SPE TP especes_S_DALAINE

TP Espèce

Comment savoir si deux individus appartiennent à la même espèce?

Les deux organismes visibles sur la photo (A vs B), appartiennent-ils à la même espèce? Comment répondre à cette question?

organisme A

organismes B

Index

8. la phylogénie des hominoïdes9. le barcode 10. le barcode appliqué, Anagène 11. Bilan 12. Sources

1. Ernst Mayr et la définition d'espèce 2. dimorphisme sexuel 3. les fossiles 4. reproduction en captivité 5. les hybrides fertiles 6. définition de phylogénie 7. la phylogénie des primates

Définition d'espèce selon Ernst Mayr

D’après Ernst Mayr (biologiste allemand) une espèce est un ensemble d’individus, qui se ressemblent morphologiquement, qui sont interféconds, dont la descendance est fertile.

Ernst Mayr (1904 - 2005)

Cette définition trouve ses limites, par exemple deux espèces actuelles l’ours blanc et le grizzly peuvent s'accoupler et engendrent un hybride, fertile, le pizzly!

Jument (2n=64)

âne (2n=62)

Pizzly ou Grolar Bear

mulet (« 2 »n=63)

Danse de l'oiseau du paradis

Limite de la définition d'E Mayr: le dimorphisme sexuel

Au sein d'une même espèce, le mâle et la femelle n'ont pas toujours le même phénotype. Souvent, ce sont les mâles qui présentent des parements, livrées nuptiales, à des fins d'accouplement; on parle de sélection sexuelle.

cf TP13 programme 2nde Biodiversité et espèce

Limite de la définition d'espèce: dans le cas de fossiles, comment savoir s'il s'agit de la même espèce?

• critères anatomiques, essentielement comparaison squelettique, ou de coquilles
• critères moléculaires: mais l'ADN est une molécule fragile qui se dégrade rapidement (de plus contamination)
• processus de fossilisation complexe, donc échantillons rares

Différentes espèces d'Ammonites

source: http://www.saga-geol.asso.fr/Geologie_page_conf_ammonites.html

Limite de la définition d'espèce: favoriser l'accouplement de deux individus est difficile en captivité

Favoriser l'accouplement de deux individus dans un espace clos -le laboratoire, le zoo- n'est pas simple, et aboutit à de nombreux échecs... Des échanges d'animaux sont réalisés entre les zoos afin de diminuer les risques de consanguinité.

Limite de la définition d'espèce: le cas d'hybrides fertiles(= union illégitime en latin) (individus nés du croisement de deux espèces différentes)

Lionne X Tigre = Tigron

Louve X Chien = Crocotte

Truie X Sanglier= Cochonglier

Schtroumpfette X Homme = Avatar

Doyenné d'Hiver X Doyenné du Comice = Angélys

Ourse polaire X Grizzly = Pizzly

Identifier des epèces, permet de faire de la Phylogénie

• la phylogénie est littéralement la science qui étudie « l’origine des tribus ».
• Un arbre phylogénétique retrace l'histoire évolutive d'un groupe d'espèces, ou taxons.
• Les nœuds des branches de l’arbre représentent les ancêtres communs, desquels découlent les espèces (ou taxons) situées à l’extrémité des branches.
• Les espèces partagent des caractères dits « dérivés », apparus par mutation et hérités d’un ancêtre commun. Plus les espèces étudiées partagent de caractères dérivés, plus elles sont apparentées, et plus leur ancêtre commun est récent.
• Les espèces proposées étant actuelles, elles doivent toutes se trouver sur un même niveau dans la représentation de votre arbre.

Phylogénie sur critères anatomiques

Traces écrites sur feuille

Consignes logiciel Phylogène

1. recopier la matrice taxon caractère

2. surligner en fluo, dans la matrice, les états dérivés des caractères.

• Ouvrir le fichier Archontes-Primates et choisir : Chimpanzé, Toupaïe, Babouin, Homme, Gorille, Orang-outan, Gibbon, Saki, Tarsier .
• Constuire une matrice taxon-caractère (NB: Le Knuckle walking est un mode de locomotion, basé sur une marche sur les phalanges. Il n'est pas hérité génétiquement...)
• Polariser les caractères
• Construire l’arbre phylogénétique correspondant à la matrice.
• Appeler le professeur avant de poursuivre

3. reproduire sur feuille l'arbre le plus parcimonieux (attention, les feuilles= taxons doivent être au même niveau; les branches doivent être justifiées par des états dérivés). Pensez au titre et aux légendes.

VS

4. Encadrer en rouge sur l'arbre, le groupe monophylétique des Primates, caractérisé par le nez, les poucces opposables et les ongles.

5. Encadrer en bleu , le groupe monophylétique des Hominoïdes, caractérisé par l'absence de queue.

Matrice taxons-caractères des Primates, groupe externe le Toupaïe

Corrigé

Corrigé

Arbre phylogénétique des Primates construit sur des critères anatomiques (NB penser aux légendes)

Phylogénie des Primates

Les Primates forment un groupe monophylétique, dont les innovations évolutives sont l'absence de rhinarium, les pouces opposables, et les ongles. Les Hominoïdes partagent comme caractère dérivé exclusif, l'absence de queue.

Lever l'indétermination au sein du groupe des Hominoïdes.

L’arbre phylogénétique précédemment construit, basé sur des critères anatomiques, présente une indétermination entre l’Homme, le Chimpanzé, le Gorille, l’Orang-Outan et le Gibbon. Dans le logiciel Phylogène, vous disposez également de données moléculaires (séquences nucléotidiques et peptidiques). Justifier l’intérêt de traiter plusieurs séquences. Rédiger la réponse sur feuille.

Phylogénie sur critères moléculaires

Consignes logiciel Phylogène

Traces écrites sur feuille

1. Ouvrir dans Phylogène, le dossier molécules, Archontes Primates.

1. Recopier deux arbres obtenus suite à l'étude de 2 molécules.

2. Pan paniscus = Bonobo ; Pan troglodytes = Chimpanzé ; genre Hylobates = Gibbon; genre Pongo = Orang Outan; genre Gorilla = Gorille/ ne choisir qu'un individu par espèce

VS

2. Titrer les arbres

3. Conclure sur la place de l'Homme au sein des Hominoïdes

3. Afficher la matrice puis l'arbre correspondant.

Arbres phylogénétiques construits sur des données moléculaires présentant des distances moléculaires entre taxons (= phénogramme)

Corrigé

COI (seq peptidique)

Opsines (seq peptidiques)

COX2 (seq peptidique)

Le Barcode

La phylogénie est l'étude des relations de parenté entre les êtres vivants. Elle permet de trouver des liens de parenté entre des individus (pour recréer des arbres généalogiques), mais surtout de retracer les liens de parenté entre des populations ou des espèces entières. Grâce à l'essor d'outils et méthodes d'analyses génétiques, il est possible de determiner à quelle famille, population ou espèce un individu appartient : plus sa séquence d'ADN (support de l'information génétique) est proche de celles des individus d'une famille, population ou espèce, plus il a de liens de parenté avec celle-ci. On parle de distance génétique (souvent mesurée en % de différences génétiques).Un barcode moléculaire est un fragment d’ADN présent chez tous les organismes vivants. La séquence de ce fragment d’ADN est quasiment identique chez des individus qui appartiennent à la même espèce, et permet donc de déterminer l’espèce à laquelle appartient un individu en ne connaissant que la séquence de ce fragment d’ADN.

Organisme A

Barcode basé sur le gène codant la COI

Organisme A

Organismes B1 et B2

Le fragment choisi est un gène du génome mitochondrial codant pour la première sous-unité de la cytochrome oxydase (COI), une protéine qui intervient dans la chaîne respiratoire de la mitochondrie. Chaque cellule contenant de nombreuses mitochondries, le gène COI est présent en de nombreuses copies, ce qui facilite son séquençage. De plus, ce gène présente un niveau de variabilité intéressant : les différences entre les séquences de ce gène chez différents individus, apparues par mutations au cours du temps, sont faibles (<3%) entre les individus d’une même espèce et élevées entre des individus d’espèces différentes.

Organisme B1

Organisme B2

10

Traces écrites

Consignes Anagène

1. Présenter les % de similitudes des séquences nucléotidiques de COI sous forme d'un tableau.

On cherche à savoir si les 3 individus appartiennent à la même espèce

VS

1. Ouvrir Anagène, fichier, lecteur Q:, ma classe, doc en consultation, SVT, thème 1, TP espèces

2. Titrer le tableau.

3. Répondre au problème initial concernant ces 3 organismes (On constate, on sait, on déduit....

2. Etablir une comparaison (alignement avec discontinuité) des 3 séquences COI..

3. Afficher les % de similitudes.

11

notion d'espèce

Bilan de séance

les critères de définition et leurs limites

Qu'avez-vous retenu?

Phylogène

matrice taxon-caractère; polariser, construire un arbre

Anagène

échelle de séquences, point information, comparaison 2 à 2, comparaison alignement avec discontinuité

le barcode

séquençage rapide d'ADN, permettant d'identifier rapidement l'appartenance ou non de différents organismes à une même espèce

12

Sources

MNHN

Planet-Vie. ENS

Guillaume Lecointre

Stéphanie Dalaine

Canal U sur le Barcoding

Professeure agrégée de SVTU Auteure de ce Genial.ly

Professeur au MNHN, chercheur en systématique