wow
Chapitre 8 : L’inéluctable évolution des génomes au sein des populations
go!
Introduction
Au sein d'une espèce, dans les différentes populations, les allèles des gènes sont transmis de génération en génération selon les processus de méiose et de fécondation. Mais au fil du temps, des différences génétiques apparaissent d'une population à l'autre car ces populations connaissent des histoires différentes, au point parfois de devenir très différentes les unes des autres.
Deux espèces de poissons du même genre : Amphilophus-citrinellus-et-Amphilophus-zaliosus
🧐
Quels sont les mécanismes de l’évolution des génomes au sein des populations ?
Un peu d'Histoire des Sciences pour commencer...
Au tout début du XXème siècle, les scientifiques redécouvrent les lois de Mendel et s'interrogent sur leurs implications évolutives : le fait que des croisements entre des lignées pures, l'une dominante, l'autre récessive, aboutissent systématiquement à des hybrides présentant un phénotype dominant pousse certains d'entre eux à penser que, dans une population donnée, les allèles dominants finiront inéluctablement par s'imposer au bout d'un certain temps. L' un d'eux est le statisticien écossais Georges Udny Yule. Cependant, le généticien Reginald Punnet, s'étonne de la rareté d'une anomalie génétique : la brachydactylie, qui se caractérise par des doigts anormalement courts et dépend pourtant d'un allèle dominant (d'un gène de développement, le gène HOD13). Il expose ce problème à l'un des ses partenaires de cricket, le mathématicien Godfrey Harold Hardy.
Brachydactylie dans une famille
Loi de Hardy-Weiberg
Dans cet article, il établit un principe : la loi de Hardy-Weinberg. Cette loi consiste à démontrer mathématiquement que, pour un allèle dominant d'un gène, de fréquence p dans la population et un allèle récessif de fréquence q, les fréquences des différents génotypes à l'équilibre peuvent être calculées selon la formule ci-contre, et restent stables au fil des générations.
Cependant, Hardy précise que cette loi théorique s'applique pour : - une population isolée (fermé aux migrations) - à l'équilibre, d'effectif infini, - dans laquelle tous les individus sont également viables et fertiles - ont recours à la reproduction sexuée sans préférence - et dans laquelle aucun nouvel allèle n'apparaît par mutation
Nex
Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population.
Des forces evolutives s'exercent sur les populations et modifient l'équilibre de Hardy-Weinberg.
Quelles sont ces forces et comment agissent elles ?
Confrontation de l'équilibre de Hardy-Weinberg à différentes situations
Sélection naturelle et sexuelle
Dérive génétique
Mutation
Migration
Etude de l'effet de facteurs influençant la survie et/ou la reproduction sur les fréquences alléliques
Etude de l'influence des migrations sur les fréquences alléliques
Etude de l'effet des mutations sur les fréquences alléliques
Etude de l'effet de facteurs influençant la survie et/ou la reproduction sur les fréquences alléliques
Migration
La Phalène du Bouleau
On cherche à expliquer l'évolution de la fréquence des allèles typica et carbonaria en Grande-Bretagne entre 1830 et 1950. Aller à l'adresse suivante : http://philippe.cosentino.free.fr/productions/phalenes/ Choisir une population de départ 50% blanche / 50% noire et une écorce claire. Jouer au prédateur sur 5 années puis observer le graphique des l'évolution des fréquences des allèles c et C+. Faire de même avec une écorce foncée. Expliquer alors l'évolution des phalènes en Grande-Bretagne.
Les Guppy
Les Guppys ont pour prédateurs d'autres poissons. Des Guppys ont été récoltés dans des rivières du Venezuela dans des sites (A à E) classés par risque de prédation croissant (peu de prédateurs en A, beaucoup en E). Le dénombrement et la mesure des tâches des Guppys dans les différents sites sont présentés dans le graphique ci-contre :
Nombre moyen de taches par poisson aux différents sites
Dérive génétique
Aller à l'adresse suivante : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/derive-genetique/ On considère 2 allèles neutres A et B (qui n'apportent aucun avantage / désavantage reproductif ou vital). Choisir une fréquence initiale de l'allèle A de 0,5 (50%) et un effectif de 25 pour la population. Lancer plusieurs simulations successives et capturer les résultats. Faire de même avec un effectif de 1000 puis de 10000. Commenter les résultats obtenus.
Migration
Des individus extérieurs peuvent intégrer une population et apporter ainsi des allèles nouveaux. Ce flux de gènes est un phénomène fréquent car les populations naturelles sont rarement isolées. Ces migrations constituent des flux de gènes entre les différentes populations et tendent ) homogénéiser leurs fréquence allélique. Elles peuvent parfois aller à l'encontre de la sélection naturelle mais permettent de limiter les effets délétères de la consanguinité dans les petites populations. Exemple de la mésange charbonière p91.
Mutation
Certaines mutations, touchant les cellules sexuelles, peuvent introduire de nouveaux allèles dans la population, modifiant ainsi leurs fréquence relative. Ces mutations sont cepandant très rare ! De l'ordre de 0,0001% pour un gène donné, ce qui fait que leur impact est très limité sur l'évolution des fréquences alléliques dans les populations, surtout si ces dernières présentent un effectif important.
Un exemple chez les phalènes p 88
Comment peut-on définir une espèce ?
Espèce : Ensemble d’individu isolés génétiquement des autres populations mais qui possèdent un génome suffisamment proche pour qu’ils soient interféconds et que leurs descendants soient fertiles.
Dans la nature, il n’y a pas d’espèces: il n’apparaît que des barrières de reproduction.
G. Lecointre Revue Espèce n°1, sept 2011
Schéma bilan : La spéciation
La définition de l'espère s'appuie sur l'isolement reproducteur : deux populations constituent deux espèces différentes lorsqu'elles n'échangent plus ou très peu de gènes. Cet isolement peut être géographique, comportementale ( sélection sexuelle) écologique (sélection naturelle) ou lié à une survie faible voire nulle des hybrides issus d'une fécondation entre individus de deux groupes éloignés. L’espèce est en fait une catégorisation créée par l’Homme pour faciliter la description et l’étude du vivant
.
Génétique des populations
Bérengère D
Created on April 19, 2024
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Chapitre 8 : L’inéluctable évolution des génomes au sein des populations
go!
Introduction
Au sein d'une espèce, dans les différentes populations, les allèles des gènes sont transmis de génération en génération selon les processus de méiose et de fécondation. Mais au fil du temps, des différences génétiques apparaissent d'une population à l'autre car ces populations connaissent des histoires différentes, au point parfois de devenir très différentes les unes des autres.
Deux espèces de poissons du même genre : Amphilophus-citrinellus-et-Amphilophus-zaliosus
🧐
Quels sont les mécanismes de l’évolution des génomes au sein des populations ?
Un peu d'Histoire des Sciences pour commencer...
Au tout début du XXème siècle, les scientifiques redécouvrent les lois de Mendel et s'interrogent sur leurs implications évolutives : le fait que des croisements entre des lignées pures, l'une dominante, l'autre récessive, aboutissent systématiquement à des hybrides présentant un phénotype dominant pousse certains d'entre eux à penser que, dans une population donnée, les allèles dominants finiront inéluctablement par s'imposer au bout d'un certain temps. L' un d'eux est le statisticien écossais Georges Udny Yule. Cependant, le généticien Reginald Punnet, s'étonne de la rareté d'une anomalie génétique : la brachydactylie, qui se caractérise par des doigts anormalement courts et dépend pourtant d'un allèle dominant (d'un gène de développement, le gène HOD13). Il expose ce problème à l'un des ses partenaires de cricket, le mathématicien Godfrey Harold Hardy.
Brachydactylie dans une famille
Loi de Hardy-Weiberg
Dans cet article, il établit un principe : la loi de Hardy-Weinberg. Cette loi consiste à démontrer mathématiquement que, pour un allèle dominant d'un gène, de fréquence p dans la population et un allèle récessif de fréquence q, les fréquences des différents génotypes à l'équilibre peuvent être calculées selon la formule ci-contre, et restent stables au fil des générations.
Cependant, Hardy précise que cette loi théorique s'applique pour : - une population isolée (fermé aux migrations) - à l'équilibre, d'effectif infini, - dans laquelle tous les individus sont également viables et fertiles - ont recours à la reproduction sexuée sans préférence - et dans laquelle aucun nouvel allèle n'apparaît par mutation
Nex
Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population.
Des forces evolutives s'exercent sur les populations et modifient l'équilibre de Hardy-Weinberg.
Quelles sont ces forces et comment agissent elles ?
Confrontation de l'équilibre de Hardy-Weinberg à différentes situations
Sélection naturelle et sexuelle
Dérive génétique
Mutation
Migration
Etude de l'effet de facteurs influençant la survie et/ou la reproduction sur les fréquences alléliques
Etude de l'influence des migrations sur les fréquences alléliques
Etude de l'effet des mutations sur les fréquences alléliques
Etude de l'effet de facteurs influençant la survie et/ou la reproduction sur les fréquences alléliques
Migration
La Phalène du Bouleau
On cherche à expliquer l'évolution de la fréquence des allèles typica et carbonaria en Grande-Bretagne entre 1830 et 1950. Aller à l'adresse suivante : http://philippe.cosentino.free.fr/productions/phalenes/ Choisir une population de départ 50% blanche / 50% noire et une écorce claire. Jouer au prédateur sur 5 années puis observer le graphique des l'évolution des fréquences des allèles c et C+. Faire de même avec une écorce foncée. Expliquer alors l'évolution des phalènes en Grande-Bretagne.
Les Guppy
Les Guppys ont pour prédateurs d'autres poissons. Des Guppys ont été récoltés dans des rivières du Venezuela dans des sites (A à E) classés par risque de prédation croissant (peu de prédateurs en A, beaucoup en E). Le dénombrement et la mesure des tâches des Guppys dans les différents sites sont présentés dans le graphique ci-contre :
Nombre moyen de taches par poisson aux différents sites
Dérive génétique
Aller à l'adresse suivante : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/derive-genetique/ On considère 2 allèles neutres A et B (qui n'apportent aucun avantage / désavantage reproductif ou vital). Choisir une fréquence initiale de l'allèle A de 0,5 (50%) et un effectif de 25 pour la population. Lancer plusieurs simulations successives et capturer les résultats. Faire de même avec un effectif de 1000 puis de 10000. Commenter les résultats obtenus.
Migration
Des individus extérieurs peuvent intégrer une population et apporter ainsi des allèles nouveaux. Ce flux de gènes est un phénomène fréquent car les populations naturelles sont rarement isolées. Ces migrations constituent des flux de gènes entre les différentes populations et tendent ) homogénéiser leurs fréquence allélique. Elles peuvent parfois aller à l'encontre de la sélection naturelle mais permettent de limiter les effets délétères de la consanguinité dans les petites populations. Exemple de la mésange charbonière p91.
Mutation
Certaines mutations, touchant les cellules sexuelles, peuvent introduire de nouveaux allèles dans la population, modifiant ainsi leurs fréquence relative. Ces mutations sont cepandant très rare ! De l'ordre de 0,0001% pour un gène donné, ce qui fait que leur impact est très limité sur l'évolution des fréquences alléliques dans les populations, surtout si ces dernières présentent un effectif important.
Un exemple chez les phalènes p 88
Comment peut-on définir une espèce ?
Espèce : Ensemble d’individu isolés génétiquement des autres populations mais qui possèdent un génome suffisamment proche pour qu’ils soient interféconds et que leurs descendants soient fertiles.
Dans la nature, il n’y a pas d’espèces: il n’apparaît que des barrières de reproduction.
G. Lecointre Revue Espèce n°1, sept 2011
Schéma bilan : La spéciation
La définition de l'espère s'appuie sur l'isolement reproducteur : deux populations constituent deux espèces différentes lorsqu'elles n'échangent plus ou très peu de gènes. Cet isolement peut être géographique, comportementale ( sélection sexuelle) écologique (sélection naturelle) ou lié à une survie faible voire nulle des hybrides issus d'une fécondation entre individus de deux groupes éloignés. L’espèce est en fait une catégorisation créée par l’Homme pour faciliter la description et l’étude du vivant .