Programme en vigueur — arrêtés du 19 juillet 2019, applicable en Terminale depuis la rentrée 2020. Voir le texte
Sélection naturelle et dérive génétique comme forces évolutives. Spéciation allopatrique et sympatrique. Phylogénie moléculaire : comparaison de séquences ADN. Co-évolution : parasite-hôte, plante-pollinisateur.
La règle d'or
La sélection naturelle trie selon le milieu, la dérive tire au sort : les deux font évoluer les fréquences, une seule dépend de l'avantage.
L'erreur que tout le monde fait
Attribuer à la sélection naturelle toute variation de fréquence allélique observée entre deux générations.
La dérive produit exactement le même type de courbe, sans qu'aucun allèle soit avantageux : c'est un effet d'échantillonnage, d'autant plus visible que la population est petite. Sur une petite population isolée, un allèle neutre peut disparaître ou se fixer par pur hasard, ce qui interdit de conclure à un avantage à partir de la seule augmentation.
Regarder la taille de la population avant d'invoquer la sélection : dans un petit effectif, la dérive est l'explication par défaut.
Une fréquence allélique qui change ne prouve pas que l'allèle soit devenu avantageux : dans une petite population, le seul hasard de la reproduction suffit à la faire varier beaucoup.
1Deux forces évolutives à ne pas confondre
Définition
Sélection naturelle — La sélection naturelle est le tri exercé par le milieu sur les variations héréditaires : les individus porteurs d'un allèle qui améliore la survie ou la reproduction dans ce milieu laissent en moyenne plus de descendants, et la fréquence de cet allèle augmente. Elle est orientée par le milieu, mais elle n'a ni but ni anticipation : elle trie ce qui existe déjà, elle ne produit pas la variation.
Définition
Dérive génétique — La dérive génétique est la variation des fréquences alléliques due au seul hasard de l'échantillonnage des gamètes d'une génération à l'autre. Elle affecte tous les allèles, avantageux ou non, et son effet est d'autant plus fort que la population est petite. Elle peut faire disparaître un allèle favorable et fixer un allèle neutre ou légèrement défavorable.
Attribuer à la sélection naturelle toute variation de fréquence allélique observée entre deux générations.
Pourquoi — Les deux forces produisent le même type d'observation — une fréquence qui change — mais une seule dépend de l'avantage conféré. Avant de conclure à la sélection naturelle, il faut donc vérifier deux choses : que l'effectif est assez grand pour que la dérive génétique soit négligeable, et que l'allèle confère un avantage identifiable dans ce milieu. Sans ces vérifications, l'explication adaptative est une histoire plausible, non un résultat.
Le réflexe — Devant une variation de fréquence, demander : quel effectif ? quel avantage ?
Deux situations amplifient la dérive génétique. L'effet de goulot d'étranglement : une population réduite brutalement par une catastrophe repart d'un échantillon non représentatif. L'effet fondateur : quelques individus colonisent un nouveau milieu et n'emportent qu'une fraction de la diversité d'origine. Dans les deux cas, la composition génétique change sans qu'aucun tri par le milieu n'ait eu lieu.
2La spéciation
Définition
Spéciation — La spéciation est l'apparition d'une nouvelle espèce, c'est-à-dire l'établissement d'un isolement reproductif entre deux populations qui échangeaient auparavant leurs gènes. La spéciationallopatrique suppose une séparation géographique préalable ; la spéciationsympatrique se produit sans barrière géographique, par isolement écologique, temporel ou comportemental au sein d'une même aire.
L'isolement reproductif s'installe progressivement et n'est pas une frontière nette. Des populations peuvent rester partiellement interfécondes très longtemps, et des hybrides féconds existent entre espèces reconnues comme distinctes. La notion d'espèce est un outil de description, utile et imparfait : les cas limites ne sont pas des anomalies, ce sont les états intermédiaires attendus d'un processus continu.
3Reconstruire les parentés
Définition
Phylogénie moléculaire — La phylogénie moléculaire reconstruit les relations de parenté à partir de la comparaison de séquences d'ADN ou de protéines. Le principe est simple : plus deux espèces ont divergé récemment, moins leurs séquences homologues ont eu le temps d'accumuler de différences. Un arbre construit ainsi représente donc un ordre de divergence, à partir d'ancêtres communs hypothétiques.
Propriété
Un arbre phylogénétique se lit par ses nœuds, qui figurent des ancêtres communs, et non par l'ordre des espèces sur la ligne du haut. Deux espèces sont d'autant plus apparentées que leur ancêtre commun est récent. Trois erreurs de lecture à éviter : croire qu'une espèce actuelle descend d'une autre espèce actuelle ; lire une espèce comme « plus évoluée » qu'une autre ; et supposer que l'ordre d'affichage traduit une proximité.
La co-évolution désigne l'évolution conjointe de deux espèces en interaction, chacune exerçant une pression de sélection sur l'autre : parasite et hôte, plante et pollinisateur. Elle produit des ajustements réciproques parfois très étroits — une fleur dont la corolle a la longueur exacte de la trompe d'un insecte —, et elle rend chaque partenaire dépendant de l'autre, ce qui fragilise l'ensemble si l'un disparaît.
Exploiter un arbre phylogénétique construit sur des séquences
Identifier les espèces comparées et la molécule utilisée pour la comparaison.
Repérer les nœuds : chacun figure un ancêtre commun hypothétique, jamais une espèce actuelle.
Comparer les parentés par la position des nœuds, non par l'ordre d'affichage.Deux espèces voisines sur la ligne du haut peuvent avoir un ancêtre commun très ancien.
Rapporter le nombre de différences entre séquences à l'ancienneté de la divergence.12÷4=3Douze différences pour quatre millions d'années, soit trois par million d'années.
Conclure en termes de parenté, et jamais en termes de degré d'évolution.
▢Ai-je vérifié l'effectif avant de conclure à la sélection naturelle ?
▢Ai-je nommé l'avantage conféré, et dans quel milieu ?
▢Ai-je envisagé la dérive génétique, le goulot d'étranglement, l'effet fondateur ?
▢Ai-je défini la spéciation par l'isolement reproductif ?
▢Ai-je lu l'arbre par ses nœuds et non par l'ordre d'affichage ?
▢Ai-je évité de parler d'espèce « plus évoluée » ?
L'essentiel en 12 points
·Sélection naturelle : tri par le milieu ; elle ne produit pas la variation.
·Dérive génétique : effet du hasard, d'autant plus fort que l'effectif est petit.
·Les deux font varier les fréquences ; une seule dépend de l'avantage.
·Goulot d'étranglement et effet fondateur amplifient la dérive.
·Spéciation = établissement d'un isolement reproductif.
·Allopatrique : séparation géographique. Sympatrique : sans barrière géographique.
·L'espèce est un outil de description : les cas limites sont attendus.
·Phylogénie moléculaire : moins de différences = divergence plus récente.
·Un nœud est un ancêtre commun hypothétique.
·Aucune espèce actuelle ne descend d'une autre espèce actuelle.
·« Plus évolué » n'a pas de sens : toutes les lignées ont la même ancienneté.
·Co-évolution : ajustements réciproques, et dépendance mutuelle.
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Fiche PDF — Évolution — Mécanismes et preuves
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Trois documents à imprimer, 6 pages en tout : le cours, les exercices avec la place pour écrire, et le corrigé détaillé avec son barème.
a.Définir la sélection naturelle. Produit-elle la variation ?
b.Définir la dérive génétique. De quoi son intensité dépend-elle ?
c.Qu'est-ce que la spéciation ? Distinguer allopatrique et sympatrique.
d.Sur quel principe repose la phylogénie moléculaire ?
e.Qu'est-ce que la co-évolution ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Le tri exercé par le milieu sur les variations héréditaires. Non : elle trie ce qui existe déjà, elle ne le produit pas.
b. La variation des fréquences alléliques due au hasard de l'échantillonnage des gamètes. Son intensité est d'autant plus forte que l'effectif est petit.
c. L'apparition d'un isolement reproductif. L'allopatrique suppose une séparation géographique, la sympatrique se fait sans barrière géographique.
d. Plus deux espèces ont divergé récemment, moins leurs séquences homologues ont accumulé de différences.
e. L'évolution conjointe de deux espèces en interaction, chacune exerçant une pression de sélection sur l'autre.
2
Dans une population de 40 individus isolée sur une île, la fréquence d'un allèle passe de 20 % à 35 % en une génération. Dans une population continentale de 50 000 individus, le même allèle passe de 20 % à 20,4 %.
Raisonner
a.Calculer la variation absolue dans chaque population.
b.Laquelle des deux variations peut s'expliquer par la seule dérive génétique ?
c.Que faudrait-il établir pour conclure à la sélection naturelle sur l'île ?
d.Que s'est-il probablement passé si les 40 individus descendent de trois couples arrivés récemment ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Sur l'île :35−20=15
Sur le continent :20,4−20=0,4
Soit 15 points contre 0,4 point.
b. Celle de l'île. Avec 40 individus, le hasard de l'échantillonnage des gamètes peut produire un écart de cette ampleur ; sur 50 000 individus, il serait pratiquement impossible.
c. Il faudrait identifier un avantage conféré par l'allèle dans ce milieu précis, et vérifier que la variation se reproduit sur plusieurs générations ou dans plusieurs populations comparables. Une variation unique dans une petite population ne permet aucune conclusion adaptative.
d. Un effet fondateur : les trois couples n'emportaient qu'une fraction de la diversité d'origine, et les fréquences de départ étaient déjà non représentatives. La dérive génétique y est amplifiée, et l'explication par la sélection devient d'autant plus fragile.
3
Un arbre phylogénétique est construit sur une protéine. Le nombre de différences avec l'espèce A vaut : 4 pour B, 12 pour C, 30 pour D. La divergence entre A et B est datée de 4 millions d'années.
Calculer
a.Calculer le nombre de différences par million d'années entre A et B.
b.En supposant ce rythme constant, estimer la date de divergence entre A et C.
c.Faire de même pour A et D.
d.Classer B, C et D par parenté décroissante avec A.
e.Quelle hypothèse forte ce calcul suppose-t-il ? Est-elle toujours vérifiée ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Rythme d'accumulation :4÷4=1
Soit 1 différence par million d'années.
b. Pour 12 différences :12÷1=12
Soit environ 12 millions d'années.
c. Pour 30 différences :30÷1=30
Soit environ 30 millions d'années.
d. B, puis C, puis D : plus l'ancêtre commun est récent, plus la parenté est étroite.
e. Celle d'un rythme d'accumulation constant dans le temps et identique selon les lignées. Cette hypothèse n'est pas toujours vérifiée : le rythme varie selon les molécules, les lignées et les contraintes fonctionnelles. C'est pourquoi une datation moléculaire se calibre sur des données indépendantes, fossiles notamment, au lieu d'être lue directement.
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Lecture d'arbre et vocabulaire de l'évolution. Analyser.
Analyser
a.Que représente un nœud dans un arbre phylogénétique ?
b.Un élève écrit : « L'humain descend du chimpanzé. » Corriger et expliquer.
c.Un autre écrit : « Les mammifères sont plus évolués que les poissons. » Discuter.
d.Deux espèces voisines sur la ligne du haut sont-elles nécessairement proches parentes ?
e.Pourquoi la co-évolution fragilise-t-elle les deux partenaires ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Un ancêtre commun hypothétique aux groupes qui en partent — jamais une espèce actuelle, ni une espèce nécessairement retrouvée à l'état fossile.
b. L'humain et le chimpanzé partagent un ancêtre commun récent. Aucune espèce actuelle ne descend d'une autre espèce actuelle : les deux lignées ont divergé et ont chacune évolué depuis.
c. La formule n'a pas de sens. Toutes les lignées actuelles ont derrière elles exactement la même durée d'évolution depuis leur ancêtre commun. « Plus évolué » suppose une échelle unique et une direction, que rien n'établit : chaque lignée est adaptée à son milieu.
d. Non. L'ordre d'affichage est une commodité graphique : un arbre peut être redessiné en faisant pivoter n'importe quel nœud sans changer aucune parenté. Seule la position des nœuds compte.
e. Parce que les ajustements réciproques rendent chaque espèce dépendante de l'autre : une plante dont la corolle correspond à un seul pollinisateur ne se reproduit plus si celui-ci disparaît. L'étroitesse de l'adaptation, qui est un avantage tant que la relation dure, devient une vulnérabilité dès qu'elle se rompt.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Distinguer sélection naturelle et dérive génétique5 ptsPerdu si : Expliquer toute variation par la sélection
Relier l'intensité de la dérive à l'effectif4 ptsPerdu si : Ignorer la taille de la population
Définir la spéciation par l'isolement reproductif3 ptsPerdu si : La définir par la seule différence d'apparence
Lire un arbre par ses nœuds4 ptsPerdu si : Faire descendre une espèce actuelle d'une autre
Éviter le vocabulaire du degré d'évolution2 ptsPerdu si : Écrire « plus évolué »
Signaler l'hypothèse d'horloge moléculaire2 ptsPerdu si : Lire une datation moléculaire sans réserve
4
La méthode
Exploiter un arbre phylogénétique construit sur des séquences
1
Repérer les nœuds de l'arbre et rappeler que chacun représente un ancêtre commun hypothétique.
2
Comparer les séquences deux à deux et compter les différences pour estimer la proximité.
Plus les séquences diffèrent, plus l'ancêtre commun est ancien.
3
Situer les espèces les unes par rapport aux autres selon l'ancêtre commun le plus récent qu'elles partagent.
4
Vérifier que la position obtenue est cohérente avec les caractères morphologiques disponibles.
5
Formuler la conclusion en termes de parenté, sans jamais dire qu'une espèce descend d'une autre espèce actuelle.
5
Se tester
Touches 1 à 4
SVTTerminale
Question 1
Dans une étude de phylogénie moléculaire, quel critère permet de déterminer si deux espèces sont plus apparentées entre elles qu'avec une troisième ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
Évolution — Mécanismes et preuves : c'est en quelle classe ?+
Ce chapitre est au programme de SVT au lycée, en classe de Terminale, année du Baccalauréat. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Évolution — Mécanismes et preuves ?+
Sélection naturelle et dérive génétique comme forces évolutives. Spéciation allopatrique et sympatrique. Phylogénie moléculaire : comparaison de séquences ADN. Co-évolution : parasite-hôte, plante-pollinisateur. Les notions à maîtriser sont : sélection naturelle, dérive génétique, spéciation, phylogénie moléculaire, co-évolution.
Où télécharger la fiche PDF de Évolution — Mécanismes et preuves ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 6 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Évolution — Mécanismes et preuves est-il fourni ?+
Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.
Évolution — Mécanismes et preuves peut-il tomber au Baccalauréat ?+
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Comment réviser Évolution — Mécanismes et preuves efficacement ?+
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