Cours 5- L'évolution et la spéciation Flashcards
Qu’est-ce que l’évolution?
un changement irréversible dans la composition génétique d’une population d’une espèce.
-Ces modifications dans la génétique d’une population résultent de mécanismes, telle la sélection naturelle, déclenchés en réponse à des conditions environnementales favorisant ou requérant des adaptations pour faciliter ou assurer la survie d’une population ( preuve de l’évolution)
Comment s’effectue la transmission de caractères génétiques ( gènes)?
par la reproduction ou par la division cellulaire
- un gène présent dans une cellule “ mère” peut alors se passer à une cellule “fille”
-S’il y a apparition d’un nouveau gène ou d’une variante d’un gène existant chez un individu et à l’ensemble de la population
-Les principes de la génétique ont été découverts au 19e siècle par Gregor Mendel, grâce à des expériences portant sur la reproduction des plantes (génétiques mendélienne)
Qu’est-ce que qui mène à l’évolution? et qu’est-ce que ça peut permet?
les adaptations à différentes conditions environnementales
= permet améliorer la survie ou le succès de reproduction d’une espèce et s’expriment par l’acquisition de nouvelles caractéristiques morphologiques ou comportementales chez une lignée évolutive
Qu’est-ce qu’une lignée évolution?
l’ensemble des espèces qui décrivent d’un ancêtre commun
Est-il possible que des lignées évolutives acquièrent des caractéristiques morphologiques ou comportementales similaires?
Oui!
ex: les oiseaux et les chauves-souris ont acquis la capacité de voler ou encore les baleines ( mammifères) et les requins ( poissons) ont développé des adaptations leur permettant de vive dans les océans : CONVERGENCE ÉVOLUTIVE
Qu’est-ce que la convergence évolutive? (définition)
des espèces génétiquement très différentes, mais qui néanmoins présentent des caractéristiques semblables parce qu’elles sont soumises à des contraintes environnementales similaires
ex: Taupe dorée en Afrique et la taupe européenne
Explique le cas des taupes dorées en Afrique et la taupe européenne
- ces 2 espèces possèdent des ressemblances fonctionnelles flagrantes : vie, vision, pas d’oreille, pattes, nourriture….mais génétiquement très éloignée
-Il y a des millions d’années, des populations distinctes de l’ancêtre commun de l’éléphant et de la taupe dorée ont développé des adaptations différentes pour répondre aux contraintes environnementales auxquelles elles faisaient face. Ces adaptations, inscrites dans le génome des individus, se sont transmises d’une génération à l’autre.
Au fil du temps, des changements répétés dans la génétique d’une population peuvent faciliter son éloignement génétique par rapport au reste de l’espèce et mener à l’apparition d’une nouvelle espèces
Qu’est-ce que la spéciation? ( définition)
processus biologique menant à l’apparition de nouvelles espèces et résulte de l’évolution
= les changements irréversibles dans la composition génétique d’une population, caractérisant l’évolution, s’effectuent selon différents processus en fonction du degré d’isolement de cette population face au reste de l’espèce…
Qu’est-ce qu’une espèce?
Lomolino et al. : si l’aire de répartition d’une espèce est l’unité fondamentale de la biogéographie, quels critères doive être utilisés pour différencier les espèces les unes des autres? plusieurs définitions sur la définition d’espèèce
Quels sont les 2 “types” d’espèces?
1) Espèces biologique
2) espèces évolutive
Qu’est-ce qu’une espèce biologique? (définition)
groupe de populations naturelles pouvant se reproduire entre elles, mais qui ne peuvent se reproduire avec d’autres groupes
Qu’est-ce qu’une espèce évolutive? ( définition)
espèce en tant qu’entité composée d’organismes qui maintiennent leur identité par rapport à d’autres entités à travers le temps et qui a sa propre trajectoire et ses tendances évolutives
Comment les nouvelles espèces se forment-elles?
Différentes processus et mécanismes sont à l’oeuvre pour permettre la fonction de nouvelles espèces, autant pour des populations non isolées que pour des populations partiellement ou complètement isolées
l’apparition de nouvelles espèces s’effectuent selon 3 grands processus: lesquels
1) cladogénèse
2)par spéciation réticulée
3)par anagénèse
Qu’est-ce que la cladogénèse? (définition)
processus de spéciation le plus commun et consiste en l’apparition des nouvelles espèces par la séparation d’une lignée ancestrale.
= on part d’une espèce qui donne naissance à une autre espèce au cours du temps!
Elle résulte en la création de clades par une série d’embranchements dans l’arbre phylogénétique d’où émergent les différentes espèces
Qu’est-ce qu’un clade?
groupe d’être vivant composé d’un organisme et de tous ses descendants
–> on voit que des populations se sont isolées les unes des autres en s’adaptant à des conditions et naissance au cours du temps à d’autres espèces
Comment s’effectue la cladogenèse? ( quand / pourquoi)
la cladogénèse s’effectue lorsque des populations d’une même espèce, pour différentes raisons environnementales, acquièrent des caractéristiques distinctes qui, à long terme, mènent à leur isolement reproductif
Donne un exemple de cladogénèse
Des populations d’une espèce végétale pourraient être soumises à des climats différents modifiant ainsi leur phénologie ( date floraison) et empêchant se se reproduire avec une autre population à long terme. La reproduction et les échanges génétiques entre les 2 seraient nuls et elles évolueraient indépendamment de l’autre
Quelles sont les étapes de la cladogénèse? (4)
1- -phénologiquement distincts
2-peu ou pas d’échanges génétiques
3-écologiquement distincts
4-isolement reproductif = nouvelles espèces
Qu’est-ce que la spéciation réticulée?
processus menant à l’apparition de nouvelles espèces par l’acquisition de caractères provenant de 2 espèces distinctes qui se reproduisent ( hybridation)
ex1 : fleurs. Dans les jardins, les 2 espèces de fleurs se reproduisent entre elles parfois avec l’autre = nouvelle espèce
ex2: Homo sapiens et homo…
Qu’est-ce que l’anagénèse? (définition)
*Spéciation phylétique
processus de spéciation rare, car il est très lent. Il consiste en l’évolution graduelle d’une espèce en une autre, sans embranchement dans la lignée évolutive
= Au cours du temps, l’espèce “parente” s’éteint alors que l’espèce fille apparaît. Il s’agit d’un processus difficile à observer, car il s’effectue à long terme
*il reste juste les fossiles
ex: Horneri et Torosus
- même positionnement os, position membres et 2 séquences stratigraphique…
= utilisation des mêmes niches écologiques = remplacement…
Qu’est-ce que les mécanismes évolutifs expliquent?
comment des populations divergentes génétiquement peuvent mener à de nouvelles espèces
Quels sont les 4 mécanismes évolutifs
1- mutations génétiques
2-sélection naturelles
3-dérive naturelle
4-flux génétiques
Que sont les mutations génétiques?
Elles résultent de :
-délétion
-substitution
-insertion ou inversion
de nucléotides dans l’ADN d’un organisme
Comment se font les mutations? ( adn)
les gènes dans l’ADN, composés d’acides aminés, subissent des mutations lorsque la suite d’acides aminés, formé de 3 nucléotides, change.
Ces gènes peuvent ensuite s’exprimer dans l’organisme ou se transférer au prochain lors de la reproduction sexuée et même d’une espèce à l’autre
= transfert de gènes d’une espèce à l’autre ( ex. par virus)
Qu’est-ce que l’endosymbiose?
un mode de transfert génétique où une cellule en absorbe une autre et intègre ses fonctions dans son organisme
c’est ce phénomène qui est à l’origine des chloroplastes dans les cellules végétales, organite où s’effectuent la photosynthèse
Les chloroplastes seraient ainsi des vestiges de cyanobactéries, intégérées dans une cellule eukaryote.
Qu’est-ce que la sélection naturelle?
Un changement dans une population qui se produit parce que des individus développent un avantage de survie ou une avantage reproductif grâce à un trait génétique particulier
Ce dernier sera ensuite passé d’une génération à l’autre, tandis que les individus n’ayant pas ce trait seront désavantagés : ils survivront moins biens, se reproduiront moins ou leur progénitures sera désavantagées
La sélection naturelle est le principal mécanisme de différenciation génétique et repose sur 3 principes : lesquels?
1- la continuité héréditaire
= explique que la génétique d’un enfant est semblable à celle de ses parents : les gènes se passe d’une génération à l’autre
2- Les variations héréditaires
= bien que les enfants ressemblent à leurs parents, ils ne sont pas des clones et leur génétique est différente
3-La compétition
= comme les ressources sont limitées, il y a compétition entre les individus: ceux qui sont avantagés survivront
*un trait n’apparait pas pour répondre à un besoin. Une variation génétique apparait et se transmet si elle est avantageuse. Au cours du temps, il y a eu tellement de variations génétiques, mais seules celles AVANTAGEUSES ont perduré. Inversement, celles non -avantageuses ont mené à la disparition des individus/ espèces
Qu’est-ce que dérive génétique ?
Un changement qui s’effectue dans une population isolée où les échanges avec les autres populations sont très rares
–> On assiste à une dérive génétique entre autres lorsque le nombre d’individus dans la population diminue et que le bassin de gènes est réduit. On se retrouve donc avec une population où la diversité génétique est faible, réduisant sa résilience et sa capacité d’adaptation aux bouleversements
Dérive génétique: qu’est-ce que l’effet d’entonnoir?
Une forme de dérive génétique où la taille d’une population est drastiquement réduite, mais où certains individus survivent. Les générations suivantes étant issues d’une poignées d’individus survivants, leur génétique sera moins diversifiée qu’avant
Dérive génétique : exemple?
éléphant de mer du nord à Baja California a été tellement chassé que sa population s’est réduite à 20. Aujourd’hui, 30 000 mais leur génétique est pauvre comparativement à ceux du sud…
ou population Ile en Micronésie : typhon et tous sont presque morts = chef est porteur du gène ( daltonien) et tous les autres aussi…
Que sont les flux génétiques?
échange de gènes entre 2 ou + populations d’une même espèce
= il s’oppose à la dérive génétique et à la sélection naturelle, parce qu’elle tend à homogénéiser le paysage génétique de ces populations
Flux génétique : convergence ou divergence génétique?
On parle de convergence génétique
Est-ce que toutes les espèces vont mourir/ s’éteindre?
Oui! C’est un fait= toutes les espèces vont mourir et s’éteindre
L’individu va naître, grandir, acquérir des capacités, développer des capacités et à un moment, il va disparaître
Comment se déroule la génétique mendélienne?
Les gènes se passent par les allèles.
Allèles :
-version d’un gène responsable des différences entre les individus
-1 paire de chromosomes = 2 allèles et ils peuvent être
- identidiques
- différents : dominants vs récessif
- différents et codominants : les 2 s’expriment
- les gènes, on les reçoit et on les donne
Simplement dit, qu’est-ce que la convergence évolutive ?
On va avoir 2 espèces, organismes qui sont séparés génétiquement qu’on retrouve dans des endroits séparés sur la planète, mais quand on les observe, ils ont des ressemblances
Convergence évolutive : loup de Tasmanie vs les loups gris
Ils se ressemblent morphologiquement, ils ont des caractéristiques communes : crânes, dentition…ça laisse penser qe ce sont des espèces similaires…
Cependant, le thylacine est un marsupial, ,mais les 2 espèces ont évoluée de manière similaires à cause des stresseurs, conditions et dans les communautés
= ils ont développés des adaptations pour des conditions semblabes = après des centaines de millions d’années = similitudes pour vivre dans les conditions
Mêmes s’ils se ressemblent et ont évolués dans des conditions similaires, ils ne sont pas du tout appareillées …
En 3-4 mot, qu’est-ce que la spéciation?
C’est ce qui permet l’apparition d’une espèce
Avant tout, qu’est-ce qu’une espèce?
Plusieurs définitions!
Qu’est-ce que le transfert génétique horizontal?
arbre phylogénétique = espèces qui vont évoluer par embranchement
mais on se rend compte que certains processus ne font pas d’embranchement ( arbres), alors un réseau réticulé
*** Huson et Bryant ( 2005) = les gènes vont circuler horizontalement
= Doolittle (1999) explique l’évolution des gènes
= présence d’organites à l’intérieur d’une cellule ( mitochondrie), car elle l’a avalée et utile donc intégration au matériel génétique
L’humain comme facteur évolutif… donne 2 exemples
ex 1 : papillon poivré. Parfois blanc et parfois noir selon les gènes. 250 ans, machine à vapeur, charbon et polution. Le charbon se dépose sur les boulots. Une fois que le substrat est taché, le papillon blanc est plus visible et il se fait manger. Aujourd’hui, plus de papillon noir, car la population ayant le gène blanc s’est faite manger = dérive génétique
ex2 : population différentes de la même espèce : 2 couleurs de grenouille : grenouille arboricole de l’est. Verte vs Noire. La grenouille noire est une population vivant à Tchernobyl : radiation : adaptation à des rayons ionisants ( couleur peau). Ces rayons ont favorisé la création de mélanine: + de mélanine permet à la peau de se protéger des rayons uv/ ionisant.. avoir la peau noire les protèges leur peau.
ex 3: Mutualisme = humain et loup = des loups se sont ada^tés aux groupes humains = domestication du loup a donné naissance aux chiens… loup domestiqué change comportement = isole population = - échanges génétique = flux génétique
Qu’est-ce que l’épigénétique?
Étude des espèces crée par l’expression d’un gène latent ( et non par mutation) dont on n’en voit pas les conséquences
–> expression des gènes
Paul Kammerer = crapaud lié à un mode de vie terrestre. POurquoi ils se reprouisent sur terre s’ils sont adaptés à vivre dans l’eau. Le mâle a de la difficulté, mais au fil du temps, il développe des ventouses
*** le gène des ventouses est là, mais il n’était juste pas exprimé, car les conditions environnementales optimales pour ce gène là n’étaient pas là. Sur terre, il n’en avait pas besoin…
Qu’est-ce que l’horloge moléculaire?
permet de déterminer combien de temps qu’un gène particulier a évolué chez 2 espèces
–> les gènes sont en constantes mutation et à chaque fois qu’une cellule se reproduit/ se divise ( dédoublement) = mutations génétiques : petites erreurs = mais ça prend bcp dans l’ADN pour voir un changement
ex: gènes texture de poil
Horloge moléculaire = on prend 2 espèces, on choisit un gène et on l’isole. On compte la différenciation entre les suites d’acides aminés. On peut remonter dans le temps, car la vitesse de mutation se fait toujours au même rythme
= on voit depuis combien de temps elles ont divergé l’une de l’autre
Quelle est l’espèce mammifère toujours vivante aujourd’hui qui s’est détachée de toutes les autres espèces ?
Ornithorynque
organisme qui possède des caractéristiques de plusieurs animaux
- la lignée indépendante la + vieille
=et comme il a évolué dans des conditions constantes = +/- évolution
Est-ce que les populations qui se situent en périphérie de l’aire de répartition d’une espèce créent constamment de nouvelles espèces?
Non s’il y a la circulation de gène entre les populations.
Oui si les populations sont isolées, l’adaptation à une condition environnementale mène nécessairement la perte d’habiletés à bien faire dans un autre environnement.
on est limité dans nos gènes. Si je gagne la capacité de bien m’adapter dans le froid, alors je perds la capacité d’ailleurs : c’est pas si grâce s’il y a encore des échanges entre les populations
Quels sont les principaux types de spéciations ? (3)
1- spéciation allopatrique
2-spéciation parapatrique
3-spéciation sympatrique
Comment se fait la spéciation allopatrique?
par isolement géographique
Spéciation allopatrique: quels sont les 2 types de spéciation
a) Spéciation par vicariance
b) spéciation par effet fondateur
Comment se fait la spéciation parapatrique?
quand 2 populations d’une même espèce sont isolées, mais se chevauchent un peu dans leur environnement
Comment se fait la spéciation sympatrique ?
Quand des individus d’une même espèce vont encore vivre ensemble, mais isolement de quelques individus pour une raison X
Qu’est-ce que la spéciation allopatrique?
Spéciation géographique : la distance entre 2 population vont faire qu’elles sont isolées et qu’une nouvelle espèce naîtra.
Qu’est-ce que la spéciation par vicariance? (définition + exemple)
Elle se fait à cause d’une nouvelle barrière géographique ( glaciation, hausse niveau marin, géomorphologie)
Ex: un glacier va venir limiter la dispersion et le contact ou de l’eau qui vient couper une terre en 2 : tu auras 2 iles.
exemple : oiseau/ pic bois. On le retrouve un peu partout en Amérique Centrale. Elles ont tous le même ancêtre qui était dispersé partout en Amérique du Sud. Mais Fermeture de lisme du Panama. Connexion entre les terres, mais surtout création chaine de montagnes : cordillères des Andes = mène à isolement des populations d’une part et d’autres. Au départ, 1 espèce largement répandue. Il y a 3,6 millions d’années : apparition d’une seconde espèce, car celle initiale est séparée en 2. Elles sont 2 trajectoires évolutives différentes. La chaine de montagne augmente fortement l’altitude! Ces espèces ne sont pas adaptées pour traverser cette chaine : évolution + adaptation = alors différenciation et diversification des espèces. Certaines espèces gagnent la capacité de traverser la chaîne. Elles sont complètement différentes de la population initiale. Nouvelles conditions environnementales : nouvelles niches écologiques et c’est à ce moment qu’il y a spéciation ( T°, humidité, altitude)
Qu’est-ce que la spéciation par effet fondateur?
Dispersion par saut alors des individus d’une espèces s’installent à un nouvel endroit, ils le colonisent sans avoir de liens avec l’espèce mère de cet endroit
exemple : à la suite de la dispersion par saut. Quelques individus d’une même espèce évolue de manière isolée des autres espèces. Pinçons de Darwin. Il y a des espèces de pinçons qui ne se ressemblent pas d’une île à l’autre. Il y a différentes espèces de pinçons adaptées à des conditions particulières à chacune des iles. Ils ont tous un ancêtre commun, mais chaque espèce s’est évoluée de manière différentes selon les conditions environnementales; sur chaque ile : 15 espèces différentes. Nouvelels niches écologiques et les espèces se sont adaptées
Qu’est-ce que la séciation parapatrique et sympatrique?
- plus complexe, car la spéciation se fait quand la population initiale se chevauche dans l’espace. Même si je continue à être avec mes amis de mon espèce, il y aura quand même des changements
Parapatrique : zone réduite
sympatrique: chevauchement d’une grande zone
Pourquoi est-il difficile à démontrer ( parapatrique et sympatrique)T
- ne veut pas dire que parce que 2 espèces se chevauchement présentement qu’elles se chevauchaient au moment de la spéciation
- 2 espèces peuvent être sympatriques à l’échelle globale, mais être séparée géographiquement à l’échelle locale
- espèces peuvent être difficiles à identifier
Quels sont les 2 mécanismes dans la spéciation sympatrique?
1- Sélection disruptive
2-Changements chromosomiques
Qu’est-ce que la sélection disruptive?
Différents éléments d’une population s’adaptent à des niches différentes au sein du même environnement
Donne un exemple de sélection disruptive
Mouches de la pomme
pomme vs cenelles
: mécanismes qui vont mener. Individus d’une même population qui vont évoluer dans un même environnement. Elle va pondre ses œufs sur des pommes, vont se nourrir et après elle va vivre sa vie de mouche et répondre sur le même arbre à pommes. Rencontre : une mouche de cenelle qui est venu pondre ses œufs sur les pommes et un homme est venu féconder les œufs sur la pomme : alors mouches qui se sont adaptées avec d’autres types d’arbres. Aujourd’hui : 2 espèces différentes! Parapatrie : 2 individus se sont mêlées et 2 nouvelles espèces : même environnement ( verger)
Après la spéciation : qu’est-ce que la radiation évolutive?
= diversification d’une espèce pour occuper une plus grande variété de niches
= S’adapter à de nouvelles niches écologiques à partir d’un ancêtre commun : radiation évolutive
** évolution successive de spéciation
ex :Mammifère insectivore. Survivant de l’événement ayant tué les dinosaures. C’est l’ancêtre que tous les mammifères placentaires de la planète : baleine, chevaux, humains, chauve-souris. Cette espèce à survécu. Les animaux à l’accouchement sont assez autonomes et cela donne une certaine autonomie, Raison pour laquelle il y a bcp de mammifère placentaire : question d’évolution!
ex2 : : Les marsupiaux. Aujourd’hui en Océanie, avant partout. Apparition en Asie il y a 120 Ma et en Amérique du Nord plus tard. Pour s,y rendre : 2 chemins : détroits de Béring ou Europe. Ils se sont promenés et ont migrée vers l’Amérique du sud et lors de la Pangée : ils se sont déplacés : coloniser d’autres endroits. Et cela provient d’une seule espèce : Amérique du sud…jusqu’en Australie! Et c’est à cet endroit qu’il y a eu spéciation. Ici, en Amérique du Nord, une seule espèce : les opossums. Avec les changements climatiques, les opossums migrent. Une espèce qui arrive en Australie et de là : radiation évolutive. Il y a aujourd’hui plusieurs espèces de marsupiaux : Koala, Kangourou, Thylacine, Quokka. (mêmes s’ils ne se ressemblent pas : comportement/ apparence). Au départ juste une espèce.
