correction TP 11: quels mécanismes permettent une évolution de la biodiversité ?

ATELIER 1 : la formation de nouvelles espèces

Q1 : en vous appuyant sur les documents, démontrer que le milieu de vie influence la diversité génétique d’une

population.

Exemple de la souris à abajoues :

On observe qu’ en fonction de la couleur du sol en Arizona, la couleur des populations de souris est différente :

- sur un sol foncé, les souris sont majoritairement à pelage foncé,

- sur un sol clair, les souris sont majoritairement à pelage clair.

Ce changement de couleur en fonction du milieu confère un avantage aux souris, car des souris foncées sur sol foncé

seront moins visibles par leurs prédateurs (et inversement).

On apprend que la couleur du pelage est déterminée par le gène MCR2, qui possède 2 allèles :

- l’allèle D confère un pelage foncé, et c’est justement cet allèle qui est majoritaire(90%) dans les souris vivant sur un

sol sombre.

- l’allèle d confère un pelage clair, et c’est justement cet allèle qui est majoritaire (90%) dans les souris vivant sur un

sol clair.

On comprend donc que le milieu de vie influence la diversité génétique de la population de souris : la population est

majoritairement composée d’allèles D sur un sol sombre, et d’allèle d sur un sol clair.

Exemple du moustique de Londres :

On apprend qu’une population de moustiques de l’espèce Culex pipiens s’est retrouvée, par hasard, ‘isolée’ dans le

métro. Cette population de moustiques isolée des autres moustiques a emporté avec elle son échantillon d’allèles , et

s’est développée et reproduit dans un milieu confiné, qui possède des « températures douces même en hiver ».

En moins d’un siècle, la population de moustiques a accumulé des différences génétiques, les moustiques du métro se

sont adaptés à l’environnement du métro (reproduction en milieu confiné, pas de vie ralentie, nourriture à partir du

sang de mammifère) : les 2 populations de moustiques sont désormais considérées comme 2 espèces différentes. Le

milieu de vie a donc influencé la diversité génétique de la population de moustique du métro.

EN COMMUN : l’exemple de moustiques montre l’influence de l’isolement géographique d’une petite population : en

effet, la séparation géographique entre les moustiques en plein air et une petite population de moustiques du métro

a entraîné une évolution des espèces séparément les unes des autres, et a entraîné la formation de 2 espèces bien

distinctes (Culex pipiens pipiens et Culex pipiens molestus)

.

BILAN :

* L’exemple des souris à abajoues illustre le mécanisme de sélection naturelle car l’allèle qui favorise la survie est

sélectionné dans les populations de souris: en effet, sur des sols clairs, l’allèle d qui confére un avantage pour la souris

est le plus fréquent (90% contre 10% pour l’allèle D). C’est l’inverse pour les sols foncés.

* L’exemple des moustiques illustre le mécanisme de dérive génétique et de sélection naturelle car une population de

faible effectif, prise au hasard, a colonisé les couloirs du métro. C’est donc un échantillon d’allèles qui a été piégé au

hasard, et cette population s’est génétiquement transformée par dérive génétique par rapport à la population initiale.

Simultanément, les nouvelles conditions de vie (température ~constante toute l’année, population de mammifères

dans le métro ) a dû favoriser certaines formes au détriment d’autres : c’est la sélection naturelle.

Précisons que les couloirs du métro forment un environnement confiné, isolé de l’extérieur, donc les échanges

génétiques avec la population de moustiques en plein air étaient réduits, ce qui a favorisé aussi la séparation

génétique entre les 2 populations et la création de 2 espèces distinctes.

EXEMPLE 1 de sélection naturelle : LES SOURIS A ABAJOUES (d’après Belin p.93)

La couleur de leur pelage leur procure une certaine protection contre leurs prédateurs

La couleur du pelage des souris est contrôlée

(entre autres) par le gène MC1R . On connaît

2 allèles pour ce gène :

- l’allèle D conduit à la formation

d’un pelage foncé

- l’allèle d conduit à la formation

d’un pelage clair

On sait que l’allèle D est issu de l’allèle d par

mutation.

� Observer la vidéo expliquant l’importance de la couleur du pelage : http://www.hhmi.org/biointeractive/evolution/Selection/05-vid.html

EXEMPLE 2 de sélection naturelle et dérive génétique : LES MOUSTIQUES DU

METRO DE LONDRES (d’après Bordas p.91 + Hatier p.87)

Une histoire surprenante : On a découvert dans le métro de Londres une population de moustiques particulière, particulièrement agressive vis-à-vis des humains. Bien que morphologiquement très semblables aux moustiques vivant en plein air (à Londres), ils ont des mœurs différents :

- les moustiques du métro se nourrissent uniquement du sang des mammifères (rats, souris, passagers du métro !!!), la reproduction doit se faire dans un milieu confiné, et n’ont jamais de vie ralentie même l’hiver.

- les moustiques de surface (plein air à Londres) se nourrissent essentiellement du sang des oiseaux, et ne se reproduisent que dans un milieu ouvert. Ces moustiques ont une période de vie ralentie pendant l’hiver.

Des analyses génétiques effectuées sur ces 2 populations ont montré que :

- le moustique du métro appartenait bien à l’espèce Culex pipiens (la même espèce que celle qui vit en plein air à Londres), mais la forme trouvée dans le métro est appelée Culex pipiens molestus au vu des nombreuses différences entre les 2 populations.

- il y a une séparation génétique nette entre les populations de surface et les populations souterraines, et ces 2 formes de moustiques forment aujourd’hui 2 ensembles suffisamment éloignés au point de vue génétique pour interdire toute reproduction entre elles.

- la forme molestus du métro serait issue d’une population unique de Culex pipiens de surface, enfermée dans les couloirs et les tunnels du métro lors de sa construction il y a 1 an et demi et qui, par la suite, serait restée isolée de la forme pipiens.

Cette différenciation génétique s’est produite en moins d’un siècle, et pourrait être due à deux phénomènes propres aux conditions de vie dans le métro : � les températures y sont douces même en hiver � les milieux confinés entraînent une dérive génétique qui favorise la spéciation (=formation de nouvelles espèces) On définit souvent une espèce comme un ensemble d’êtres vivants possédant des caractéristiques communes et capables de se reproduire entre eux en ayant une descendance fertile.