seconde TD Pouillot verdât

Essential Presentation

Le pouillot verdâtre

go!

La spéciation

Les évènements de spéciation résultent d'un isolement reproducteur entre les population. Or, la communication entre les mâles et les femelles est déterminante pour la reproduction. Un exemple bien connu des scientifiques est celui des pouillots verdâtres.

Sous-titre

L'histoire migratoire du pouillot verdâtre et enquête à mener

Etude de la diversité génétique entre les populations

Comparaison du chant des pouillots mâles

Aide majeur

Aide mineur

Bilan générale

L'histoire migratoire du pouillot verdâtre

Les pouillot verdâtre se trouvaient à l'origine au sud de l'Himalaya. Ils se sont répandus vers l'est ou vers l'ouest, autour de la chaîne de montagne, et ont ensuite migré vers le nord avant de se rencontrer au niveau d'une nouvelle zone de contact (voir carte).Dans cette zone de rencontre, les pouillots de l'ouest et ceux de l'est ne s'accouplent pas et se comportent comme deux espèces différentes. Nous allons essentiellement travailler sur les 3 (il y en a 8) types de Phylloscopus suivent :

a. Phylloscopus trochiloidesb. Phylloscopus viridanus c. Phylloscopus plumbeitarsus

Document 1 : répartition de différentes populations de pouillots

zone de rencontre

A vous de menez l'enquête...

Des chercheurs proposent toute une série d'arguments en faveur de la distinction de 2 nouvelles espèces pour Viridanus (b) et Plumbeitarsus (c). On cherche à retrouver certains de ces arguments.

A partir des documents et de l’utilisation des connaissances, décrire les mécanismes permettant de comprendre la formation de nouvelles espèces de pouillot verdâtre à partir d'une population initiale (population ancestrale).

Vous rédigerez un texte, qui répond au problème posé en exploitant chaque série de documents. Il doit être illustré de documents pertinents. (capture d'écran)

Document 3 :Comparaison du chant des pouillots mâles

La biodiversité des pouillots verdâtres est caractérisée par de faibles variations morphologiques, mais aussi par des variations du chant. On appelle « sonogrammes » les enregistrements du chant des oiseaux.

Les chants des pouillots mâles sont constitués de séquences sonores qui se répètent. Il est possible de comparer, avec un logiciel, les spectrogrammes (sonogrammes) du chant des pouillots mâles des différentes populations. On peut ainsi: Téléchargez le logiciel Audacity (icône) pour comparer les chants de ces mâles. Les chants de pouillots mâles des 3 régions ont été enregistrés (à télécharger) : Trochiloides (a), Viridanus (b) et Plumbeitarsus (c)

- écouter avec un casque audio les 3 sonogrammes afin de déterminer, à l’oreille, des différences entre les chants - Transfomer facilement le sonogramme en spectrogramme (fréquence en fonction du temps), comparer les séquences sonores sous forme de spectrogrammes (Fiche annexe), des deux sous-espèces plumbeitarsus et viridanus vivant actuellement en Sibérie centrale - comparer les séquences sonores des sonogrammes, sous forme de spectrogrammes de façon à mettre en évidence les différence :

: utiliser la méthode d’étude (Document de référence n°2) et la fiche planche d’identification pour convertir les chants en lettres alphabétiques.

: étude des chants des Pouillots à l’aide d’audacity

Doc de réference et planche d'identification :

Lien téléchargement chant

Vidéo explicative audacity commencer à 3mn :

Document de secours si vous êtes perdu :

Lien téléchargement chant des pouillots verdatre

Trochiloides (EM) : https://www.zoology.ubc.ca/~irwin/sounds/troch%20Emeishan.aiff

Viridanus (TL) https://www.zoology.ubc.ca/~irwin/sounds/viridanus%20Teletsk.aiff

Plumbeitarsus (ST) https://www.zoology.ubc.ca/~irwin/sounds/plumb%20Stolbi.aiff

Document de référence n°1 : Méthode d’étude des chants des pouillots La biodiversité des pouillots verdâtres est caractérisée par de faibles variations morphologiques, mais aussi par des variations du chant. On appelle « sonogrammes » les enregistrements du chant des oiseaux. Les chants des mâles sont constitués de séquences sonores qui se répètent. Afin de rendre l’exploitation de ces enregistrements plus pratique, les séquences sonores identiques ont été remplacées par des lettres de l’alphabet. Plus les lettres sont proches alphabétiquement, plus les échantillons sonores sont proches. Les oiseaux peuvent communiquer entre eux si les sonogrammes sont proches.

Document 4 : Planche d'identification pour convertir les chants en lettres alphabétiques

Afin de faciliter l'exploitation des sonogrammes, les syllabes identiques peuvent être remplacées par des lettres de l'alphabet. plus les lettres sont proches alphabétiquement plus les syllabes sont proches. 2 oiseaux peuvent communiquer entre eux si leurs sonogrammes sont proches.

Document 5 : Les motifs du plumage (diversité génétique du plumage ) On observe de subtiles différences (barres claires) dans le plumage des ailes lesquelles sont utilisées pour la communication. Ces différences changent graduellement depuis le sud vers le nord. 1 - Ph. t. viridanus - Ouest de la Sibérie : une barre 2 - Ph. t. plumbeitarsus - Est de la Sibérie : deux barres

Diversité du chant, un signal sonore

Chez les oiseaux, le chant est lié à de nombreuses fonctions telles que la défense d'un territoire, ou la séduction des femelles. Chez le pouillot, il est réalisé uniquement par le mâle et ne doit pas être confondu avec le cri.

En Sibérie centrale, la posture PSA n'est plus observée quand un mâle du type Viridanus chante en présence d'une femelle du type Plumbeitarsus et inversement.

- Ouvrir la banque de séquence -saisissez mots-clés : pouillot verdâtre -cliquer sur la séquence du cytochrome b et charger la séquence -Aligner les séquences -Afficher le tableau de comparaison qui renseigne sur le % d'identités (similarité) des séquences -Analyser le tableau que pouvez vous en déduire ???

Document 2 : Etude de la diversité génétique entre les populations

Des chercheurs ont prélevé du sang afin d'obtenir l'ADN de pouillots mâles provenant des différentes populations (a = Trochiloides (espèce ancestrale), b = Viridinus, c = Plumbeitarsus). Ils ont ensuite séquencé la séquence nucléotidique d'un fragment de gène impliqué dans la respiration cellulaire des oiseaux.

Les caryotypes sont identiques, chez les populations de pouillots. Rappel: une mutation est une modification de l'information génétique à l'origine d'un allèle

Les séquences sont disponibles sur génigen 2

Utilisez le logiciel afin de dégager des arguments de nature génétique en faveur d'une séparation des populations Viridinus et Plumbeitarsus en 2 espèces distinctes.

- Ouvrir la banque de séquence -saisissez mots-clés : pouillot verdâtre -cliquer sur le nom du fichier de la séquence du cytochrome b et charger la séquence -Aligner les séquences -Afficher le tableau de comparaison qui renseigne sur le % d'identités (similarité) des séquences -Analyser le tableau que pouvez vous en déduire ???

- sélectionnez les deux dernières séquences puis cliquez sur "édition" puis supprimer les "séquences sélectionnées" - Avec les 3 séquences qu'il nous reste ( les 3 populations qui nous intéressent)

Variabilité génétique du cytochrome des pouillots verdâtres

On observe des différences génétique sur une protéine nommée cytochrome chez les pouillots

-Utiliser le logiciel genigène pour comparer la séquence du gène impliqué dans la protéine du cytochrome de 5 populations de pouillots verdâtres : Phylloscopus tochiloides trochiloides, Ph.t. viridanus et Ph.t. plumbeitarsus, Ph.t. obscuratus ,Ph.t. ludlowi

- Ouvrir la banque de séquence -saisissez mots-clés : pouillot verdâtre -cliquer sur la séquence du cytochrome b et charger la séquence -Aligner les séquences -Afficher le tableau de comparaison qui renseigne sur le % d'identités (similarité) des séquences -Analyser le tableau que pouvez vous en déduire ???

- sélectionnez les deux dernières séquences puis cliquez sur "édition" puis supprimer les "séquences sélectionnées" - Avec les 3 séquences qu'il nous reste ( les 3 populations qui nous intéressent) utilisez les fonctionnalités du logiciel pour comparer ces séquences.

Comparer surtout les séquences des pouillots plumbeitarsus et viridanus .

Attention, votre compte rendu ne doit pas se limiter à une retranscription des informations que le film contient. Il s'agit d'argumenter à partir des documents précédents ce qu'elle présente. Il s'agit juste d'une aide pour la rédaction.

Aide majeur

Bilan générale sur la spéciation à recopier sur votre cahier

Eléments de correction :

Il y a 10 000 ans, des individus de l'espèce Phylloscopus trochiloides se sont séparés pour migrer vers le nord du plateau tibétain en passant soit par l'ouest, soit par l'est . Au cours de cette migration, les populations ayant migré de chaque côté de l'Himalaya ont accumulé des mutations différentes. Par exemple, sur le gène que nous avons étudié, la population Ph.t. viridanus présente des mutations par rapport à la population Ph.t. trochiloides tandis que la population Ph.t. plumbeitarsus en présente à des positions différentes. Les populations 1 et 2 ne se ressemblent plus (on parle d'un gène)qu'a hauteur d'environ 80% Ces mutations sont à l'origine de différences de protéines (ex : protéine intervenant ds la respiration et motifs au niveau du plumage de leurs ailes). Par ailleurs, au fur et à mesure de leur migration, les chants des différentes populations ont évolué différemment et se sont complexifiés : le chant de la population Ph.t. trochiloides est composée d'une répétition d'une seule syllabe tandis que les chants des populations Ph.t. viridanus et Ph.t. plumbeitarsus sont composés de trois types de syllabes différentes. Ajourd'hui, deux sous-populations se sont rejointes au nord de l'Himalaya et cohabitent mais lors des parades sexuelles les femelles d'une population ne reconnaissent pas le chant ni les motifs du plumage des mâles de l'autre population. Ces individus ne peuvent donc pas se reproduire entre eux. Un phénomène de spéciation est en cours : deux espèces différentes ont émergé à partir d'une espèce ancestrale.

L’analyse des documents de présentation du pouillot verdâtre en Asie montre une séparation de la population d’origine (LN) au sud du massif himalayen en populations qui se remontent vers le Nord par l’Est ou l’Ouest du massif. Ces populations divergent lentement et progressivement en contournant le massif himalayen par les forêts sur les pentes : - par l’Ouest, MN, PK, TU, puis TL dans la forêt sibérienne - par l’Est EM, XN et ST dans la forêt sibérienne. Après contournement de l’obstacle les populations TL et ST se retrouvent sur un même territoire géographique (la forêt sibérienne) mais sans se reproduire entre eux ni se reconnaître. Or au moment de l’accouplement, la femelle reconnaît le mâle pour se diriger vers lui et le choisit par le chant et la qualité de son plumage. Elle a appris ce chant en écoutant son père et ses frères. De plus le chant des mâles permet de délimiter leur territoire entre mâles de la même espèce. Si nous étudions le plumage, les deux espèces mâles divergent par un motif des plumes de l’aile. Si nous étudions le chant avec Audacity, nous pouvons mettre en évidence une différenciation des motifs (spectrogramme) par rapport au chant de LN (population ancestrale). La variation géographique du chant des sous espèces de Pouillots verdâtres quantifiée par analyse en composantes principales (fréquence et longueur du motif peuvent être traduits graphiquement (à droite - auteur DE Irwin). Cela montre une évolution des fréquences par complexification dans la branche occidentale et de l’étalement dans la branche orientale. L’analyse (à gauche, résultat obtenu en TP) des chants dans Audacity montre après traitement, classement et alignement des séquences. LN étant placé sur la 4e ligne (référence ancestrale). L’étude de l’ADN mitochondrial confirme la divergence génétique des populations plumbeitarsus ST et viridanus (TL). Les populations ont évolué séparément avant de se retrouver. Les deux sous-espèces ont suffisamment divergé avant de se retrouver pour le plus se reconnaître comme étant de la même espèce (interfécondation et possession d’un territoire).

Le pouillot verdatre