Introduction de l’activité :
L’une des conditions d’application de l’équilibre de Hardy-Weinberg est l’isolement complet des populations. Cependant, dans les populations naturelles, ce critère n’est que trop peu respecté. En effet, les individus sont libres de leurs mouvements et nombre d’entre eux sortent ou entrent dans les populations étudiées. On parle alors de migration.
De plus, les contraintes physiques du milieu ou celles liées au mode de vie des individus peuvent limiter la taille d’une population et ainsi contrevenir au concept de population infinie de Hardy-Weinberg.
Document 1 : Les migrations et l’effet fondateur
Les polynésiens sont les premiers explorateurs des îles du Pacifique
Les polynésiens font parties des premiers navigateurs de l’Histoire. Ils ont colonisé les premières îles du Pacifique aux alentours du IIe siècle, jusqu’à atteindre la Nouvelle-Zélande aux alentours de 1100.
Ces peuples sont principalement des peuples pêcheurs issus de populations du sud-est de l’Asie. On remarque qu’il existe des similitudes génétiques dans toutes ces populations.
Avec le mode de vie actuel et la sédentarisation, il a été soulevé que les populations polynésiennes sont particulièrement sujettes à l’obésité. Cette particularité est due à la génétique et à la capacité des explorateurs à traverser de longues périodes de restriction alimentaire. En effet, les individus qui ont pu s’installer sur les îles, à la suite des longs trajets en bateau, sont ceux qui étaient capables de stocker efficacement les graisses. Ils possédaient donc des gènes de prédisposition à l’obésité. Les descendants de ces individus ont hérité de ces attributs génétiques et sont donc plus sensibles à l’obésité.
On parle ici d’effet fondateur : les propriétés génétiques d’une population sont issues des individus qui ont fondé la population.
Document 2 : La population d’ours bruns pyrénéens face aux enjeux de la réintroduction
Les ours pyrénéens sont issus de populations slovènes, ©Charles J. Sharp (CC BY-SA 4.0)
Pour faire face à la disparition des ours bruns dans les Pyrénées, un programme de réintroduction a débuté à la fin des années 1990. Des ours en provenance de Slovénie ont été relâchés afin de pérenniser la population française.
Cette réintroduction a eu des effets bénéfiques puisque l’on a atteint 70 individus en 2021.
Cependant, les scientifiques qui suivent cette population sont pessimistes quant à la survie de l’espèce… En effet, on constate que 90 % des individus ont un ascendant unique : Pyros, ours slovène introduit en 1997. Bien que cet individu soit décédé en 2017, le mal est déjà fait. S’étant reproduit avec ses propres descendants, le taux de consanguinité est passé de 0,063 à 0,132. La population est donc très homogène génétiquement et il existe un réel risque d’infertilité ou de fragilité face à des épidémies.
La situation n’est pas encore critique en France mais elle nécessite une diversification génétique et donc une réintroduction de nouveaux ours slovènes éloignés génétiquement de Pyros.
Sans nouvelle réintroduction, les experts considèrent que l’ours brun des Pyrénées pourrait s’éteindre d’ici un siècle.
Consanguinité :
La consanguinité est le résultat de la reproduction entre individus proches génétiquement. La consanguinité a pour conséquence l’apparition de maladies génétiques, de fragilités ou de problèmes de fertilité. Elle est particulièrement marquée dans les populations de petite taille, sans flux migratoire.
Document 3 : Migration et spéciation du pouillot verdâtre
Le pouillot verdâtre est une espèce de passereau asiatique peuplant les alentours de l’Himalaya. Il existe plusieurs sous-espèces de pouillot verdâtre qui se différencient par leur plumage, leur chant et leur situation géographique. Les populations sont représentées sur la carte ci-dessous.
Historiquement, le pouillot était présent au sud du plateau du Tibet, puis a migré de part et d’autre de l’Himalaya. Les populations de l’Est et de l’Ouest ont évolué différemment, au point que les sous-espèces viridanus et plumbeitarsus ne sont désormais plus capables de se reproduire, malgré leur présence sur le même territoire. On pourrait donc parler ici de spéciation (l’apparition d’une nouvelle espèce) à la suite de la migration.
🧪 Démarche expérimentale : La dérive génétique chez les éléphants 📝
Il a été observé qu’un nombre important d’éléphants naissent sans défense dans certaines réserves naturelles africaines.
Des scientifiques ont alors démontré l’existence d’un lien fort entre l’absence de défense et la pression de sélection due au braconnage.
Cependant, d’autres scientifiques ont émis l’hypothèse que cette modification génétique des populations pourrait également être liée à la dérive génétique.
Démarche :
Il est proposé ici de tester cette hypothèse à l’aide d’un modèle.
Fiche technique logiciel :
Utilisation du modèle algorithmique
Protocole :
- Ouvrir le modèle sur edu’modèles.
- Se familiariser avec les paramètres du modèle actuel.
- Proposer une stratégie de résolution pour tester l’effet de la dérive génétique sur les populations d’éléphants.
- Exécuter le modèle plusieurs fois avec chaque paramètre en enregistrant la courbe d’effectif à chaque tentative.
Résultats :
Nous savons que la dérive génétique est liée à la taille de population.
Ainsi, pour tester l’effet de la dérive génétique, nous pouvons modifier les effectifs de départ des éléphants, et également modifier les effectifs maximaux de la population.
Il faut également enlever l’agent braconnier pour enlever l’effet de la sélection naturelle.
Avec l’effet de la dérive génétique, nous sommes censés observer la disparition des éléphants à défenses ou sans défense, et ce, de manière aléatoire. Cette disparition doit arriver plus vite avec un effectif plus petit. Avec une population suffisamment grande, nous ne sommes pas censés observer de disparition d’un des deux types d’éléphants.
Effectif de départ : 5 – 5
Effectif maximal : 20
Effectif de départ : 5 – 5
Effectif maximal : 10
Effectif de départ : 5 – 5
Effectif maximal : 30
À partir des documents et de vos connaissances, expliquez comment les migrations peuvent influencer la structure génétique des populations.
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