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De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité

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Introduction :

Au cours de l’histoire de la Terre, les êtres vivants se sont diversifiés. Les différentes évolutions ont été vectrices de biodiversité. Il s’agit de la diversification du monde vivant à tous les niveaux, que ce soit la diversité des milieux de vie, la diversité des espèces ou la diversité génétique au sein d’une même espèce.

Ce cours s’attachera d’abord à définir le concept d’espèce, pour voir ensuite les mécanismes à l’origine de l’évolution de la biodiversité.
Pour cela nous aborderons les différents facteurs qui peuvent engendrer des modifications au sein des populations au cours du temps, comme la sélection naturelle par exemple, puis nous verrons comment ces modifications au sein des populations peuvent amener à la création ou à la disparition d’espèces.

Le concept d’espèce dans l’histoire

Le concept d’espèce est un concept qui s’est modifié au cours de l’histoire de la biologie.

La conception ancienne d’une espèce

La conception ancienne de l’espèce était basée sur le fait qu’un individu représentait le « type idéal » de l’espèce c’est-à-dire que les espèces avaient toujours existé et qu’elles étaient stables dans le temps puisque elles étaient déjà sous leur forme idéale. Les espèces étaient donc bien délimitées et n’évoluaient pas.

  • Les variations qui pouvaient être observées étaient alors considérées comme des anomalies.

La conception moderne d’une espèce

La conception moderne de l’espèce va, elle, prendre en compte le concept d’évolution. Elle admet que les variations pouvant être observées au sein d’une espèce ne sont pas problématiques mais plutôt le moteur de l’évolution. On commence alors à parler de liens de parentés entre les différentes espèces, de leurs origines et d’un probable ancêtre commun.

Voici les critères de définition d’une espèce mis en place pour savoir si les différents individus sont de la même espèce ou non :

  • Les individus d’une même espèce se ressemblent, même s’ils présentent des variations. La délimitation est donc plus difficile.
  • Les individus sont interféconds. Ils sont donc de la même espèce s’ils peuvent se reproduire entre eux et former une descendance fertile.
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À retenir

Une espèce est donc définie par un critère de ressemblance et/ou par un isolement reproducteur.

Aujourd’hui, les espèces sont considérées comme des populations d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations.

Modifications de populations

Différents facteurs peuvent engendrer des modifications au sein des populations au cours du temps.

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Définition

Population :

Une population, c’est un ensemble d’individus d’une même espèce, vivant dans un milieu relativement restreint, et qui présente les mêmes gènes mais avec des versions différentes.

Au cours du temps, la fréquence des allèles d’une population évolue. Les innovations génétiques transmises de génération en génération sont le moteur de l’évolution. Parmi ces innovations génétiques, certaines sont favorables et d’autres sont défavorables.

Des innovations défavorables ont des conséquences sur les phénotypes, c’est-à-dire l’ensemble des caractères observables chez un individu, entraînant un handicap pour l’individu qui en hérite.

Pour comprendre l’histoire d’une population et son évolution il est nécessaire d’aborder les deux concepts suivants :

  • La sélection naturelle qui est à l’origine d’innovations favorables ;
  • La dérive génétique qui est le fruit du hasard et qui ne procurent pas nécessairement un avantage ou un désavantage aux individus qui en héritent.

La sélection naturelle

Les innovations favorables permettent aux populations de s’adapter aux variations des conditions de milieu de vie, c’est la sélection naturelle.

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Astuce

Les individus possédant des innovations favorables seront donc mieux adaptés à leur environnement et pourront survivre afin de transmettre les caractéristiques génétiques qui les ont avantagés. C’est ainsi que certains allèles bénéfiques se répandent dans les populations d’individus.

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Définition

Sélection naturelle :

La sélection naturelle correspond à l’évolution génétique d’une population sous l’effet de facteurs environnementaux.

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Exemple

Prenons l’exemple d’une étude réalisée en Angleterre sur un papillon :

La phalène du bouleau est un papillon de nuit dont les principaux prédateurs sont les oiseaux. Il existe aujourd’hui deux phénotypes différents de phalènes, un à corps clair et un à corps sombre.
L’écorce du bouleau étant de couleur claire, la couleur claire du corps des phalènes présentait un avantage contre ses prédateurs.
Le phénotype à corps sombre est apparu sous l’effet du hasard suite à une mutation dans une population de phalènes claires.

Au cours du temps, avec la pollution, l’écorce des bouleaux s’est assombrie. Les papillons porteurs de la mutation sombre, se trouvent alors mieux camouflés que les papillons à corps clair, et échappent plus facilement à leurs prédateurs.

  • Les phalènes à corps sombres sont donc favorisés et la fréquence des allèles qu’ils possèdent augmente donc dans la population. La forme sombre devient alors rapidement majoritaire.

La dérive génétique

La fréquence des allèles au sein d’une population est due au hasard. En effet, les allèles sont transmis de génération en génération de manière aléatoire.
Il existe un brassage génétique lors de la méiose qui est à l’origine de la formation de gamètes ayant un bagage allélique qui leur est propre. De la même manière, la rencontre de deux gamètes lors de la fécondation se fait de manière aléatoire.

Les fréquences des allèles sont donc modifiées d’une génération à l’autre, c’est ce que l’on appelle la dérive génétique.

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Définition

Dérive génétique :

La dérive génétique, c’est l’évolution génétique d’une population due au hasard.

La fréquence des allèles varie donc au cours des générations. Ce phénomène sera d’autant plus fort que la population est petite.

Il existe une forme particulière de dérive génétique que l’on appelle l’effet de fondation. Cet effet de fondation vient de la migration d’une partie de la population qui va amener avec elle une partie de la composition allélique de la population d’origine. La nouvelle population aura donc une fréquence allélique différente de la population d’origine.

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À retenir

La sélection naturelle et la dérive génétique sont donc deux mécanismes à l’origine de la diversification des populations.

Formation de nouvelles espèces

Une espèce n’existe donc que sur une durée de temps définie par son isolement génétique. Si l’ensemble des individus d’une espèce cesse d’être isolée génétiquement, ou s’ils disparaissent, on parle d’extinction de l’espèce. Par contre, si un nouvel ensemble d’individus s’individualise, c’est-à-dire qu’un isolement reproductif se crée au sein d’une espèce, une nouvelle espèce va apparaître, c’est ce que l’on appelle la spéciation.

  • L’évolution des populations peut donc être à l’origine de l’évolution des espèces, c’est-à-dire à l’apparition ou à la disparition de ces espèces.

La spéciation peut se faire par isolement géographique, c’est-à-dire que deux populations appartenant à la même espèce vont se retrouver isolées l’une de l’autre par un cours d’eau, un relief, ou une modification du climat par exemple. Chaque population, maintenant isolée, va évoluer chacune de son côté par la dérive génétique et la sélection naturelle.

Au-delà d’un certains nombre de différences, les individus des deux populations ne seront plus interféconds, il va donc apparaître un isolement reproducteur qui peut être dû à une différence de période de reproduction par exemple.

  • Si les populations ne peuvent plus se reproduire, il y a un isolement génétique car il ne va plus y avoir d’échanges d’allèles. Deux nouvelles espèces sont donc apparues.
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Exemple

Prenons l’exemple d’une espèce de poisson. Les individus de l’espèce 1 se ressemblent malgré quelques variations.
Après un isolement géographique des individus, entraînant un isolement génétique, deux espèces différentes apparaissent.

Conclusion :

Une espèce est définie par un critère de ressemblance et un critère d’interfécondité. Au sein d’une espèce, les populations présentent des individus qui se ressemblent mais qui diffèrent par leurs allèles.

L’évolution de la diversité des populations par la dérive génétique et la sélection naturelle va contribuer à l’évolution des espèces et plus précisément à l’apparition ou la disparition d’espèces.