Mécanismes (forces évolutives) Flashcards
Génome
Ensemble du matériel génétique
Taille du génome
Longueur en paires de bases
ÉNORME et TRÈS variable entre les organismes
Génome – Chez les eucaryotes
ADN groupé en chromosomes (pas seulement des gènes)
Régions codantes des gènes chez l’humain
Moins de 2%
Génotype
ADN
Transmis du parent à l’enfant
Locus: B
Allèles: B ou b
Génotype: BB, Bb ou bb
Phénotype
Observable
Pas transmis du parent à l’enfant
Dépend du génotype
Lien entre allèles
Modèle simple - phénotype
Le génotype dicte le phénotype (P=G)
Existe en nature, relativement rare
Modèle réaliste - phénotype
effet de l’environnement
Vision large de l’environnement (P=G+E) : T, nutriments dans le placenta, pH de cellule, comportement des membres de la population, etc.
ex: lièvre, boursiers
Modèle encore plus réaliste- phénotype
Modèles plus complexes: plusieurs gènes pour un
phénotype, un phénotype influencé par plusieurs gènes,
etc.
Hérédité – Modèle mendélien - un locus
Règle de transmission du GÉNOTYPE
ségrégation des allèle
Hérédité – Modèle mendélien - un locus
Règle de détermination du PHÉNOTYPE
relation entre les allèles
Plasticité phénotypique
Capacité d’un génotype à produire différents phénotypes selon l’environnement
Ex: lièvres, daphnies
Forces évolutives agissant au sein des populations (microévolution)
Mutation
Dérive
Sélection
Flux génique
Terme pour les 4 Forces évolutives agissant au sein des populations
Microévolution
Fitness
La valeur sélective (valeur adaptative ou fitness)
Elle décrit la capacité d’un individu d’un certain génotype à se reproduire.
Mutation définition
Modification de la séquence d’ADN
- Changement ponctuel (SNO)
-Délétion
- Duplication
- etc. (transposition, fusion)
Causes: erreurs de la machinerie moléculaire ou agent mutagène dans l’environnement (parfois)
Mutation- Cause, taux, source, conséquence
Erreurs de la machinerie moléculaire - toujours * Agent mutagène dans l’environnement - parfois
Taux: typiquement très faible
Source première de diversité
Entraîne la différenciation entre populations
Effets de mutations
Surviennent dans le génome d’un individu et peuvent ensuite se propager ou non dans la population
Effet sur phénotype
Effet sur fitness
Effet évolutif (transmis au rejeton)
Effet mutation phénotype- SARS-CoV-2
Beaucoup de mutations constatées (générations courtes)
Certaines (rares) affectent le phénotype (protéine S)
Certaines (rares) affectent le fitness (arrimage aux cellules humaines, transmission)
Effet mutation phénotype- souris sauvage
Mutation aux locus des gènes
codants Agouti et Mcr1 qui
changent la couleur des poils
d’une petite souris sauvage
(bases génétiques et cellulaires bien
connues)
Ce phénotype a un effet sur le
fitness
Effets des mutations sur le fitness
Effet nul sur le fitness:
Certaines mutations à des
locus connus affectent des
phénotypes qui n’ont
pas d’effet sur le fitness
Exemples:
Oie des neiges…bleues
Cire d’oreille…..
Mutation – effets sur les individus
Source première de diversité génétique (et potentiellement
phénotypique).
Entraîne la différenciation entre populations car différentes
mutations surviennent indépendamment dans différentes populations
Dérive génétique
Changements dans la fréquence de caractères héritables qui sont dus au hasard
Toujours en action lors de la pige des gamètes
Entraîne une perte de diversité
Forte dérive dans les petites populations
Dérive génétique – EFFETS dans PLUSIEURS POPULAITON
Entraîne la différenciation génétique entre les populations
car la dérive agit indépendamment dans chaque population.
(et possiblement, différenciation phénotypique…)
Flux génique
Déplacement des individus ou de leurs gamètes d’une population à une autre
Dépend du paysage
et
De la capacité de déplacement des individus (ou de leurs gamètes)
Flux génique- effet
Peut apporter de la nouveauté (avec effets positifs ou
négatifs)
homogénéisant: réduit la différenciation entre les populations (isolement)
Flux génique et structure géographique
Comme le flux génique est toujours limité (plus ou moins), il en
découle qu’on peut identifier des groupes d’individus
échangeant peu de migrants.
Diversité vs différenciation
Diversité = au sein d’une population
Différenciation = entre les populations
Définition Sélection naturelle
Survie ou reproduction différentielle des individus due à leurs caractéristiques phénotypiques particulières dans des conditions environnementales particulières
Théorie de l’évolution par sélection naturelle (5)
- Si un trait varie dans une population
- Si certaines variations du trait sont favorables à la survie et à la reproduction dans cet environnement
- Si les ressources sont limitée (tous les individus ne peuvent survivre et se reproduire)
- Si le trait est héritable
- Alors il y aura sélection naturelle et les individus avec les traits favorables laisseront plus de descendants à la génération suivante.
Faiblesses- sélection naturelle
Transmission des caractères (hérédité)
Aucune observations directes (inférence seulement)
Sélection naturelle- fitness est associé… (2)
Taux de survie différent
Reproduction au sens de la fertilité (ex. nb d’œufs produits)
Sélection sexuelle- fitness est associé…
Au succès d’accouplement
Sélection naturelle- observations en nature
Exemple des Pinsons des Iles Galapagos
(taille bec, 1977, conséquences)
Taille du bec est un trait variable dans une population de pinsons (hauteur bec)
Taille du bec est un trait héritable
Sécheresse en 1977 = PRESSION DE SÉLECTION
La population a évolué par sélection naturelle
Sélection naturelle- observations en nature
Évolution adaptative contemporaine due aux activités anthropiques
Phalène du bouleau- début de l’ère industrielle en Angleterre
Sélection naturelle- observations en nature
Évolution adaptative contemporaine suite à une forte perturbation naturelle en 1964
Épinoches sur nouvelles iles
Sélection naturelle- observations en nature
Sur les autoroutes (3)
Hirondelles et mortalité par collision
-Les hirondelles avec de longues
ailes se font plus souvent
frapper par les véhicules (vol
moins agile pour quitter le nid)
- L’envergure moyenne des ailes
a diminué au fil du temps
- On peut conclure qu’il y a eu
évolution par sélection
naturelle (en présumant que le
trait est héritable (preuves
indirectes, autres cas connus)
Sélection naturelle- observations en nature
Par la chasse
Réduction de la longueur des cornes des
mouflons par la chasse (la survie des mâles à longues cornes est réduite; les
chasseurs les préfèrent
Définition Sélection SEXUELLE
Reproduction différentielle des individus due à leurs
caractéristiques phénotypiques permettant un taux
d’accouplement plus ou moins élevé
Quel sexe est peut-être soumis à la sélection sexuelle?
Le sexe qui investit le moins d’énergie dans la reproduction
(le mâle qui produit de petits gamètes, par définition)
Traits* chez le sexe qui investit le moins d’énergie (reproduction) pour obtenir des accouplements:
Armes (combat et défense) :accès aux partenaires
Parures et décoration: être choisi par un partenaire
Les traits sont souvent ‘extravagants’, nuisibles pour
la survie
Traits* chez l’autre sexe (fournit le plus d’énergie dans la reproduction)
Préférences lors du choix du partenaire
Quand la sélection est dite “divergente” ?
Lorsque deux phénotypes “extrêmes” sont favorisés dans une population
Pourquoi il y a opposition entre la sélection naturelle et sexuelle?
Exemple?
Les traits sous sélection sexuelle sont souvent nuisibles pour la
survie
Ex. Grenouilles tungara
Sélection naturelle – maintien de la variation
Éliminer toutes les variations génétiques sous-jacentes à
un trait peut prendre de très nombreuses générations….
ou être presque impossible
Sélection naturelle sans évolution- conditions pour évolution par sélection naturelle (3)
VARIATION PHÉNOTYPIQUE (VP)
+ DIFFÉRENCE DE FITNESS en lien avec VP
+ HÉRITABILITÉ
IL S’AGIT DE CONDITIONS indispensables pour
ÉVOLUTION PAR SÉLECTION NATURELLE
(elles ne sont pas toujours remplies !)
Adaptations
un processus (de sélection naturelle) et son
résultat (un phénotype avantageux)
* Partout dans le vivant, donne une impression d’exquise
perfection…
* Définissent souvent les clades des grands groupes
taxonomiques
* D’origine très récente à très ancienne
Qu’est-ce qu’une adaptation ?
- Trait évolué (ou évoluant) par sélection naturelle pour une
fonction conférant un meilleur fitness. - Processus menant à un tel trait
Démontrer l’adaptation
- L’hypothèse nulle n’est pas l’adaptation. L‘hypothèse nulle
est l’évolution neutre (dérive, mutation, flux génique)… en raison d’une pression de sélection spécifique - Il faut démontrer l’action de la sélection naturelle sur le
trait en question. - On peut récolter des données
empiriques qui établissent (ou
non) la valeur adaptative des
traits. - Les méthodes sont très variées.
Adaptation : exemple
Tailles du bec chez les pinsons des îles Galapagos
*Les pressions de sélection varient
dans le temps.
* La taille de bec optimale et
sélectionnée change
* La variation est maintenue
Adaptation : exemple
Pelage des souris des plages et des champs
Couleur du pelage des souris des plages et des champs
(deux phénotypes favorisés)
Démontrer l’adaptation : Couleur des souris (processus d’adaptation et bases génétiques)
Processus d’adaptation:
Évolution convergente - répétée
et indépendante - sur chaque
côte de la couleur claire
Évolution adaptative contemporaine dans les villes- Exemple de Crispus santa (types de graines, trait)
Deux types de graines:
- Dispersantes
- Non-dispersantes (‘locales’)
Trait: % de graines dispersantes
Évolution adaptative dans les villes-
Exemple de Crispus santa
Ville:
* Plus de surfaces imperméables
* Moins de sites favorables à la germination
* Risque accru d’échec de germination si dispersion
(vs. lieu propice de la plante mère)
Populations urbaines:
* Moins de graines dispersantes
Adaptation à la vie en ville!
Identification des adaptations – HISTOIRE répétée
+ exemples
Convergence :
- histoire ancienne
- transformations souvent très différentes
Ex:
* Papillons et des oiseaux: ailes pour le vol
* Mammifères placentaires vs. marsupiaux – morphologie et niche
Adaptation: exemple - Chiens vs. Loups
Cas des adaptations survenues dans le passé
=> Contexte phylogénétique (et signatures génétiques)
Histoire reconstituée:
* Contexte et pression de sélection
* Trait et fonction favorisés
* (Bases génétiques identifiées)
Adaptation du passé lointain
Trait dérivé chez une lignée
(population, espèce, clade)
Expérience par la pensée dans un
contexte phylogénétique et
environnemental pour inférer la
fonction et l’avantage en fitness
Exemple:
Palmure des pieds de certains oiseaux
Démontrer l’adaptation du passé lointain- ex. Palmure des pieds de certains clades d’oiseaux
Trait dérivé (ancêtre sans palmure)
* Base génétique (et non plastique)
* Fonction et effet sur le fitness:
* nage et marche sur substrat mou
* Test par la pensée: couper les
palmures….
* Évolution répétée et indépendante
Palmure: adaptation de différents
groupes (clades) d’oiseaux pour
occuper des niches écologiques
(semi-) aquatiques
Tout n’est pas adaptation !
Plasticité phénotypique
Changement du phénotype sans
changement génétique, par seul effet de l’environnement
(couleur de l’hydrangée selon le pH du sol)
Tout n’est pas adaptation!- L’acclimatation
Différente de l’adaptation.
C’est une
forme de plasticité: un phénotype plus adéquat est
exprimé dans un environnement particulier. Cette
plasticité, cette capacité de changer de phénotype, est
alors elle-même adaptative.
Tout n’est pas adaptation !
Traits
Un trait peut n’être que la conséquence secondaire d’un
autre trait.
* La couleur du sang simple effet chimique
* Petites pattes avant du Tyrannosaurus rex
Un trait est sélectionné indirectement, sans lien avec la
fonction favorisant le fitness. Ce trait n’est pas une
adaptation.
Un trait sans fonction connue et/ou sans lien établi avec le
fitness ne peut être considéré une adaptation
Tout n’est pas parfait – sélection naturelle
La sélection naturelle ne mène pas à la perfection! Il existe des
contraintes et des limites aux adaptations. Voici quelques
exemples
Tout n’est pas parfait – contraintes et compromis ! - sélection naturelle
*Physiques
* Exemple: Taille des insectes
* Génétiques: variant (allèle) présent ou non
* Liées au développement
* Compromis
Génome humain vs sapin
Génome humain ++++++ petit que sapin (similaire à petite anémone)
