unit 5 Flashcards
Définir l’adaptation:
→Trois significations apparentées:
⇒1. déf Le processus évolutif augmentant la capacité d’un organisme à survivre et se reproduire (c.-à-d. son aptitude) dans un environnement particulier (a sélection naturelle est le seul processus évolutif causant l’adaptation)
⇒2. déf L’état atteint par une population via ce processus
⇒3. déf Un phénotype héréditaire (c.-à-d un trait) qui augmente la capacité de survivre et /ou de se reproduire dans un environnement particulier
⇒Exemple: le crabe terrestre Metopaulias depressus
⇲ Cycle de vie entier sur les broméliacées
⇲ La femelle élève ses petits dans les bassins d’eau de pluie s’accumulant à la base des tiges
⇲La femelle modifie chimiquement son bassin d’eau au bénéfice de sa progéniture:
– elle enlève la matière organique en décomposition des bassins pour maintenir les niveaux d’oxygène de l’eau
– elle ajoute des coquilles d’escargots pour élever le pH et le calcium
–⇲De l’évidence expérimentale démontre que ces traits augmentent l’aptitude ce sont des adaptations
Exaptation déf:
Structures qui sont actuellement des adaptations et qui sont utiles à une nouvelle fonction, pour laquelle ils n’avaient pas été initialement sélectionnés.
→ Ce sont des adaptations qui sont survenues après un changement de fonction
→ Les exaptations n’impliquent pas que l’évolution poursuit un objectif, ni qu’elle anticipe les besoins ou utilisations futurs d’un trait
⇒La sélection naturelle ne peut qu’améliorer un trait dans le contexte de sont utilisation actuelle
→Exemple #1:
⇒Les plumes des oiseaux n’ont pas évolué pour le vol!
⇛Les oiseaux ont évolué des théropodes, des dinosaures carnivores et bipèdes
⇛Les plumes ont évolué longtemps avant le vol
→Exemple #2:
⇒La fonction originale des nageoires était de stabiliser le corps du poisson dans son environnement ; il s’agit donc d’une adaptation
⇒Chez les animaux terrestres (tétrapodes), les membres (évolués à partir des nageoires) servent à supporter le corps en milieu aérien
⇒ Les membres des tétrapodes ont donc une exaptation pour la locomotion terrestre
L’acclimatation déf:
Réaction physiologique d’un individu au changement d’un facteur du milieu sur une période de plusieurs jours ou de plusieurs semaines.
⇒Généralement rapide et réversible
⇒En contraste au processus d’adaptation où des phénotypes changent dans les populations d’une génération à l’autre par la sélection naturelle pour améliorer leur performance dans l’environnement
→Exemple
⇒À ~2,100 m la pression partielle de l’O2 est insuffisante pour la saturation normale de l’hémoglobine dans le sang de l’humain, ce qui cause de l’essoufflement, le mal de l’altitude et d’autres effets
⇒ L’acclimatation – sur plusieurs jours ou semaines, inclue une série de changements physiologiques qui améliorent la performance; comme une augmentation de la concentration d’hémoglobine, du taux de globules rouges, et une ventilation au repos plus élevée
⇒ Ces changements sont réversibles à basse altitude
⇒Les populations humaines de haute altitude se sont également adaptées à ces conditions ⇒ Les populations humaines varient en ce qui a trait à comment elles se sont adaptées à leur environnement de haute altitude:
⇛Tibétains: Respirations plus profondes, cycle de respiration plus rapide, capacité pulmonaire plus grande, flow sanguin plus élevé, concentration d’hémoglobine plus faible
⇛ Andéens: Plus grande surface alvéolaire dans les poumons, concentration d’hémoglobine plus élevée et plus grande capacité d’oxygène dans chaque globule rouge
⇒Mais il y a aussi une convergence remarquable à travers les populations humaines et certains animaux domestiques dans certains des gènes et des voies biologiques impliquées, même si les allèles diffèrent
Les just-so story déf:
une explication non-supportée et non-testée de la valeur adaptative d’un phénotype, provenant de la présomption que la plupart des traits sont des adaptations ayant évolué par sélection naturelle pour leur fonction actuelle (des théories adaptationnistes)
→Les just-so stories ne sont pas rares en science et sont très communes en science populaire et parmi la population générale
→Pour démontrer qu’un trait est adaptatif, il faut:
- déterminer sa fonction
2. démontrer que cette fonction augmente la survie et/ou le succès reproductif (c.-à-d. l’aptitude)
Détecter l’adaptation
→Des explications apparemment évidentes peuvent être dangereusement séduisantes; le savoir conventionnel peut être incorrect
→Aucune explication ne devrait être acceptée en l’absence d’évidence à l’appui; en absence d’évidence, ce n’est qu’une hypothèse
→ P. ex: les piquebœufs sur les gros animaux
→Une hypothèse concernant la valeur adaptative d’un trait dit que la sélection naturelle favorise le trait grâce aux bénéfices qu’il fournit via une fonction
→Plus spécifiquement, la sélection devrait être directionnelle; favoriser une exagération ou une stabilisation qui maintient les valeurs actuelles
→Des méthodes pour détecter la sélection naturelle peuvent donc être utilisées:
⇒La mesure directe (c.-à-d. des études observationnelles de l’association entre la variation du phénotype et la variation de l’aptitude)
⇒Des études expérimentales qui manipulent la cause (l’agent) de sélection et/ou le phénotype cible.
La méthode comparative
→Vise à corréler les différences entre populations ou espèces avec la variation d’un agent présumé de sélection (p. ex: différences d’environnements biotiques ou abiotiques)
⇒Patron: la taille des testicules (relativement à la taille corporelle) varie parmi les espèces de chauve-souris
⇒Hypothèse: Des testicules de plus grande taille (relativement à la taille corporelle) est une adaptation à la compétition spermatique
⇛La compétition spermatique est plus probable chez les espèces vivant en grands groupes ⇒Prédiction: une association positive parmi les espèces entre taille du groupe et taille relative des testicules
Les expériences de transplantation réciproque
→On se souvient que l’adaptation locale survient lorsque les populations divergent par sélection naturelle, ce qui rend les individus adaptés à leur environnement local
→Ceci peut être testé par une expérience de transplantation réciproque, où l’aptitude des individus est quantifiée dans chacun des deux environnements
→Exemple:
⇒La couleur claire chez la souris de plage est principalement due à deux mutations:
⇛le changement d’un seul amino acide du récepteur melanocortin-1 (Mc1r) qui cause la production de moins de pigmentation
⇛une mutation causant une interférence avec l’expression de Mc1r
⇒Placer des centaines de modèles d’argile de taille nature, la moitié de couleur foncée et l’autre moité de couleur claire, dans chaque habitat
⇒Attendre que les prédateurs attaquent (les modèles sont rapidement rejetés lorsque les prédateurs réalisent qu’ils sont faux)
⇒ Récupérer tous les modèles et mesurer le taux d’attaque par couleur de modèle et type d’habitat
L’évolution d’adaptations complexes
→Les adaptations n’ont pas à être complexes, p. ex: les parasites intestinaux ont souvent une structure corporelle extrêmement simple mais sont tout de même très bien adaptés à leur environnement
→Mais la sélection naturelle peut produire des structures très complexes
→Les adaptations complexes consistent souvent de parties interdépendantes ne pouvant pas fonctionner seules, ce qui a souvent mené à la suggestion qu’elles doivent avoir été créées de façon divine (l’horloger de Paley)
→Nous comprenons désormais que ces adaptations ont été construites, petit à petit, sur de (parfois très) longues périodes de temps, avec diverses étapes intermédiaires au long de la route
→Exemple:
⇒Plusieurs stades intermédiaires dans le développement de l’oeil complexe peuvent être observés parmi des organismes existants
Adaptations complexes: exaptations
→Les structures complexes peuvent provenir de structures ou de voies moléculaires ou développementales existantes
⇒ P. ex: les Membracides sont un groupe d’insectes caractérisés un casque qui couvre le dos de l’insecte, et qui est en fait une troisième paire d’ailes modifiées:
⇛À la base du casque: articulations similaires à celles des ailes
⇛ Casque composé de deux couches de cellules épithéliales interconnectées par des nervures, tout comme les ailes
⇛ À l’émergence de l’adulte, le casque se déploie comme le font les ailes
⇛ Chez la nymphe, l’expression de gènes responsables du développement des ailes est détectée dans le casque
Démon darwinien déf:
Un organisme «idéal» qui maximiserait simultanément tous les aspects de l’aptitude; il commencerait à se reproduire dès sa naissance, produirait une très grande progéniture et continuerait à le faire indéfiniment sans aucun déclin de performance Q: Pourquoi n’existe-t-il pas, en réalité, des démons darwiniens? / Pourquoi observe-t-on des imperfections en termes d’adaptation?
R: Raisons a à e suivantes
Raisons a à e qu’un demon darwinien n’existe pas
a) La variation existante
b) Les contraintes historiques
c) Les compromis
d) Les changements environnementaux
e) Les autres processus évolutifs
a) La variation existante
→La sélection agit sur la variation existante:
⇒ Certains phénotypes et adaptations pourraient être absents de la variation
⇒Cela suggère qu’il suffit d’attendre!
b) Les contraintes historiques
→La sélection naturelle modifie des phénotypes qui sont le produit d’une évolution passée, et l’histoire évolutive des organismes peut avoir un impact sur l’évolution future
→Exemple: le nerf laryngé des mammifères:
⇒ les tétrapodes ont évolué des sarcoptérygiens, des poissons avec une série d’embranchements nerveux allant de leur cerveau, par-dessus certains vaisseaux sanguins vers leurs arcs branchiaux à l’intérieur des sacs branchiaux
⇒En s’adaptant à la vie en milieu terrestre, les tétrapodes ont perdu leurs branchies fonctionnelles et les sacs branchiaux ont évolué de nouvelles fonctions, mais sont demeurés innervés par les mêmes nerfs qui entourent ces vaisseaux sanguins
⇒ Dans l’évolution de la morphologie des tétrapodes, on observe plusieurs cas monumentaux de design inefficace
c) Les compromis
→Les traits peuvent remplir de multiples fonctions et le design optimal pour une fonction peut différer de celui d’une autre fonction. Par exemple, nous sommes la seule espèce de primates à s’étouffer avec de la nourriture. C’est le résultat d’un compromis évolutif:
CORDeS vocales
→Des traits peuvent aussi être coûteux à produire et maintenir, mais les organismes ont des budgets énergétiques limités; les ressources investies vers un trait ne sont pas disponibles pour un autre:
