Linné, première moitié du XVIIIe siècle
« Une espèce est un ensemble d'individus qui engendrent, par reproduction, d'autres individus semblables à eux-mêmes [...] Nous comptons aujourd'hui autant d'espèces qu'il y a eu au commencement de formes diverses créées. » Le critère reproductif est ici pris en compte, mais, pour appartenir à une même espèce, les sujets doivent avant tout se ressembler.
Charles Darwin, milieu du XIXe siècle.
L'espèce peut évoluer, et ce par des phénomènes adaptatifs qui peuvent permettre la création de sous-espèces. On trouve donc, chez Darwin, une dimension temporelle associée à une dimension évolutive.
Ernst Mayr milieu du XXe siècle
« Les espèces sont des groupes de populations naturelles, effectivement ou potentiellement interfécondes, qui sont génétiquement isolées d'autres groupes similaires. » Le critère d'interfécondité implique que les individus qui se reproduisent entre eux doivent avoir une descendance fertile (également capable de se reproduire). Ici, les critères d'interfécondité et de barrière génétique apparaissent comme les points centraux de cette définition proposée par Ernst Mayr.
Début du XXIe siècle
Une espèce peut être considérée comme une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population d'individus identifiée comme constituant une espèce n'est définie que durant un laps de temps fini. Critères d'interfécondité, d'identité génétique, d'évolution temporelle sont ici des éléments clés pris en compte dans ce concept actualisé.
(extrait modifié de https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/qu-est-ce-qu-une-espece-88.html)
Expliquez comment on définit actuellement que des individus appartiennent à la même espèce et précisez les limites du concept d'espèce.
Question⚓
Utiliser les exemples pages 54 et 55 de votre livre numérique pour répondre aux questions suivantes :
Choisissez un exemple d'animaux considérés actuellement de la même espèce qui auraient été classés dans des espèces différentes par Carl von Linné. Vous expliquerez votre choix.
Choisissez un exemple d'animaux qui sont classés dans des espèces différentes selon la définition d'Ernst Mayr. Vous expliquerez votre choix.
Choisissez un exemple d'animaux classés dans des espèces différentes alors qu'on a découvert depuis qu'ils étaient interféconds.
Expliquer pourquoi la définition de l'espèce a des limites et ne peut pas toujours être utilisée pour décrire la réalité du monde vivant.
Groupe 1⚓
On a retrouvé en Chine le fossile de ce Dinosaure qui vivait il y a environ 120 millions d'années.
Ressource accessible ici : https://paleobiodb.org/navigator/#/3f489234
On observe ici une évolution très spectaculaire de la biodiversité à l'échelle de disparition d'espèces observables sur des millions d'années mais est il possible d'observer des variations de la biodiversité à l'échelle de la dizaine d'années ou à l'échelle d'un organe ou de gènes et quelles peuvent être leurs causes et leurs conséquences ?
Question⚓
On suppose que des mécanismes aboutissant à l'apparition d'une nouvelle espèce ne sont pas observables à l'échelle d'une vie humaine. Utilisez cet exemple et les documents pour tester cette hypothèse.
Résumer les étapes de l'apparition de l'espèce Big bird sur l’île de Daphne major.
Expliquer pourquoi les individus de l'espèce Big Bird ne peuvent se reproduire qu'entre eux à partir de la deuxième génération.
Indiquer la durée qui a été nécessaire pour observer l'apparition d'une nouvelle espèce de Pinsons sur Daphne major.
Solution⚓
I. Les étapes de l'apparition du big Bird sont :
Arrivée d'un unique mâle de l'espèce Geospiza conirostris , doté d'un gros bec conique, venant d'une île voisine.
Accouplement de ce mâle avec une ou des femelles de l'espèce Geospiza fortis qui ont bec moyen.
Naissance d'oiseaux à gros bec (Big Birds)
Reproduction des Big Birds uniquement entre eux en raison de leur chant spécifique, lié à la forme de leur bec, qui n'attire pas les femelles des autres espèces de pinsons.
Naissance de Big Birds fertiles qui se reproduisent uniquement entre eux.
Apparition d'une nouvelle espèce.
II. Les Big Birds ne se reproduisent qu'entre eux voir réponse 4.
III. 2 générations. ; Les oiseaux pondent des œufs tous les ans.
Groupe 2⚓
Exemple des Mouflons corses
Dans un milieu naturel, au fil des générations, on observe que la composition génétique des populations[*] change sans lien apparent avec les contraintes de l'environnement. On peut prendre l'exemple du Mouflon corse. Il existe deux populations actuellement géographiquement séparées par une zone de montagne et on observe qu'elles ont des différences visibles à l'oeil nu : la forme des cornes chez les mâles et la fréquence de la présence de cornes chez les femelles (10 % sur Asco (Cinto) et 75 % sur Bavella).
L'étude génétique montre que les variabilités alléliques (nombre d'allèles par gène) des deux populations sont importantes mais que celle de Bavella est supérieure à celle d'Asco (5,9 contre 4,6 allèles). De plus, un certain nombre d'allèles présents dans la population de Bavella est absent de celle d'Asco.
Utiliser les résultats de l'étude de la transmission des allèles responsables de la couleur de la coquille chez les escargots pour proposer une explication aux différences observées dans le cas des Mouflons ?
Question⚓
Décrire les caractéristiques principales du phénomène observé.
Préciser les conditions dans lesquelles ce phénomène a été observé.
Exemple de modélisation de la transmission des allèles au hasard dans une population à l'aide de l'exemple des escargots des bois
On connaît trois couleurs, jaune, rose et brune, pour ces escargots qui peuvent aussi présenter des bandes sombres. On observe que certains sites montre la disparition d'une des couleurs d'escargots alors qu'ils sont encore présents dans une localité voisine.
La couleur de la coquille des escargots est sous le contrôle d'un gène C qui existe sous 3 allèles CJ, CR et CB. On simplifiera les noms des allèles en les appelant J, R et B.
Les escargots reçoivent pour chaque gène un allèle de leur père et un allèle de leur mère.
L'allèle j (jaune) est récessif par rapport aux allèles b (brun) et r (rose).
L'allèle b est dominant sur l'allèle r.
Couleur des coquilles | Génotypes possibles |
Coquille brune | b//b ou b//j ou b//r |
Coquille rose | r//r ou r//j |
Coquille jaune | j//j |
Nous allons étudier l'influence de la reproduction sur la diversité allélique des escargots.
Pour cela des élèves sont devenus des escargots numériques virtuels et ont choisi un partenaire pour se reproduire. Nous suivons l'évolution des allèles (fréquence[*]) responsables de la couleur de la coquille entre les parents et leur descendance.
Dans le but de comprendre ce qui s'est passé avec les mouflons, effectuer une modélisation numérique très simplifiée de la reproduction des escargots avec le logiciel Genepop.
Ce logiciel reproduit numériquement ce que nous avons observé avec le modèle élèves/escargots mais il peut le faire un grand nombre de fois et on peut faire varier les paramètres facilement.
On considèrera seulement deux types d'escargots avec une population où existent seulement des escargot Jaunes (J//J) et des escargots roses (R//R ou R//J). Il n'y a donc que deux allèles du gène pour la couleur du corps des escargots dans cette population.
Utilisez les informations suivantes pour la configuration de départ du logiciel.
Faire une première modélisation avec une population de 100 escargots puis baisser l'effectif de la population pour voir ce qui se passe (comme chez les mouflons corses) quand le nombre d'individus d'une population diminue.
Notez vos observations, les interpréter puis conclure.
Solution⚓
Partie 1 : Le mécanisme de la reproduction sexuée fait que chaque parent transmet au hasard un des deux allèles de chacun de ses gènes. En raison de phénomènes dus au hasard tous les descendants ne font pas des petits. "Il en résulte au fil des générations, des variations, au hasard , sans direction précise, des fréquences des allèles qui coexistent. C'est pourquoi on appelle ces fluctuations "dérive génétique". " (G Lecointre)
Partie 2
Pour une petite population initiale, on observe, sur certaines simulations, la perte d'un allèle. Si on augmente l'effectif de la population en la multipliant par 3 par exemple, on observe la disparition de ce phénomène dans la plupart des cas. Ainsi la dérive génétique se produit de façon plus rapide lorsque l'effectif de la population est faible.
C'est ce phénomène qui explique la plus faible diversité allélique chez les mouflons corses d'Asco. L'effectif de la population serait ainsi descendu en dessous de quelques dizaines d'individus durant plusieurs générations au cours des cent dernières années.
Groupe3⚓
Exemple des léopards (p 73)⚓
Variations de la fréquence des allèles dans différentes populations : autre cause
Question⚓
Expliquer ce qui est à l'origine de la variation de la fréquence des allèles selon le milieu de vie chez les léopards.
Pour ce faire vous utiliserez les informations suivantes et vous réaliserez une comparaison entre 2 allèles du même gène responsable de la couleur des léopards.
On attend une réponse argumentée.
Partie : comparaison des allèles du gène de la couleur du pelage
Utilisation d'un service de comparaison de séquences d'ADN en ligne. Ce service est différent de celui déjà testé.
1) Ouvrir le service Nucleotide Blast
2) Cocher " Align two or more sequences " pour faire apparaître 2 fenêtres
3) Copier/coller la séquence 1 Allèle léopard non mélanique (ci-dessous) dans la fenêtre du haut
ATGAACATATTAAGATTATTATTAGCAACATTATTAGTAAGCTTATGCTTATTAACAGCATACAGCCACT
TAGCACCAGAAGAAAAACCAAGAGACGACAGAAACATGAGAAGCAACAGCAGCATGATGTTAGACTTAAG
CAGCGTAAGCATAGTAGCATTAAACAAAAAAAGCAAAAAAATAAGCAGAAAAGAAGCAGAAAAAAAAAGA
AGCAGCAAAAAAAAAGCAAGCATGAAAAACGTAGCAAGACCAAGAAGACCAAGACCACCACCACCAGCAC
CATGCGTAGCAACAAGAAACAGCTGCAAACCACCAGCACCAGCATGCTGCGACCCATGCGCAAGCTGCCA
ATGCAGATTCTTCAGAAGCAGCTGCAGCTGCAGAGTATTAAACCCAACATGC
4) Copier/coller la séquence 2 (ci-dessous) Allèle léopard mélanique dans la fenêtre du dessous
ATGAACATATTAAGATTATTATTAGCAACATTATTAGTAAGCTTATGCTTATTAACAGCATACAGCCACT
TAGCACCAGAAGAAAAACCAAGAGACGACAGAAACATGAGAAGCAACAGCAGCATGATGTTAGACTTAAG
CAGCGTAAGCATAGTAGCATTAAACAAAAAAAGCAAAAAAATAAGCAGAAAAGAAGCAGAAAAAAAAAGA
AGCAGCAAAAAAAAAGCAAGCATGAAAAACGTAGCAAGACCAAGAAGACCAAGACCACCACCACCAGCAC
CATGCGTAGCAACAAGAAACAGCTGCAAACCACCAGCACCAGCATGCTGAGACCCATGCGCAAGCTGCCA
ATGCAGATTCTTCAGAAGCAGCTGCAGCTGCAGAGTATTAAACCCAACATGC
Aide :
4) Cliquer sur BLAST puis attendre
5) choisir l'onglet "Alignment"
Les 2 séquences sont superposées. Chaque position où les nucléotides sont identiques est marquée par un point. Les nucléotides différents sont indiqués en rouge.
4) Repérer le nombre de nucléotides différents et la longueur totale du gène.
5)Noter les résultats
Aide
Solution⚓
On observe un nucléotide de différence entre les deux allèles de la couleur du pelage des léopards.
La prédominance de la forme claire est associée à une fréquence allélique de l'allèle N élevée. Pour la forme sombre il s'agit le l'allèle n.
Le léopard doit s'approcher de ses proies pour les attraper. Un léopard sombre sera plus repérable dans la savane et aura plus de difficulté à se nourrir. Il sera en compétition avec les formes claires. Il va donc rencontrer des difficultés pour vivre et se reproduire facilement dans ce milieu. Il en sera de même pour un léopard clair dans la forêt.
On observe ici l'effet de la sélection naturelle qui correspond à la modification de a fréquence de certains allèles sous l'effet de la pression du milieu et des interactions entre les organismes. Ici la variation de la fréquence des allèles dans la population n'est pas due au hasard.