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Gibbon. Homme. Orang-outan. Gorille. Chimpanzé. Homme. Orang-outan. Gibbon. Gorille. Chimpanzé. Phylogenèse évolution. Plan. TP1: Membres vertébrés. Comparaison homme oiseau. Ichthyostega. Poissons fossiles. TP2: annexes embryonnaires. Utilisation des caractères dérivés. - PowerPoint PPT Presentation
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Phylogenèse évolution
Correction phylogèneQuatre primates
Correction anagene
PlanChimpanzé
Chimpanzé
Gorille
Gorille
Orang-outan
Orang-outan
Gibbon
Gibbon
Homme
Homme
Utilisation des caractères dérivés
Groupe monophylétique
IchthyostegaComparaison homme oiseau
Sources
Poissons fossiles
TP1: Membres vertébrés
TP2: annexes embryonnaires
TP3: Données moléculaires
Phylogénèse: Plan
Chapitre 2 : Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles – phylogenèse –Evolution
Partie 1 : Recherche de parenté entre les vertébrés- l’établissement de phylogénies.I. Introduction : le monde vivant un ensemble homogène d’individus apparentés
II. L’arbre de la vie.A) Les phylogéniesB) L’arbre de la vie est-il bien un arbre.C) Où situer dans le temps la racine de l’arbre de la vie ?
III. Des caractères hérités : notion d’homologie
IV. Recherche d’une classification « naturelle » : la notion de clade..A) Le clade : un taxon lié à l’histoire de la vieB) Caractère dérivé (état dérivé d’un caractère) : Une méthode pour repérer l’appartenance à un cladeC) Nombre de caractères dérivés et parenté.D) Caractère dérivé et primitif (ou ancestral): une question de point de vueE) Risque d’apparition répétée d’un même caractère
V. Utilisation des données moléculaires pour construire des arbres phylogénétiquesA) Des molécules homologues.B) Construction d’arbres phylogénétiques à partir des données moléculaires.C) Notion d’horloge moléculaire.
VI. Que représentent les éléments portés sur un arbre phylogénétique.1) La position des caractères dérivés.2) Les nœuds de l’arbre.3) L’ancêtre commun4) Les « fossiles vivants »
VII. Phénogrammes et cladogrammes.
VIII. Conclusion : une évolution constatée, mais quel est son moteur ?
TP1: Membres des vertébrés
Q1 Comparer les différents membres de vertébré (on se limitera au membre antérieur). A partir de cette comparaison, mettre en évidence le plan d’organisation commun à ces membres.
Q2 Représenter de façon schématique les différentes parties caractérisant ce plan d’organisation (la forme précise compte moins que la connexion avec les parties voisines). Annotez votre schéma en vous aidant de vos connaissances.
Q3 Mettre en rapport votre schéma avec les schémas des différents membres de vertébré (par exemple en utilisant un numéro pour chaque partie).
Q4 Comment expliquer les ressemblances observées entre l’organisation des différents membres?
Q5 Comparer l’organisation des vertébrés actuels avec celle des vertébrés fossiles. Quels caractères sont communs avec le poisson fossile ? Avec le batracien fossile ? Pouvez vous préciser votre hypothèse de la Q4?
Pouvez vous utiliser les informations apportées par l’étude des membres antérieurs de ces vertébrés pour préciser leurs relations de parenté ?
Pierre Belon (1555)
Ichthyostega
Poissons fossiles
Placodermes (dévonien)
TP1 corrigé
Humérus (Bras)
Radius(avant bras)
Cubitus(avant bras)
Carpe(Poignet)Métacarpes
Phalanges(Doigts)
TP1 conclusion
Grenouille Poule Homme
Donc descendent d ’un ancêtre qui possédait cette structure
L’invention de cette structure est antérieure à
l ’ancêtre commun
Carpe
M Invention du membre « marcheur »
L ’ancêtre commun avec la carpe doit être antérieur à l ’inventeur
du caractère
Possèdent des membres paires construits de façon semblable
Plan d’organisation du membre antérieur
Partie OsArticulationÉpaule
Coude
Poignet
Bras
Avant bras
Main
Humérus
Radiuscubitus
MétacarpePhalanges
Carpe
TP2 annexes embryonnaires: poule homme
Allantoïde
Sac vitellin
Chambreà air
Cavité amniotique
Chorion
Placenta
Chorion
Œuf de poule (6ème jour d’incubation)
Embryon humain (début du troisième mois)
Cordon ombilical
Sac vitellin
Allantoïde
Amnios
Amnios
Cavitéamniotique
TP2 Annexes embryonnaires: Poisson batracien
Jeune alevin de truite
Jeune têtard de batracien (Xenopus)
Coupe transversale d’un œuf de truite
Vitellus
Grenouille HommePoule Truite
Arbre 1
A P
?
A?
Grenouille HommePouleTruite
Arbre 2
A
P
Grenouille HommePouleTruite
Arbre 3
P
A
?
TP2 corrigéAnim
alGrenouille
HommePoule
Truite
OuiVitellus
OuiOuiOui
Placenta
Oui
NonNon
Non
Non
Amnios (cavité
amniotique)
OuiOuiNon
Allantoïde
OuiOui
Non
Non
P Placenta
A Amnios Allantoïde
M Membre marcheur
Tétrapodes AmniotesMammifères (placentaires)
Arbre tenant compte des informations des TP1 et TP2
Grenouille PouleTruite
Arbre 3
M Membre marcheur
P Placenta
A Amnios Allantoïde
P
A
Homme
M
TP2 partie phylogène
Matrice de caractères corrigée
Regroupements possibles
L ’ordre choisi pour les regroupements indique l ’ordre d’apparition des caractères. Si on choisit de faire apparaître le placenta avant l’amnios, on est obligé d ’imaginer une « invention » de l’amnios de façon indépendante dans deux branches de l ’arbre.
Le regroupement de droite conduit à un arbre plus « économique »
P
A
A
P
A
TP2: phylogène outil classement
Classement
Une autre option est d’utiliser la commande «classer » qui donne des les clades correspondants aux caractères étudiés. Chaque «boîte » est un clade défini par la possession d’un caractère dérivé. Ici on reconnaît le clade des amniotes (possession d’un amnios) et celui des mammifères placentaires.
Plus proche parent
Lam
proi
e
Requ
in
Saum
on
Cœla
cant
he
Dipn
eust
e
Rat
Poumonsalvéolés
Squeletteinterne monobasal
Squelette osseux
Mâchoire
Vertèbre
Qui du requin ou du rat est le plus proche parent du saumon ?
Première approche
Le saumon et le rat partagent un ancêtre commun qui n ’est pas un ancêtre du requin
Seconde approche
Le saumon et le rat partagent un caractère dérivé de plus que le saumon et le requin
Groupe monophylétique
Lam
proi
e
Requ
in
Saum
on
Cœla
cant
he
Dipn
eust
e
Rat
Poumonsalvéolés
Squeletteinterne monobasal
Squelette osseux
Mâchoire
Vertèbre
Le groupe des poissons est-il un groupe monophylétique ?
L ’ancêtre commun de tous les poissons est aussi l ’ancêtre de vertébrés qui ne sont pas des poissons
Un ancêtre n ’ayant que des poissons dans sa descendance n ’est pas l ’ancêtre de tous les poisson
Utilisation de données moléculaires pour construire un arbre phylogénétique: les données
On a utilisé comme exemple les données “ phylogene ” sur le gène CDC2 pour trois êtres vivants : le maïs, l’arabidopsis (arabette des dames) et l’oursin.
On trouve de nombreuses bases identiques (en rouge) sur les 900 environ qui forment chaque molécule.
Ces différentes séquences sont bien homologues
Utilisation de données moléculaires pour construire un arbre phylogénétique: distances
génétiquesEn comptant les différences entre les différentes séquences on construit une matrice des nombres de différences. Ces différences sont une mesure de la distance génétique.
On cherche le plus petit chiffre (241) qui correspond à la plus petite distance génétique, donc aux deux êtres vivants les plus proches (ici Arabidopsis et maïs). On commence à construire l’arbre en plaçant l’ancêtre commun à une distance (en gros proportionnelle au temps) de 120,5 de chaque espèce
120.5
120.5
On rassemble maintenant Arabidopsis et maïs en un être vivant unique (A-M) ce qui supprime une ligne et une colonne. Pour la distance génétique entre A-M et l’oursin on prend la moyenne des distances correspondant aux deux.
120.5
120.5
172.75
Si les mutations s’accumulaient à la même vitesse dans toutes les branches, ces deux valeurs seraient égales.
Arabidopsis-Maïs
Oursin
A-M 0 345.5Oursin 0
Le Bonobo (Pan paniscus) , ou Chimpanzé nain, mesure environ 50 à 60 cm. Il vit exclusivement au Zaïre. Il se lève à l'aube pour se mettre à la recherche de sa nourriture ; la nuit, chaque Bonobo construit son nid dans les arbres, avec des branchages.
Le gibbon (Hyoblates) Singe de taille moyenne, à l’allure longiligne, dépourvu de queue et aux membres antérieurs démesurés. Habitat et répartition géographique: forêts humides d’Asie méridionale (Inde, Chine, Birmanie, Malaisie, Indonésie).
Chimpanzé gibbon
Maki catta (Lemur catta ),
lémurien à queue zébrée et à l’allure féline, vivant exclusivement, à l’état sauvage, sur l’île de Madagascar.
Le Tarsier de Horsfield (Tarsius bancanus)
vit uniquement à Sumatra et à Bornéo. C'est un petit animal d'environ 15 cm, sans la queue. Il est nocturne et arboricole, et se déplace avec agilité dans les arbres en sautant. Il dort, pendant la journée, accroché par la queue à une branche.
Maki Tarsier
Correction phylogeneBêta globuline
Involucrine P2
Correction anagene
Espèce Homme Chimpanzé Gorille Orang-outan GibbonNAD(nucléotides)
Référence 26 (11%) 32(13,5) 58(24,5) 57(24,1)Nombre dedifférences,(pourcentages dedifférences)
Globine(acidesaminés)
Référence 0(0%) 3(2%) 2(1,4) 4(2,7%)
TP anagene arbres
Chimpanzé
Chimpanzé
Gorille
Gorille
Orang-outan
Orang-outan
Gibbon
Gibbon
Homme
Homme
Espèce Homme Chimpanzé Gorille Orang-outan GibbonNAD(nucléotides)
Référence 26 (11%) 32(13,5) 58(24,5) 57(24,1)Nombre dedifférences,(pourcentages dedifférences)
Globine(acidesaminés)
Référence 0(0%) 3(2%) 2(1,4) 4(2,7%)
SourcesIchtyostega: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Ichthyostega.nmns-taiwan.jpg
Comparaison homme oiseau (Pierre Belon l ’histoire des oiseaux 1555http://en.wikipedia.org/wiki/Image:BelonBirdSkel.jpg
http://www.tolweb.org/Ichthyostega
Placodermes: http://paleopedia.free.fr/poissons%20g%E9n%E9ralit%E9s.html
Reconstitution mer dévoniennehttp://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanoke/bio101ch19_c.htm
Oursin http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:SeaUrchin.jpgArabisopsis: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Arabidopsis_thaliana_inflorescencias.jpgMaïs: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Koeh-283.jpg