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C'est pas sorcier: La théorie de
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http://www.youtube.com/watch?v=ZNFN4t6iT9o
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La transmission
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l'évolution : le darwinisme (wallanisme)
Charles Darwin
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Théorie de Darwin
1. Sans limitation, une population s’accroît de façon
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Preuves de l'évolution

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B- La biogéographie
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Preuves de l'évolution
Anatomie
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Preuves de l'évolution

• Biologie moléculaire.
LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE

L'ACIDE DÉSOXIRIBONUCLÉIQUE
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HYDROGÈNE ET AZOTE
A-Les preuves homologiques
Preuves moléculaires (les meilleures car elles sont précises)
Les différences entre les molécul...
Exercices:
page 82, 1
page 87, 9 et 10
page 91, 16, 17
Les structures homologues reflètent les liens évolutifs
(phylogénie) mais pas les structures analogues.
Structures analogu...
La spéciation
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  1. 1. UN LONG CHEMIN VERS LA THÉORIE DE L'ÉVOLUTION C'est pas sorcier: La théorie de l'évolution
  2. 2. http://www.youtube.com/watch?v=ZNFN4t6iT9o
  3. 3. AVANT LA THÉORIE DE L'ÉVOLUTION ... ● ● ● LA THÉORIE DU FIXISME (OU CRÉATIONISME OU CATASTROPHISME) UNE VISION ANTHROPOCENTRIQUE DU MONDE LA TERRE AVAIT SEULEMENT 6000 ANS
  4. 4. FIXISME C'est la croyance selon laquelle il n'y a ni transformation ni dérive des espèces végétales ou animales. Chaque espèce serait apparue telle quelle au cours des temps géologiques. C'est une théorie qui s'oppose aux théories de l'évolution. Georges Cuvier: Savant français qui a identifié et classé de nombreux fossiles comme le Megatherium. C'est le défenseur du Catastrophisme.
  5. 5. Créationisme (Fixisme) Linné: l’être suprème a créé d’un geste unique toutes les espèces, ce qui fait qu’elles sont fixes Georges Cuvier (1769-1832): soutient la thèse et développe la théorie des alternances cataclysme-création pour expliquer la stratification des fossiles Le créationisme refait dangereusement surface dans certains Etats où tout enseignement non fondé sur l’ Ecriture est banni !
  6. 6. ÉVOLUTION: Cette théorie dit qu’il apparaît de nouvelles espèces, et que celles-ci dérivent d’autres espèces arguments: Jean Baptiste de Monet de Lamarck (1744-1829) Charles Darwin Alfred Wallace (1809-1882) (1823-1913) • • • • • • • paléontologiques anatomiques embryologiques physiologiques biochimiques génétiques .....
  7. 7. 4. La première théorie explicative de l'évolution : le lamarckisme: Suligné!! Jean-Baptiste de Monet de Lamarck (1744-1829) • Dit « Chevalier de Lamarck » • Naturaliste français. • Responsable des collections d'invertébrés au musée d'histoire naturelle de Paris. • Le premier à affirmer publiquement le concept de l'évolution des espèces et à élaborer un modèle pour l'expliquer. • Publie sa théorie en 1809 dans son livre : Philosophie zoologique Sa biographie Invente les mots : invertébrés, vertébrés et biologie et, précise le sens du mot fossile.
  8. 8. Exemple de l’évolution du cou de la girafe (selon Lamarck) 1. Le milieu engendre des besoins À cause d’un changement dans le milieu, les feuilles sont plus hautes dans les arbres. Les girafes ont besoin d’un cou plus long. 2. Modification des organes Les girafes s’étirent pour les atteindre. Le cou et les pattes s’allongent durant leur vie. 3. Transmission des modifications Les girafes transmettent ce caractère (acquis au cours de leur vie) à leurs descendants. 4. Adaptation au milieu Avec le temps, l’espèce s’adapte à son milieu en devenant de plus en plus allongée. Les girafes sont adaptées à la hauteur de leur nourriture.
  9. 9. Mécanisme explicatif de l’évolution (de Lamarck) : l'hérédité des caractères acquis Les changements du milieu engendrent de nouveaux besoins chez un organisme. Ces besoins entraînent le développement des organes utilisés et la régression des organes non utilisés. (Usage et non usage) Les caractères acquis de la sorte se transmettent aux descendants. (Hérédité des caractères acquis) L’espèce se transforme graduellement en s’adaptant au milieu.
  10. 10. La transmission des caractères acquis
  11. 11. La deuxième théorie explicative de l'évolution : le darwinisme (wallanisme) Charles Darwin (1809-1882) Sa biographie • Naturaliste anglais. • Études en médecine (qu’il abandonne) puis en théologie et en sciences naturelles. • À 22 ans (1831), il s’embarque comme naturaliste sur le Beagle pour un voyage de 5 ans autour de l’Amérique du Sud et de l’Archipel des Galápagos. • De retour de voyage il réfléchit sur ses observations, publie des ouvrages et conçoit sa théorie de l'évolution. • Présentation de sa théorie en 1858. • Publication de sa théorie de l'évolution en 1859 dans son livre: De l'origine des espèces (livre en ligne)
  12. 12. Voyage de « 5 ans » sur le Beagle ! Il étudie la géologie des îles et des continents et collectionne les spécimens et fossiles rencontrés. 5 semaines dans les îles Galápagos Départ et arrivée Campbell (3eéd.) — Figure 22.5 : 479
  13. 13. Le voyage du Beagle L'archipel des Galapagos est situé sous l'équateur, à 800 kilomètres des côtes de l'Amérique du Sud. Sur 26 espèces d'oiseaux terrestres vivant dans ces îles, 23 sont considérées comme spécifiquement distinctes, et comme y ayant été créées. Ce sont des îles volcaniques Tortue des îles Galapagos
  14. 14. Au cours du voyage du beagle Darwin observe : CURIOSITÉ !! • Espèces de régions différentes d’Amérique du Sud se ressemblent souvent entre elles. • Espèces retrouvées dans un milieu particulier d’Amérique du Sud ressemblent plus aux espèces d’autres régions d’Amérique du Sud qu’aux espèces trouvées dans des milieux similaires sur d’autres continents.
  15. 15. Au cours du voyage du beagle Darwin observe : • Fossiles d’Amérique du Sud ressemblent aux espèces actuelles d’Amérique du Sud. • Des Îles possèdent des espèces uniques qui ressemblent à d’autres espèces du continent le plus proche. Ex. Îles Galápagos (900 Km à l’Ouest de l’Amérique du Sud)
  16. 16. Mécanisme explicatif de l’évolution (de Darwin) : la sélection naturelle !! 1 Il y a des variations entre les individus et celles-ci sont héréditaires. Nous ne e sommes pas tous Campbell (3 éd.) — Figure 22.9 : 482 égaux. Source 2 La descendance d’une espèce est beaucoup trop nombreuse pour les ressources du milieu, il y a lutte pour la survie. Une seule branche d’érable porte des douzaines de graines. e Campbell (3 éd.) — Figure 22.8 : 482
  17. 17. 3 Les individus qui Un facteur sélectif présentent les meilleures variations par rapport au milieu se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs caractères favorables. Les individus ayant les moins bonnes variations sont éliminés via un facteur de sélection naturelle (ici, les oiseaux). 4 L’espèce se modifie graduellement par accumulation des caractères favorables au fil des générations. 5 L’espèce s’adapte à son milieu. Source
  18. 18. Au cours du voyage du beagle Darwin observe : • Espèces de régions différentes d’Amérique du Sud se ressemblent souvent entre elles. • Espèces retrouvées dans un milieu particulier d’Amérique du Sud ressemblent plus aux espèces d’autres régions d’Amérique du Sud qu’aux espèces trouvées dans des milieux similaires sur d’autres continents. • Fossiles d’Amérique du Sud ressemblent aux espèces actuelles d’Amérique du Sud. • Îles possèdent des espèces uniques qui ressemblent à d’autres espèces du continent le plus proche. Ex. Îles Galápagos (900 Km à l’Ouest de l’Amérique du Sud)
  19. 19. Théorie de Darwin 1. Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle 2. Années après années, les populations demeurent relativement stables Des facteurs limitants empêchent l ’accroissement exponentiel. 3. Il y a des variations entre les individus: à chaque génération, les descendants diffèrent de leurs parents et diffèrent entre eux. 4. Si une différence s’avère avantageuse face à l’environnement de l’organisme, le ou les individus qui la possèdent ont plus de chances de survivre que ceux de la population qui ne la possèdent pas. Et donc plus de chances de se reproduire et de transmettre leur caractéristique = SÉLECTION NATURELLE
  20. 20. Selon la théorie de l’évolution: • Les espèces se transforment au cours du temps, elles évoluent. • Il y a donc une « histoire » de la vie. • La théorie de Darwin forme un tout cohérent et s’appuie sur l’ensemble des connaissances de l’époque en géologie et en biologie. • La théorie sera rapidement acceptée par l’ensemble des biologistes. • La sélection naturelle entraîne des changements: L'espéciation.
  21. 21. Exemple de l’évolution du cou de la girafe (tel que Darwin aurait pu le décrire s’il l’avait fait, ce qui n’est pas le cas) 1. Variation biologique Il existe dans une population de girafes, diverses longueurs de cou et de pattes. 2. Sélection naturelle Si la nourriture est haute dans les arbres (facteur sélectif), les plus grands (cou et pattes) ont plus de chances de survivre. 3. Succès reproducteur Ils se reproduisent plus que les autres et transmettent leurs gènes avantageux à leurs descendants. De génération en génération, il y a sélection (élimination) des plus petits, les plus grands survivent. 4. Adaptation au milieu Avec le temps, l’espèce s’adapte à Les girafes sont adaptées à la hauteur de son milieu en devenant de plus en leur nourriture. plus allongée.
  22. 22. D- La sélection naturelle peut s'inverser Cas du mélanisme industriel Les phalènes claires ont été sélectionnées (éliminées) durant la révolution industrielle et la population est devenue sombre. Source Éliminées (sélectionnées) Phalènes survivantes Après cette période, la phalène a repris sa forme claire parce que les phalènes sombres ont été sélectionnées (éliminées). Éliminées (sélectionnées) Phalènes survivantes
  23. 23. Preuves de l'évolution • Le registre fossile: Les fossiles sont les objets témoignant véritablement de l'existence de la vie passée. • Repartition géographique. • Anatomie comparée: révèle les similitudes internes entre les êtres vivants ainsi que leurs organes homologues. • Développement embryonnaire. • Biologie moléculaire.
  24. 24. Preuves de l'évolution • Le registre fossile: Les fossiles sont les objets témoignant véritablement de l'existence de la vie passée.
  25. 25. Les fossiles peuvent-ils confirmer l'hypothèse d'une évolution des espèces Un fossile est toute trace de vie passé préservée dans les roches: os, traces de pas, excréments, oeufs, etc
  26. 26. Le registre fossile • Dans les roches nous trouvons des fossiles des organismes qui n'existen plus • Il y a des fossiles des organismes très différents aux actuels • Parfois, nous trouvons des fossiles qui peuvent être considéres des ancêtres des animaux actuels
  27. 27. Les informations apportés par les fossiles Oiseau ou dinosaure? Le squelette de l'Archéoptérix présente des ressemblances avec celui d'un petit dinosaure bipède qui a vécu à la même époque. Cet animal est vieux de 150 millions d'années.
  28. 28. Preuves de l'évolution La repartition géographique ou biogeographie
  29. 29. B- La biogéographie La répartition géographique montre que les espèces évoluent à partir d’ancêtres communs. Les espèces d’une même région se ressemblent, même si elles se sont adaptées à d’autres habitats, car elles ont des ancêtres communs.
  30. 30. Avestruz Struthio camelus Ñandú Rhea americana Emú Dromaius novaehollandiae
  31. 31. No obstante, no olvidéis que según la emisión C'est pas sorcier, el Emú está más cerca evolutivamente del Kiwi que del avestruz, y que todos ellos tienen un ancestro común
  32. 32. Preuves de l'évolution Anatomie comparée: révèle les similitudes internes entre les êtres vivants ainsi que leurs organes homologues.
  33. 33. Squelettes comparés Les premiers vertébrés tétrapodes possédaient des branchies et plusieurs caractères de poissons. Ces ressemblances confortent l'idée d'une evolution. On peut penser que tous les tétrapodes actuels sont issus d'un groupe de poissons à nageoires charnues.
  34. 34. A-Les preuves homologiques Preuves anatomiques : anatomie comparée Les membres antérieurs des vertébrés sont sur le même plan. Humérus Radius Cubitus Humain Chat Baleine Chauve-souris Campbell (3eéd.) — Figure 22.14 :
  35. 35. A-Les preuves homologiques Preuves anatomiques : les organes vestigiaux Les petits organes régressifs laissent voir qu’ils ont déjà servi au cours de l’évolution mais qu’ils ne servent plus ! 1 Les organes vestigiaux des baleines Les baleines ont des petits os inutiles dans la région de la hanche car leurs ancêtres avaient des pattes. Fémur Vestiges des membres postérieurs chez le dauphin pilote (Globicephala sp.) Fémur Source Os de la hanche
  36. 36. Preuves de l'évolution • Développement embryonnaire.
  37. 37. LE DÉVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE
  38. 38. A-Les preuves homologiques Preuves embryologiques Les embryons de vertébrés se ressemblent parce qu’ils ont une ascendance commune. Tous ont des sacs branchiaux et une queue. Les sacs branchiaux sont à l’origine des trompes d'Eustache des humains et des branchies des poissons. xtrait du livre «Le Miroir du Monde » de Cyrille Barrette Sacs branchiaux Queue Campbell (3eéd.) — Figure 22.15 : 486
  39. 39. 2 Les organes vestigiaux des humains Les humains ont un repli semilunaire car leurs ancêtres reptiliens ont une troisième paupière. Les humains ont un coccyx car leurs ancêtres avaient une queue. (Source) Les humains ont un appendice car leurs ancêtres avaient un caecum empli de bactéries pour digérer la cellulose (comme certains herbivores actuels).
  40. 40. Preuves de l'évolution • Biologie moléculaire.
  41. 41. LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE L'ACIDE DÉSOXIRIBONUCLÉIQUE DE WATSON ET CRICK OXYGÈNE, CARBONE HYDROGÈNE ET AZOTE
  42. 42. A-Les preuves homologiques Preuves moléculaires (les meilleures car elles sont précises) Les différences entre les molécules permettent d’apprécier la distance évolutive qui les sépare. Tous les vertébrés ont de l’hémoglobine (Hb). Les molécules sont d’autant plus semblables que la distance évolutive est petite. 1 acide aminé de différent dans les hémoglobines humaines (en moyenne) 45, entre humain et oiseau 8, entre humain et singe 67, entre humain et grenouille Campbell (3eéd.) — Figure 22.16 : 487 27, entre humain et souris 125, entre humain et lamproie
  43. 43. Exercices: page 82, 1 page 87, 9 et 10 page 91, 16, 17
  44. 44. Les structures homologues reflètent les liens évolutifs (phylogénie) mais pas les structures analogues. Structures analogues Pas la même origine évolutive Peuvent avoir les mêmes fonctions (par évolution convergente) Structures homologues Même origine évolutive Pas nécessairement les mêmes fonctions (par évolution divergente) Étude des ailes 2 3 1 S S S S 4 Lesquels sont des homologues ? 1, 2 et 4
  45. 45. La spéciation • Deux types de spéciation • Allopatrique: territoire différent • Sympatrique: même territoire • Il y a beaucoup plus d’exemples de spéciation allopatrique Collège Lionel-Groulx
  46. 46. Le processus: - Deux populations de la même espèce restent séparées. - Les deux suivent une évolution indépendante. - Il y a une accumulation de différences.
  47. 47. Rythme de spéciation: Page 90 livre • L’évolution est graduelle selon Darwin • Les 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? Collège Lionel-Groulx
  48. 48. Le gradualisme a été remis en question par Niles Eldredge et Stephen Gould en 1972 avec leur théorie des équilibres ponctués et la distinction des mécanismes affectant micro et macroévolution. Selon ce concept, la spéciation se fait par étapes successives et non progressivement, ce qui permet d’expliquer la longue persistance de certaines espèces ou au contraire la très rapide évolution d’autres groupes. Années 1970 : modèle des équilibres ponctués.
  49. 49. On cherche un autre mécanisme que la sélection naturelle pour expliquer l’évolution : le mutationnisme Hugo de Vries et le mutationis Botaniste hollandais (18481935) De Vries observe, en 1866, l'apparition soudaine de nouvelles espèces chez l'oenothère à grandes fleurs (Oenothera lamarckiana) et propose la mutation comme l'agent de l'évolution (publication : Die Mutations theorie, en 1901). Cette notion d’évolution par la mutation, produisant des variations soudaines, fortuites et héréditaires était diamétralement opposée à la vision darwinienne d'une évolution graduelle due à la sélection naturelle sur des variations continues. Notez que les mutations furent perçues dès le 18e siècle par Maupertuis puis Lamarck et Darwin mais que ce fut de Vries qui, le premier, les nomma et les définit comme de brusques transformations spontanées et héréditaires en leur attribuant un impact sur l’évolution des espèces. Source
  50. 50. La mutation Fait apparaître les nouveaux gènes Source    Événement rare et le plus souvent néfaste. Facteur très important de l'évolution car fournit les nouveaux gènes, la matière brute de la sélection naturelle. Une mutation germinale (transmise à la génération suivante par un gamète) modifie immédiatement le pool génique de la population.
  51. 51. Un exemple de mutation: l'albinisme Flocon de Neige était le seul gorille albinos connu au monde. Il a malheureusement succombé à l'âge de quarante ans à un cancer incurable de la peau lié à son albinisme. La couleur de notre peau est déterminée par la quantité de mélanine présente dans les cellules situées à sa base. La synthèse de la mélanine dépend d'un gène situé sur la paire de chromosomes nº 11.
  52. 52. Une mutation neutre: les yeux bleus ● ● ● On considère comme neutres les mutations qui sont sans impact sur la fonction d'une molécule et qui ne procurent ni avantage ni désavantage sélectif. Il s'agirait d'une simple mutation d'un gène qui est impliqué dans la production de mélanine. Tous les humains ayant les yeux bleus, sur l'ensemble de la planète, sont les descendants d'un unique ancêtre commun qui vivait il y a entre 6 000 et 10 000 ans.
  53. 53. Les individus plus adaptés au environnement vont survivre... mais, qu'est qu'il peut se passer si l'environnement change?
  54. 54. La sélection naturelle peut s'inverser Cas du mélanisme industriel Les phalènes claires ont été éliminées durant la révolution industrielle et la population est devenue sombre. Phalènes eliminées Phalènes survivantes Après cette période, la phalène a repris sa forme claire parce que les phalènes sombres ont été éliminées. Phalènes eliminées Phalènes survivantes
  55. 55. La phalène du bouleau (Biston betularia) Forme pâle = bon camouflage sur les troncs d’arbres couverts de lichen. Forme mélanique = bon camouflage sur les troncs dépourvus de lichens et noircis par la pollution. À partir du milieu du XIXe siècle, la pollution a fait disparaître les lichens des arbres et la suie les a noircis. • Dans les régions polluées, la sélection naturelle a remplacé les pâles par la forme mélanique en quelques années. • Dans les régions où on a mis fin à la pollution, les pâles sont redevenus majoritaires.
  56. 56. THÉORIE SYNTHÉTIQUE DE L'ÉVOLUTION
  57. 57. Entre le darwinisme et le néodarwinisme a) Naissance du Darwinisme Darwin (1858). L'évolution est acceptée mais pas le mécanisme de la sélection naturelle. Darwin ne peut expliquer comment les variations héréditaires nécessaires à la sélection naturelle apparaissent dans les populations ni comment les organismes transmettent ces variations à leur descendance. À cette époque, on croît que les caractères des parents se mélangent dans leurs descendants et que ce mélange finit par éliminer les différences. b) Les travaux de Mendel (1865) Gregor Mendel propose le modèle particulaire de l’hérédité dont Darwin avait besoin. Malheureusement, Darwin n’a jamais vu ces travaux.
  58. 58. Une nouvelle science voit le jour Ces études permettent d’intégrer graduellement les idées de Mendel et de Darwin et de mettre au point une nouvelle science : la génétique des populations (science qui étudie les changements génétiques au sein des populations). a) Une théorie globale de l’évolution est élaborée (1930-1947) LaUne théorie globale de l’évolution est néodarwinisme prend théorie synthétique de l’évolution ou élaborée (1930-1947) forme. La théorie synthétique de l’évolution ou néodarwinisme prend Elle est dite synthétique car elle intègre les découvertes et forme. Elle est dite synthétique car elle intègre les découvertes et principes de nombreux domaines (biologie, géologie et principes de nombreux domaines (biologie, géologie, analyse mathématique). paléontologie, taxonomie, mathématique, etc).
  59. 59. La théorie synthétique de l’évolution (néodarwinisme) Son grand apport : l’évolution se fait à l’échelle des populations et non à celle de l’individu. Un résumé de la théorie néodarwinienne Une population évolue sous l'effet de la sélection naturelle Un résumé de la théorie néodarwinienne (principal mécanisme de l'évolution) mais aussi sous l'effet De grands changements résultent de l'accumulation de ces d'autres agents de l'évolution : dérive génétique, mutation et flux petites modificationsgénétique. de longues périodes étalées sur (microévolution) De grands changements résultent de l'accumulation de ces petites modifications étalées sur de longues périodes (microévolution)
  60. 60. Vocabulaire Espèce Population Ensemble de populations dont Groupe d'individus tous les membres ont le potentiel de la même espèce de se reproduire entre eux dans vivant sur un territoire un environnement naturel donné et à un moment déterminé Alaska Canada Microévolution Modification, au cours des Aire de Mer de Beaufort générations successives, distribution des caribous des fréquences des allèles de la rivière Porcupine d'une population sous l'effet des agents de Aire de l'évolution distribution des Spéciation caribous de la rivière Apparition d'une Fortymile Yukon nouvelle espèce Alaska comme résultat de la microévolution Campbell (3eéd.) — Figure 23.3 :
  61. 61. Une biodiversité ou diversité spécifique: livre, pag 93 Nombre d'espèces différentes ou richesse spécifique Abondance relative de chaque espèce. Quelle communauté montre le plus A de biodiversité : A ou B ? A B 25% de chaque 80 % de l’un et 25 % des autres
  62. 62. Les menaces à la biodiversité • • • • • • Destruction d’habitat Espèces envahissantes Changements climatiques Pollution Braconnage Nous sommes au cœur de la 6ième extinction massive, 1000x plus rapide que celle des dinosaures… Collège Lionel-Groulx

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