Lvolution et la spciation Les preuves de lvolution

L’évolution et la spéciation Les preuves de l’évolution Comment s’est générée la biodiversité? Chapitres 23 et 24 Collège Lionel-Groulx

Plan de la présentation • Les preuves de l’évolution • La sélection sexuelle • La spéciation, un très bref aperçu Collège Lionel-Groulx

Les preuves convergentes de l’évolution: • Les observations directes • L’évolution de l’antibiorésistance • La sélection naturelle suite à un changement environnemental (ex. : phalène du bouleau) • Les homologies moléculaires (ADN et protéines) • Les homologies anatomiques • Les organes vestigiaux • Les homologies embryologiques • L’évolution convergente analogies • Les archives fossiles • La biogéographie • Les imperfections de la nature Collège Lionel-Groulx

Observations directes: L’antibiorésistance Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Observations directes: Phalènes du bouleau Avant la révolution industrielle Après la révolution industrielle Lichens et peu de saleté sur les bouleaux, les papillons pâles sont avantagés et plus nombreux. Peu de lichens et saleté abondante sur les bouleaux, les papillons foncés sont avantagés et plus nombreux Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Homologies moléculaires Certaines espèces ont de l’ADN ou des protéines très semblables pour une même fonction, alors que d’autres ont des molécules beaucoup moins semblables pour une même fonction. Campbell et Reece 2007 § Résultat du hasard ou d’un inventeur: peu probable… § Résultat d’ancêtre communs plus ou moins lointains: beaucoup plus probable! Rappel: labo phylogénie Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Homologie anatomiques: anatomie comparée Quatre fonctions différentes mais un même « moule » … Le hasard ou un inventeur? Très peu probable… Un ancêtre commun? Beaucoup plus probable! Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Homologie anatomiques: organes vestigiaux Des os détachés du squelette, jouant maintenant un rôle en lien avec l’érection… § Le hasard ou un inventeur? Très peu probable… § Un ancêtre ayant ces os? Beaucoup plus probable! Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Homologies embryologiques Les embryons humains possèdent des sacs branchiaux et une queue postanale comme les embryons des poissons. Le hasard ou un inventeur? Très peu probable… Un ancêtre commun? Beaucoup plus probable! Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Évolution convergente Attention! Les similarités anatomiques n’indiquent pas toujours un lien de parenté! • Homologie: similarités dues à une ascendance commune • Les structures similaires ne sont pas toujours des homologies • Ce sont parfois plutôt des analogies issues de l’évolution convergente • Autres exemples: les ailes des insectes et celles des oiseaux, les nageoires des poissons et celles des baleines… Collège Lionel-Groulx

Utilisation des homologies pour construire un arbre phylogénétique Collège Lionel-Groulx

Les archives fossiles Exemple: le lien entre l’inoffensif Bambi et l’orque féroce L’astragale (os de la cheville) à double poulie est propre aux artiodactyles (antilopes, bovins, chameaux, girafes, hippopotames, les porcs…) et aux ancêtres des cétacés ! § § Le hasard ou un inventeur? Très peu probable… Un ancêtre commun? Beaucoup plus probable! Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Les archives fossiles Exemple: l’évolution des cétacés Collège Lionel-Groulx

La biogéographie est l’étude de la distribution géographique des espèces sur la surface de la planète. Nos connaissances en biogéographie démontrent qu’il y a eu évolution et non création des espèces. • Q 1. Sur une île, est-ce que les espèces ressembleront plus à celles d’un autre endroit au climat similaire ou aux espèces habitant le continent le plus proche? • Q 2. Si l’Amérique du Sud s’est séparée de l’Afrique il y a 80 millions d’années et que l’origine des grands singes en Afrique date de 20 millions d’années, devraient -ils être présents en Amérique du Sud? Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

La biogéographie Q 1 – Espèces sur une île A. Si les espèces avaient été larguées au hasard par des extraterrestres saouls, ça pourrait être le cas. B. Si les espèces avaient été créées par un créateur intelligent, on pourrait s’attendre à ce que des espèces créées pour le climat sec du continent A soient Île auraient les bonnes aussi distribuées sur la petite île au climat similaire car elles Climat sec adaptations pour survivre. Continent A Climat sec C. Si les espèces n’ont pas été créées mais qu’elles ont évolué, on pourrait Continent B s’attendre que les espèces de la petite île ressemblent plus à celles du continent Climat humide B, malgré la différence de climat, étant donné qu’il est presque impossible Espèces très similaires sur ? qu’une espèce traverse l’océan à partir du continent A pour coloniser l’île. A. Continent A § et Continent B ? et cas A le Île ? C Ce qu’on observe partout sur. B. la. Continent planète: C. Continent B et Île ? Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

La biogéographie Q 2 – Où sont les grands singes? Grands singes ici aujourd’hui? Origine des grands singes, 20 MA Séparation par des La réponse est non, si on ne compte pas la migration des humains il y a mouvements environ 15, 000 ans, qui sont aussi de 80 grands singes. tectoniques, MA Si les grands singes avaient été créés par un créateur intelligent, il en aurait mis là où ils peuvent vivre. Il y a beaucoup de similarités entre les forêts du Congo et celles du Brésil. Pourtant seules celles du Congo abritent de grands singes. Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

La nature est tellement parfaite que l’évolution par la sélection naturelle ne peut pas agir sans force extérieure Est-ce vraiment le cas? Collège Lionel-Groulx

La sélection est un bricoleur: la nature est imparfaite parce que… • …la sélection ne crée pas à partir de rien, elle modifie ce qui existe déjà: • L’évolution est limitée par des contraintes historiques: impose le « bricolage » et non « l’ingénierie » Ouakari chauve, Cacajao calvus (primate) • …de nombreuses adaptations sont des compromis: analyse coût/bénéfice • …le hasard et la sélection naturelle interagissent Bien que la vie soit extraordinaire, il existe plusieurs imperfections dans la nature. L’existence de celles-ci suggèrent une évolution plutôt qu’une création. . Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Imperfection: l’œil imparfait L’œil des vertébrés est monté « à l’envers » ! • Les cellules sensibles à la lumière (cônes et bâtonnets) font face au fond de l’œil plutôt qu’à la lumière. • Ils sont recouverts d’un réseau de cellules nerveuses (cellules bipolaires, ganglionnaires et autres). • Les cellules nerveuses se rencontrent toutes en un endroit pour traverser la rétine (nerf optique). Résultats: • Les cellules nerveuses atténuent la lumière qui entre dans l’œil, on voit moins bien qu’on pourrait quand c’est sombre. • Le nerf optique rend inutile une partie de la rétine (appelée tache aveugle). C’est comme ça à cause de l’œil de nos ancêtres… Les pieuvres ont des yeux faits « à l’endroit » , ceux-ci ont évolué dans une lignée différente de la nôtre = analogie. Certains vertébrés possèdent un tapis choroïdien, un « miroir » , permettant d’augmenter la quantité de lumière qui excite leurs cellules sensibles à la lumière. Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Organismes imparfaits: l’effet beigne La sélection naturelle n’explique pas tout! • L’évolution d’un caractère peut en faire apparaître d’autres… • Quel était l’objectif du pâtissier: des anneaux (beignes), des cercles (Timbits), des « triangles » ou des « losanges » ? • Exemple du menton des humains • La dentition est une caractéristique qui évolue rapidement • L’os mou des gencives évolue plus vite que l’os dur de la mâchoire • Le menton n’est pas une adaptation, il n’a pas d’utilité Collège Lionel-Groulx

Conclusion: preuves de l’évolution • Une multitude de sciences indépendantes obtiennent des résultats convergents démontrant le fait de l’évolution, mais pas de la création. • La théorie de l’évolution n’est pas un dogme: celle-ci change et est perfectionnée au fil des percées scientifiques et des observations accumulées. • L’arbre généalogique des espèces est conséquemment en constant remodelage. Il est notre meilleure hypothèse des lien phylogénétique entre les espèces en se basant sur les données actuelles. Collège Lionel-Groulx Preuves de l’évolution

Organismes parfaits? Champion du camouflage et de la survie? § Rappel: de nombreuses adaptations sont des compromis. § On a ici un cas typique de sélection sexuelle. Collège Lionel-Groulx

L’évolution des caractères sexuels secondaires: la sélection sexuelle • Deux types de sélection sexuelle: • La sélection intrasexuelle • Habituellement chez les mâles • Compétition pour permettre un meilleur accès aux partenaires sexuels • La sélection intersexuelle • Les femelles exercent habituellement le choix de partenaire • Préférence pour des traits masculins éclatants et comportements impressionnants • Principe du handicap assumé: j’ai tellement de bons gènes que j’arrive à survivre malgré ce handicap! Collège Lionel-Groulx

Sélection intrasexuelle: exemples Collège Lionel-Groulx

Sélection intersexuelle: handicaps assumés Collège Lionel-Groulx

Exemple de caractère sexuel secondaire chez les humains • Mesdemoiselles, laquelle préférez-vous? Taille moyenne du pénis en érection • Humain: 13, 7 cm • Chimpanzé: 7, 6 cm • Gorille: 2, 5 cm !!! Hypothèse incertaine: • Préférence féminine (sélection sexuelle), en étant debout, il est devenu plus visible ainsi. Au niveau des testicules, les humains sont au centre. Moins de compétition spermatique chez le chimpanzé (où c’est le « free for all » , ) mais plus que chez le gorille (qui a son harem ). Forme 1 ou forme 2? ? ? Collège Lionel-Groulx 2 1

Exemple de caractère sexuel secondaire chez les humains • Messieurs, laquelle préférez-vous? Seules femelles humaines possèdent des seins même lorsqu’elles n’allaitent pas. La raison n’est pas claire, au moins trois hypothèses: • Préférence masculine? • Nécessaires à l’excitation masculine pendant le coït en missionnaire? • Aide au consentement féminin car érogènes? La contribution de la sélection sexuelle n’est pas claire, mais dans tous les cas, ça augmente le succès reproductif. 1 Forme 1 ou forme 2? ? ? Collège Lionel-Groulx 2

Comment expliquer la diversité des espèces? Processus de la spéciation: un bref aperçu Collège Lionel-Groulx

Importance de l’interfécondité § Concept biologique de l’espèce: surtout basé sur la capacité d’engendrer une descendance viable et féconde. § L’isolement reproductif mène à des divergences génétiques entre les populations d’une même espèce. § Ces divergences mènent à la spéciation. Collège Lionel-Groulx

La spéciation • Deux types de spéciation • Allopatrique: isolement reproductif sur des territoires différents • Sympatrique: isolement reproductif sur un même territoire • Il y a beaucoup plus d’exemples de spéciation allopatrique Collège Lionel-Groulx

La spéciation Il existe des intermédiaires entre la spéciation allopatrique et sympatrique, mais seuls-ci sont à l’étude dans le cadre de notre cours. Les « étapes » de la spéciation pour la spéciation allopatrique et sympatrique sont importantes. Collège Lionel-Groulx

Rythme de spéciation • L’évolution est graduelle selon Darwin • Certaines archives géologiques démontrent plutôt le contraire • Naissance de la notion d’équilibre ponctué (Gould) • Si une espèce acquièrent la majorité de ses caractéristiques en 50, 000 ans, en verront nous la trace dans les fossiles? • Il existe des exemples de gradualisme autant que d’équilibre ponctué dans la nature Collège Lionel-Groulx

En conclusion • L’isolement reproductif permet à des populations d’une même espèce de diverger génétiquement (par des mutations). • Si l’isolement persiste, les populations ne sont plus interfécondes = spéciation • La spéciation peut être allopatrique ou sympatrique. • Le rythme de spéciation peut varier mais laisse généralement peu de traces dans les archives fossiles. Collège Lionel-Groulx