4ºeso tema5 l'évolution des êtres vivants

1. UN LONG CHEMIN VERS LA
THÉORIE DE L'ÉVOLUTION
C'est pas sorcier: La théorie de
l'évolution

2. http://www.youtube.com/watch?v=ZNFN4t6iT9o

3. AVANT LA THÉORIE DE
L'ÉVOLUTION ...
●
●
●
LA THÉORIE DU FIXISME (OU
CRÉATIONISME OU CATASTROPHISME)
UNE VISION ANTHROPOCENTRIQUE DU
MONDE
LA TERRE AVAIT SEULEMENT 6000 ANS

4. FIXISME
C'est la croyance selon laquelle il n'y a ni transformation ni
dérive des espèces végétales ou animales. Chaque espèce
serait apparue telle quelle au cours des temps géologiques.
C'est une théorie qui s'oppose aux théories de l'évolution.
Georges Cuvier: Savant français qui a identifié et
classé de nombreux fossiles comme le Megatherium. C'est le défenseur du Catastrophisme.

5. Créationisme (Fixisme)
Linné: l’être suprème a créé d’un geste unique toutes
les espèces, ce qui fait qu’elles sont fixes
Georges Cuvier (1769-1832): soutient la thèse
et développe la théorie des alternances
cataclysme-création pour expliquer la
stratification des fossiles
Le créationisme refait dangereusement surface
dans certains Etats où tout enseignement non
fondé sur l’ Ecriture est banni !

6. ÉVOLUTION:
Cette théorie dit qu’il apparaît de nouvelles espèces, et
que celles-ci dérivent d’autres espèces
arguments:
Jean Baptiste de
Monet de Lamarck
(1744-1829)
Charles Darwin Alfred Wallace
(1809-1882)
(1823-1913)
•
•
•
•
•
•
•
paléontologiques
anatomiques
embryologiques
physiologiques
biochimiques
génétiques
.....

7. 4. La première théorie explicative de l'évolution : le
lamarckisme: Suligné!!
Jean-Baptiste de Monet de
Lamarck (1744-1829)
• Dit « Chevalier de Lamarck »
• Naturaliste français.
• Responsable des collections
d'invertébrés au musée
d'histoire naturelle de Paris.
• Le premier à affirmer
publiquement le concept de
l'évolution des espèces et à
élaborer un modèle pour
l'expliquer.
• Publie sa théorie en 1809
dans son livre : Philosophie
zoologique
Sa biographie
Invente les mots :
invertébrés, vertébrés
et biologie et, précise le
sens du mot fossile.

8. Exemple de l’évolution du cou de la girafe (selon Lamarck)
1. Le milieu engendre des besoins
À cause d’un changement dans le
milieu, les feuilles sont plus hautes
dans les arbres. Les girafes ont
besoin d’un cou plus long.
2. Modification des organes
Les girafes s’étirent pour les
atteindre. Le cou et les pattes
s’allongent durant leur vie.
3. Transmission des modifications
Les girafes transmettent ce caractère
(acquis au cours de leur vie) à leurs
descendants.
4. Adaptation au milieu
Avec le temps, l’espèce s’adapte à
son milieu en devenant de plus en
plus allongée.
Les girafes sont
adaptées à la hauteur
de leur nourriture.

9. Mécanisme explicatif de l’évolution (de
Lamarck) : l'hérédité des caractères acquis
Les changements du milieu engendrent
de nouveaux besoins chez un
organisme.
Ces besoins entraînent le
développement des organes utilisés et la
régression des organes non utilisés.
(Usage et non usage)
Les caractères acquis de la sorte se
transmettent aux descendants. (Hérédité
des caractères acquis)
L’espèce se transforme graduellement
en s’adaptant au milieu.

10. La transmission
des caractères acquis

12. La deuxième théorie explicative de
l'évolution : le darwinisme (wallanisme)
Charles Darwin
(1809-1882)
Sa biographie
• Naturaliste anglais.
• Études en médecine (qu’il abandonne) puis
en théologie et en sciences naturelles.
• À 22 ans (1831), il s’embarque comme naturaliste sur le
Beagle pour un voyage de 5 ans autour de l’Amérique du Sud
et de l’Archipel des Galápagos.
• De retour de voyage il réfléchit sur ses observations, publie
des ouvrages et conçoit sa théorie de l'évolution.
• Présentation de sa théorie en 1858.
• Publication de sa théorie de l'évolution
en 1859 dans son livre: De l'origine des
espèces (livre en ligne)

13. Voyage de « 5 ans » sur le Beagle !
Il étudie la géologie des îles et des continents et collectionne
les spécimens et fossiles rencontrés.
5 semaines
dans les îles
Galápagos
Départ et arrivée
Campbell (3eéd.) — Figure 22.5 : 479

14. Le voyage du Beagle
L'archipel des Galapagos est situé sous l'équateur, à 800 kilomètres des
côtes de l'Amérique du Sud. Sur 26 espèces d'oiseaux terrestres vivant
dans ces îles, 23 sont considérées comme spécifiquement distinctes, et
comme y ayant été créées.
Ce sont des îles volcaniques
Tortue des îles Galapagos

15. Au cours du voyage du beagle
Darwin observe : CURIOSITÉ !!
• Espèces
de
régions
différentes
d’Amérique du Sud se ressemblent
souvent entre elles.
• Espèces retrouvées dans un milieu
particulier
d’Amérique
du
Sud
ressemblent plus aux espèces d’autres
régions d’Amérique du Sud qu’aux
espèces trouvées dans des milieux
similaires sur d’autres continents.

16. Au cours du voyage du beagle
Darwin observe :
• Fossiles d’Amérique du Sud
ressemblent aux espèces actuelles
d’Amérique du Sud.
• Des Îles possèdent des espèces
uniques qui ressemblent à d’autres
espèces du continent le plus proche.
Ex. Îles Galápagos (900 Km à l’Ouest de l’Amérique du Sud)

17. Mécanisme explicatif de l’évolution (de Darwin) : la sélection
naturelle !!
1 Il y a des variations
entre les individus et
celles-ci sont
héréditaires. Nous ne
e
sommes pas tous Campbell (3 éd.) — Figure 22.9 : 482
égaux.
Source
2 La descendance d’une
espèce est beaucoup trop
nombreuse pour les
ressources du milieu, il y a
lutte pour la survie.
Une seule branche d’érable
porte des douzaines de
graines.
e
Campbell (3 éd.) —
Figure 22.8 : 482

18. 3 Les individus qui
Un facteur sélectif
présentent les meilleures
variations par rapport au
milieu se reproduisent
plus que les autres et
transmettent leurs
caractères favorables.
Les individus ayant les
moins bonnes variations
sont éliminés via un
facteur de sélection
naturelle (ici, les oiseaux).
4
L’espèce se modifie graduellement par accumulation des
caractères favorables au fil des générations.
5 L’espèce
s’adapte
à son
milieu.
Source

19. Au cours du voyage du beagle
Darwin observe :
• Espèces de régions différentes d’Amérique du Sud se
ressemblent souvent entre elles.
• Espèces retrouvées dans un milieu particulier d’Amérique
du Sud ressemblent plus aux espèces d’autres régions
d’Amérique du Sud qu’aux espèces trouvées dans des
milieux similaires sur d’autres continents.
• Fossiles d’Amérique du Sud ressemblent aux espèces
actuelles d’Amérique du Sud.
• Îles possèdent des espèces uniques qui ressemblent à
d’autres espèces du continent le plus proche.
Ex. Îles Galápagos (900 Km à l’Ouest de l’Amérique du Sud)

20. Théorie de Darwin
1. Sans limitation, une population s’accroît de façon
exponentielle
2. Années après années, les populations demeurent
relativement stables
Des facteurs limitants empêchent l ’accroissement
exponentiel.
3. Il y a des variations entre les individus: à chaque
génération, les descendants diffèrent de leurs parents et
diffèrent entre eux.
4. Si une différence s’avère avantageuse face à
l’environnement de l’organisme, le ou les individus qui la
possèdent ont plus de chances de survivre que ceux de la
population qui ne la possèdent pas. Et donc plus de
chances de se reproduire et de transmettre leur
caractéristique = SÉLECTION NATURELLE

21. Selon la théorie de l’évolution:
• Les espèces se transforment au cours du temps,
elles évoluent.
• Il y a donc une « histoire » de la vie.
• La théorie de Darwin forme un tout cohérent et
s’appuie sur l’ensemble des connaissances de
l’époque en géologie et en biologie.
• La théorie sera rapidement acceptée par
l’ensemble des biologistes.
• La sélection naturelle entraîne des changements:
L'espéciation.

22. Exemple de l’évolution du cou de la girafe (tel que Darwin
aurait pu le décrire s’il l’avait fait, ce qui n’est pas le cas)
1. Variation biologique
Il existe dans une population de
girafes, diverses longueurs de cou
et de pattes.
2. Sélection naturelle
Si la nourriture est haute dans les
arbres (facteur sélectif), les plus
grands (cou et pattes) ont plus de
chances de survivre.
3. Succès reproducteur
Ils se reproduisent plus que les
autres et transmettent leurs gènes
avantageux à leurs descendants.
De génération en génération, il y a
sélection (élimination) des plus
petits, les plus grands survivent.
4. Adaptation au milieu
Avec le temps, l’espèce s’adapte à Les girafes sont
adaptées à la hauteur de
son milieu en devenant de plus en
leur nourriture.
plus allongée.

23. D-
La sélection naturelle peut s'inverser
Cas du mélanisme
industriel
Les phalènes claires ont
été sélectionnées
(éliminées) durant la
révolution industrielle et la
population est devenue
sombre.
Source
Éliminées (sélectionnées)
Phalènes survivantes
Après cette période, la
phalène a repris sa forme
claire parce que les
phalènes sombres ont été
sélectionnées (éliminées).
Éliminées (sélectionnées)
Phalènes survivantes

24. Preuves de l'évolution
• Le registre fossile: Les fossiles sont les objets témoignant
véritablement de l'existence de la vie passée.
• Repartition géographique.
• Anatomie comparée: révèle les similitudes internes entre les
êtres vivants ainsi que leurs organes homologues.
• Développement embryonnaire.
• Biologie moléculaire.

25. Preuves de l'évolution
• Le registre fossile: Les fossiles sont les objets témoignant
véritablement de l'existence de la vie passée.

26. Les fossiles peuvent-ils confirmer
l'hypothèse d'une évolution des espèces
Un fossile est toute
trace de vie passé
préservée dans les
roches: os, traces de
pas, excréments,
oeufs, etc

27. Le registre fossile
• Dans les roches nous trouvons des
fossiles des organismes qui n'existen
plus
• Il y a des fossiles des organismes très
différents aux actuels
• Parfois, nous trouvons des fossiles qui
peuvent être considéres des ancêtres
des animaux actuels

28. Les informations apportés par les
fossiles
Oiseau ou dinosaure?
Le squelette de l'Archéoptérix présente des ressemblances avec celui d'un petit
dinosaure bipède qui a vécu
à la même époque. Cet animal est vieux de 150 millions d'années.

29. Preuves de l'évolution
La repartition géographique ou biogeographie

30. B- La biogéographie
La répartition géographique montre que les
espèces évoluent à partir d’ancêtres communs.
Les espèces d’une même région se
ressemblent, même si elles se sont adaptées à
d’autres habitats, car elles ont des ancêtres
communs.

31. Avestruz
Struthio camelus
Ñandú
Rhea americana
Emú
Dromaius novaehollandiae

32. No obstante, no olvidéis que según la emisión
C'est pas sorcier, el Emú está más cerca
evolutivamente del Kiwi que del avestruz, y que
todos ellos tienen un ancestro común

33. Preuves de l'évolution
Anatomie
comparée:
révèle les
similitudes
internes entre
les êtres
vivants ainsi
que leurs
organes
homologues.

34. Squelettes comparés
Les premiers vertébrés tétrapodes possédaient des branchies et plusieurs
caractères de poissons. Ces ressemblances confortent l'idée d'une
evolution. On peut penser que tous les tétrapodes actuels sont issus d'un
groupe de poissons à nageoires charnues.

35. A-Les preuves homologiques
Preuves anatomiques : anatomie comparée
Les membres antérieurs des vertébrés sont sur le même plan.
Humérus
Radius
Cubitus
Humain
Chat
Baleine
Chauve-souris
Campbell (3eéd.)
— Figure 22.14 :

36. A-Les preuves homologiques
Preuves anatomiques : les organes vestigiaux
Les petits organes régressifs laissent voir qu’ils ont déjà servi
au cours de l’évolution mais qu’ils ne servent plus !
1
Les organes vestigiaux des baleines
Les baleines ont des petits os inutiles dans la région de
la hanche car leurs ancêtres avaient des pattes.
Fémur
Vestiges des membres
postérieurs chez le dauphin
pilote (Globicephala sp.)
Fémur
Source
Os de la
hanche

37. Preuves de l'évolution
• Développement embryonnaire.

38. LE DÉVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE

39. A-Les preuves homologiques
Preuves embryologiques
Les embryons de vertébrés se ressemblent parce qu’ils ont une
ascendance commune. Tous ont des sacs branchiaux et une
queue. Les sacs branchiaux sont à l’origine des trompes
d'Eustache des humains et des branchies des poissons.
xtrait du livre «Le Miroir du Monde » de Cyrille Barrette
Sacs branchiaux
Queue
Campbell (3eéd.) — Figure 22.15 : 486

40. 2
Les organes vestigiaux des humains
Les humains ont
un repli semilunaire car leurs
ancêtres
reptiliens ont
une troisième
paupière.
Les humains ont un
coccyx car leurs
ancêtres avaient une
queue.
(Source)
Les humains ont un
appendice car leurs
ancêtres avaient un
caecum empli de
bactéries pour digérer
la cellulose (comme
certains herbivores
actuels).

41. Preuves de l'évolution
• Biologie moléculaire.

42. LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE
L'ACIDE DÉSOXIRIBONUCLÉIQUE
DE WATSON ET CRICK
OXYGÈNE, CARBONE
HYDROGÈNE ET AZOTE

43. A-Les preuves homologiques
Preuves moléculaires (les meilleures car elles sont précises)
Les différences entre les molécules permettent d’apprécier la
distance évolutive qui les sépare.
Tous les
vertébrés ont
de
l’hémoglobine
(Hb).
Les
molécules
sont d’autant
plus
semblables
que la
distance
évolutive est
petite.
1 acide aminé de différent
dans les hémoglobines
humaines (en moyenne)
45, entre humain
et oiseau
8, entre
humain et
singe
67, entre humain et
grenouille
Campbell (3eéd.) — Figure 22.16 : 487
27, entre
humain et
souris
125, entre
humain et
lamproie

44. Exercices:
page 82, 1
page 87, 9 et 10
page 91, 16, 17

45. Les structures homologues reflètent les liens évolutifs
(phylogénie) mais pas les structures analogues.
Structures analogues
Pas la même origine
évolutive
Peuvent avoir les mêmes
fonctions
(par évolution
convergente)
Structures homologues
Même origine évolutive
Pas nécessairement les mêmes
fonctions
(par évolution divergente)
Étude des ailes
2
3
1
S
S
S
S
4
Lesquels sont des
homologues ?
1, 2 et 4

46. La spéciation
• Deux types de
spéciation
• Allopatrique:
territoire différent
• Sympatrique:
même territoire
• Il y a beaucoup
plus d’exemples de
spéciation
allopatrique
Collège Lionel-Groulx

47. Le processus:
- Deux populations
de la même espèce
restent séparées.
-
Les deux suivent
une
évolution
indépendante.
-
Il
y
a
une
accumulation de
différences.

48. Rythme de spéciation: Page 90
livre
• L’évolution est
graduelle selon Darwin
• Les archives
géologiques démontrent
plutôt le contraire
• Naissance de la notion
d’équilibre ponctué
(Gould)
• Si une espèce
acquièrent la majorité de
ses caractéristiques en
50,000 ans, en verront
nous la trace dans les
fossiles?
Collège Lionel-Groulx

49. Le gradualisme a été remis en question par Niles Eldredge et
Stephen Gould en 1972 avec leur théorie des équilibres
ponctués et la distinction des mécanismes affectant micro et
macroévolution. Selon ce concept, la spéciation se fait par
étapes successives et non progressivement, ce qui permet
d’expliquer la longue persistance de certaines espèces ou au
contraire la très rapide évolution
d’autres groupes.
Années 1970 : modèle des équilibres ponctués.

50. On cherche un autre mécanisme que la
sélection naturelle pour expliquer
l’évolution : le mutationnisme
Hugo de Vries et le mutationis
Botaniste hollandais (18481935)
De Vries observe, en 1866, l'apparition
soudaine de nouvelles espèces chez
l'oenothère à grandes fleurs (Oenothera
lamarckiana) et propose la mutation comme
l'agent de l'évolution (publication : Die
Mutations theorie, en 1901). Cette notion
d’évolution par la mutation, produisant des
variations soudaines, fortuites et héréditaires
était diamétralement opposée à la vision
darwinienne d'une évolution graduelle due à
la sélection naturelle sur des variations
continues.
Notez que les mutations furent perçues dès le 18e
siècle par Maupertuis puis Lamarck et Darwin mais
que ce fut de Vries qui, le premier, les nomma et les
définit comme de brusques transformations
spontanées et héréditaires en leur attribuant un impact
sur l’évolution des espèces.
Source

51. La mutation
Fait apparaître les
nouveaux gènes
Source



Événement rare et le plus souvent néfaste.
Facteur très important de l'évolution car
fournit les nouveaux gènes, la matière brute
de la sélection naturelle.
Une mutation germinale (transmise à la
génération suivante par un gamète) modifie
immédiatement le pool génique de la
population.

52. Un exemple de mutation: l'albinisme
Flocon de Neige était le seul gorille albinos connu au monde.
Il a malheureusement succombé à l'âge de quarante ans à un cancer
incurable de la peau lié à son albinisme. La couleur de notre peau
est déterminée par la quantité de mélanine présente dans les cellules
situées à sa base. La synthèse de la mélanine dépend d'un gène
situé sur la paire de chromosomes nº 11.

53. Une mutation neutre: les yeux bleus
●
●
●
On considère comme neutres
les mutations qui sont sans
impact sur la fonction d'une
molécule et qui ne procurent
ni avantage ni désavantage
sélectif.
Il s'agirait d'une simple
mutation d'un gène qui est
impliqué dans la production
de mélanine.
Tous les humains ayant les
yeux bleus, sur l'ensemble de
la
planète,
sont
les
descendants d'un unique
ancêtre commun qui vivait il y
a entre 6 000 et 10 000 ans.

54. Les individus plus adaptés au
environnement vont survivre...
mais,
qu'est qu'il peut se passer si
l'environnement change?

55. La sélection naturelle peut s'inverser
Cas du mélanisme
industriel
Les phalènes claires ont
été éliminées durant la
révolution industrielle et la
population est devenue
sombre.
Phalènes eliminées
Phalènes survivantes
Après cette période, la
phalène a repris sa forme
claire parce que les
phalènes sombres ont été
éliminées.
Phalènes eliminées
Phalènes survivantes

56. La phalène du bouleau (Biston betularia)
Forme pâle = bon camouflage sur les troncs d’arbres
couverts de lichen.
Forme mélanique = bon camouflage sur les troncs dépourvus
de lichens et noircis par la pollution.
À partir du milieu du XIXe
siècle, la pollution a fait
disparaître les lichens des
arbres et la suie les a
noircis.
• Dans les régions polluées, la sélection naturelle a
remplacé les pâles par la forme mélanique en
quelques années.
• Dans les régions où on a mis fin à la pollution, les
pâles sont redevenus majoritaires.

58. THÉORIE SYNTHÉTIQUE DE
L'ÉVOLUTION

59. Entre le darwinisme et le néodarwinisme
a) Naissance du Darwinisme
Darwin (1858). L'évolution est acceptée mais pas le
mécanisme de la sélection naturelle. Darwin ne peut expliquer
comment les variations héréditaires nécessaires à la sélection
naturelle apparaissent dans les populations ni comment les
organismes transmettent ces variations à leur descendance. À
cette époque, on croît que les caractères des parents se
mélangent dans leurs descendants et que ce mélange finit par
éliminer les différences.
b) Les travaux de Mendel (1865)
Gregor Mendel propose le modèle
particulaire de l’hérédité dont
Darwin
avait
besoin.
Malheureusement, Darwin n’a
jamais vu ces travaux.

60. Une nouvelle science voit le jour
Ces études permettent d’intégrer graduellement les idées de
Mendel et de Darwin et de mettre au point une nouvelle
science : la génétique des populations (science qui étudie les
changements génétiques au sein des populations).
a)
Une théorie globale de l’évolution est élaborée (1930-1947)
LaUne théorie globale de l’évolution est néodarwinisme prend
théorie synthétique de l’évolution ou élaborée (1930-1947)
forme.
La théorie synthétique de l’évolution ou néodarwinisme prend
Elle est dite synthétique car elle intègre les découvertes et
forme. Elle est dite synthétique car elle intègre les découvertes
et principes de nombreux domaines (biologie, géologie et
principes de nombreux domaines (biologie, géologie,
analyse mathématique).
paléontologie, taxonomie, mathématique, etc).

61. La théorie synthétique de l’évolution (néodarwinisme)
Son grand apport : l’évolution se fait à l’échelle des populations
et non à celle de l’individu.
Un résumé de la théorie néodarwinienne
Une population évolue sous l'effet de la sélection naturelle
Un résumé de la théorie néodarwinienne
(principal mécanisme de l'évolution) mais aussi sous l'effet
De grands changements résultent de l'accumulation de ces
d'autres agents de l'évolution : dérive génétique, mutation et flux
petites modificationsgénétique. de longues périodes
étalées sur
(microévolution)
De grands changements résultent de l'accumulation de ces
petites modifications étalées sur de longues périodes
(microévolution)

62. Vocabulaire
Espèce
Population
Ensemble de populations dont
Groupe d'individus
tous les membres ont le potentiel
de la même espèce
de se reproduire entre eux dans
vivant sur un territoire
un environnement naturel
donné et à un
moment déterminé
Alaska
Canada
Microévolution
Modification, au cours des Aire de
Mer de Beaufort
générations successives, distribution
des caribous
des fréquences des allèles de la rivière
Porcupine
d'une population sous
l'effet des agents de
Aire de
l'évolution
distribution
des
Spéciation
caribous de
la rivière
Apparition d'une
Fortymile
Yukon
nouvelle espèce
Alaska
comme résultat de la
microévolution
Campbell (3eéd.) — Figure 23.3 :

63. Une biodiversité ou diversité spécifique:
livre, pag 93
Nombre d'espèces différentes ou richesse
spécifique
Abondance relative de chaque espèce.
Quelle communauté montre le plus
A
de biodiversité : A ou B ?
A
B
25% de chaque
80 % de l’un et 25 % des autres

64. Les menaces à la biodiversité
•
•
•
•
•
•
Destruction d’habitat
Espèces envahissantes
Changements climatiques
Pollution
Braconnage
Nous sommes au cœur de la 6ième extinction
massive, 1000x plus rapide que celle des
dinosaures…
Collège Lionel-Groulx