Seconde / TP N°4 - L'évolution génétique d'une population

TP N°4

L'évolution génétique d'une population

Objectif : comprendre comment peut évoluer un groupe d’individus au sein d’une espèce

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Introduction

La phalène du bouleau est un papillon de nuit qui pond sur le bouleau (un arbre dont les branches et le tronc sont recouverts d’un lichen qui leur donne une couleur blanche). Il en existe deux formes de phalènes : une forme claire (typica) et une forme sombre (carbonaria). Ce caractère est gouverné par un couple d’allèles : - C qui code pour une couleur sombre est dominant et - T qui code pour une couleur claire.

Question : quels sont les moteurs de l’évolution d’une population ?

CONSIGNE

Complétez le compte-rendu en exploitant les documents mis à votre disposition.

Etape 3

Etape 2

Etape 4

Etape 1

Ouvrez le compte-rendu modifiable puis commencez l'étape 1.

ETAPE 2 : la dérive génétique

5- Modifier le nombre de phalène de chaque génotype (on passera à 14 individus de chaque génotype soit 42 individus).

→ Cliquer sur "réinitialiser le modèle"→ Reporter les résultats du fichier Excel dans les 2 dernières colonnes de votre tableau.

→ Lancer la simulation pour 500 tours.→ Commencer à compléter le tableau de résultats N°2 dans votre compte-rendu.→ Relancer 4 autres fois l’animation pour 500 tours en complétant le tableau à chaque tour.

→ Entrer dans le fichier Excel les valeurs que vous avez obtenues dans les simulations.→ Reporter les résultats du fichier Excel dans les 2 dernières colonnes de votre tableau.

6- Dans toutes ces simulation les papillons se sont reproduits selon les lois de la DERIVE GENETIQUE.

→ Par l’observation de vos résultats, tentez d’identifier le principe moteur de la dérive génétique.

ETAPE 1

DOCUMENT 1 : répartition des formes claires et sombres de la phalène du bouleau en 1850

En 1850, dans les régions industrialisées, les phalènes du bouleau étaient majoritairement sombres, dans les régions non-industrialisées elles étaient majoritairement blanches.

Problème du TP : qu’est-ce qui permet d’expliquer l’inégale répartition des formes blanches et sombres de phalènes du bouleau en 1850 en Angleterre ? → Complétez le compte-rendu en proposant une hypothèse répondant à ce problème.

+info

ETAPE 2 : la dérive génétique

1- Vous allez travailler avec le site Edu'modèles.

2- Charger le modèle proposé. Pour cela : - à partir de Pearltrees, télécharger sur votre ordinateur le fichier « Phalene20 », - sur le site, en haut à gauche, cliquer sur « charger un modèle » puis retrouver le fichier « Phalene20 » dans l'ordinateur.

3- Vérifications : couleur et nombre d’individus - couleur (à vérifier en bas de la fenêtre) : individus (C//C) en noir, (T//T) en bleu ciel et (C//T) en marron. - vérifier en bas dans la légende que chaque groupe d’individu est au nombre de 20 au début de la simulation.

Dans cette simulation, les individus vont se reproduire au gré de leurs rencontres...

ETAPE 2 : la dérive génétique

→ Lancer la simulation pour 500 tours (50 jours).→ Commencer à compléter le tableau de résultats N°1 dans votre compte-rendu.→ Relancer 4 autres fois l’animation pour 500 tours en complétant le tableau à chaque tour. → Recupérer les résultats de 2 autres binômes.

4- Ouvrir le document Excel présent dans le dossier Pearltrees.

→ Entrer dans le fichier Excel les valeurs que vous avez obtenues dans les simulations.→ Reporter les résultats du fichier Excel dans les 2 dernières colonnes de votre tableau.

ETAPE 3 : la sélection naturelle

Certains génotypes (les gènes codent les caractères, par exemple la couleur) permettent aux individus qui les portent de mieux survivre et par conséquent de mieux se reproduire. On dit alors que ces génotypes sont avantageux. Si au contraire, ils apportent un handicap pour survivre et se reproduire, on dit qu’ils sont désavantageux. Dans certaines régions de la Grande Bretagne, les branches et les troncs de bouleau sont noirs en raison de la pollution qui détruit les lichens qui leur donnaient une couleur blanche :

ETAPE 3 : la sélection naturelle

Vous allez effectuer des simulations pour la région industrialisée de Birmingham.

1- Réinitialisez Edu’modèles (flèche de gauche).

2- Modifiez le nombre d’individus : 50 de chaque génotype (150 individus au total).

3- Modifiez la survie des individus pour une région industrialisée : - cliquer sur « entités », - sélectionner le type dont vous désirez changer la survie (rappel : on est en région où les troncs sont sombres), - changer la « valeur de demi-vie » (un papillon avantagé par sa couleur vit 80 tours = 8 jours contre 40 = 4 jours pour les autres) - valider

→ Réaliser 5 simulations de 50 jours (500 tours). Noter le nombre d’individus de chaque génotype ainsi que la fréquence des allèles (en %) dans le tableau N°3.

ETAPE 3 : la sélection naturelle

A présent vous allez effectuer des simulations pour la région non industrialisée du Dorset.

4- Modifiez la survie des individus pour une région non industrialisée.

→ Réaliser 5 simulations de 500 tours. Noter le nombre d’individus de chaque génotype ainsi que la fréquence des allèles dans le tableau N°3.

5- Dans cette simulation les papillons se sont reproduits selon les lois de la SELECTION NATURELLE.

→ Par l’observation de vos résultats, tentez d’identifier le principe de la sélection naturelle.

ETAPE 4 : retour sur la réalité

En 1956, une série d’expériences a été réalisée par Kettlewell et son équipe pour comprendre l’origine de la diversité observée dans la nature : 1ère expérience : des animaux marqués de formes claires et sombres ont été lâchés dans la région industrielle de Birmingham et dans la région non-polluée de Dorset (voir carte du document 1 de l'étape 1). Des recaptures à l’aide de pièges sont ensuite effectuées. Cela permet d’estimer la survie des papillons dans la nature. 2ème expérience : on observe des papillons qu’on a placés sur des troncs d’arbres des deux régions pour voir quels individus sont mangés par les oiseaux.

→ Analyser (observations - déductions) les résultats du tableau et conclure sur le mécanisme à l’œuvre (dérive ou sélection) dans l’évolution génétique de la population de phalènes.

Pour les plus rapides

ANIMATION ET VIDEO

Animation sur les phalènes par P. Cosentino

Vidéo sur la sélection naturelle