Forces évolutives : sélection naturelle

L’Évolution de la biodiversité au cours du temps s’explique par des forces évolutives s’exerçant au niveau des populations

Histoire de la théorie de l'évolution

La sélection naturelle :l'exemple des phalènes du bouleau

Pour aller plus loin...l'exemple des pinsons de Darwin

La dérive génétique

La spéciation : l'exemple des escargots Satsuma

La sélection naturelle

L'exemple de la phalène du bouleau

La vie de Darwin

La phalène du bouleau

La phalène du bouleau est un papillon de nuit qui pond sur le bouleau, Betula (arbres dont les branches sont recouvertes d'un lichen leur donnant lune couleur blanchâtre). Il en existe sous deux formes:

• une forme sombre, Carbonaria
• une forme claire, Typica

Au cours du XIXème siècle, la forme Typica était largement majoritaire dans les populations anglaises. En 1848, a été capturé le premier individu de type Carboaria. La fréquence de cette forme c'est accrue très rapidement et les individus ont ensuite été observés dans d'autres régions d'Angleterre.

Forme typica (claire)

Forme Carbonaria (sombre)

Votre travail :Expliquer l’évolution de la fréquence des deux formes de Biston betularia au cours du temps à l'aide des documents et de vos simulations.

Simulation avec le logiciel phalène

La distribution géographique des formes en 1830 et 1950

Le déterminisme génétique de la couleur des ailes

Pour réaliser son travail :

Bilan

Définitions

La coloration de la phalène est contrôlée par un déterminisme génétique, monogénique (= un seul gène, le gène Cortex), l'allèle carbonaria (C ou C+) étant dominant sur l'allèle typica (c) : *Dominant: allèle déterminant le phénotype d'un individu dès qu'il est présent en un seul exemplaire. *Récessif: allèle déterminant le phénotype d'un individu dès qu'il est présent uniquement en deux exemplaires. www.calameo.com La prédation de la phalène. A partir de 1956, H.Kettlewell mesure le taux de survie des deux formes de phalènes. La phalène est prédamtée par les oiseaux lorsqu'elle se pose sur un tronc pour se nourrir.

www.calameo.com Évolution de la fréquence de la forme sombre en Angleterre. (La révolution industrielle a entraîné un noircissement des bouleaux, à partir de 1950, l'Angleterre adopte une politique de dépollution).

Sur l’archipel des Galapagos, 14 espèces de pinsons sont actuellement recensées. Elles se ressemblent beaucoup mais diffèrent surtout par la taille et la forme du bec. Des études génétiques ont montré que toutes ces espèces proviennent d’une unique population ancestrale, de faible effectif, arrivée aux Galapagos entre -2 et -3 MA. L’évolution de ces pinsons continue encore actuellement sur les différentes îles.

Les pinsons de Darwin

Problématique : Comment les pinsons des Galapagos ont-ils pu se diversifier et évoluer ? Présenter votre travail sous la forme d'un schéma fonctionnel

Description des différents pinsons présents sur l’ile Daphné

Etudes génétiques sur les pinsons de Darwin

L'Episode de sécheresse

Les pinsons de Darwin

Espèces Source de nourriture primaire quand la source de nourriture est limitée en saison sèche Poids moyen (en g) Forme du bec G.magnirostris Grosses graines (Tribulus) 33 Très arrondi et très épais G.fortis Grosses graines (Tribulus) à graines plus petites d’autres espèces 17 Arrondi et épais G.fuliginosa Petites graines 13 Arrondi G.scandens Graines 22 Pointu

Document 2 : Etudes génétiques sur les pinsons de Darwin Des études génétiques ont permis d'identifier le gène contrôlant la grosseur du bec. C’est le gène Bmp4. Plusieurs allèles de ce gène existent dans la population. Ce gène s’exprime plus tôt et plus fortement au cours du développement chez les espèces à bec robuste. Ces variations dans l’expression du gène expliquent la forme du bec (même si d’autres facteurs génétiques interviennent). D’autres études ont également montré que le Sporophile obscure (Tiaris obscura) serait forme ancestrale supposée des géospizidés terrestres et granivores. Venue d’Amérique du Sud ou centrale vers -2,3 Ma, elle s’installe dans des îles de l’Archipel dépourvu d’oiseaux. A partir des îles centrales, les migrations par vagues successives ont permis le peuplement des autres îles avec des effectifs d’autant moins importants que les distances sont longues. Le sporophile obscure :

Population : ensemble d'individus d'une même espèce se perpétuant dans un territoire donné.Phénotype : ensemble des caractéristiques observables d'un individu.Sélection naturelle : avantage reproducteur des individus ayant un phénotype plus performant dans un milieu donné.Remarque:Si le milieu de vie d’une population change, alors les variations alléliques avantageuses ne sont plus les mêmes et la population change. Les nouveaux allèles apparaissent suite à des mutations génétiques. Les espèces les plus adaptées à un milieu de vie vont davantage se reproduire.

Ce que l'on attend des élèves...

Je suppose que Lorsque la révolution industrielle a atteint son apogée, la concentration en suie dans l’air a considérablement augmenté. Ce qui a entrainé un noircissement des bâtiments mais aussi des arbres ! En conséquence, les papillons de nuit les plus clairs sont devenus plus facilement repérables que les individus les plus sombres. Ces papillons claires ont été plus vulnérables à la prédation par les oiseaux. Cette modification de l’environnement a fait basculer la tendance. Les individus foncés avaient plus de chance de survivre que les individus pâles et donc également plus de chance de se reproduire. Après quelques générations, les papillons de nuit aux ailes noires sont devenus largement majoritaires dans la population.

Alors que durant la révolution industrielle, la pollution dans l’air a considérablement augmenté. Ce qui a entrainé un noircissement des bâtiments mais aussi des arbres.Par conséquent, les phalènes les plus clairs sont devenus plus facilement repérables que les individus les plus sombres. Ces papillons claires ont été plus vulnérables à la prédation par les oiseaux. Les individus foncés avaient plus de chance de survivre que les individus pâles et donc également plus de chance de se reproduire. Après quelques générations, les phalènes aux ailes noires sont devenus largement majoritaires dans la population.

Je suppose qu'au milieu du XIXème siècle, la phalène du bouleau était le plus souvent de couleur blanchatre. Cette forme leur permettait de se cacher des prédateurs sur des arbres dont l'écorce des bouleaux qui était de même couleur qu'eux. Les phalènes Carboniara qui étaient de couleur foncée étaient plus visibles sur l'écorce pâle des arbres et donc plus facilement repérables par les prédateurs. Ces individus avaient donc moins de chance de survivre et de se reproduire.

Dans une population les individus sont génétiquement différents et présentent des phénotypes différents. Les individus qui, dans un milieu donné, produisent plus de descendants au cours de leur vie contribuent plus à la transmission des allèles à la génération suivante.La sélection naturelle favorise les phénotypes les plus performants (survie plus importante ou reproduction plus efficace) dans un milieu donné et indirectement les allèles responsables de ces phénotypes. Elle résulte de la pression du milieu de vie et des interactions entre les organismes.

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