Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
Variation naturelle et impact humain
Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
Avant de commencer, regarde la vidéo
Introduction :
L’apparition de nouveaux êtres vivants dépend des mutations aléatoires des gènes portés par l’ADN. Au fil du temps, leur accumulation conduit à une divergence génétique à l’origine de la biodiversité.
Nous nous intéresserons donc tout d’abord aux différentes mutations ; puis, nous porterons notre attention sur la dérive génétique. Enfin, grâce à l’exemple de la phalène du bouleau, nous étudierons le concept de sélection naturelle.
Allèles et évolution
Lorsqu’un individu transmet son ADN à sa descendance, la molécule d’ADN est copiée, et des erreurs spontanées sont générées lors de cette copie : c’est ce que l’on appelle des mutations.
Mutation :
Une mutation est un changement dans la séquence ordonnée de nucléotide. Il peut s’agir de l’ajout ou de la suppression d’un nucléotide, ou du remplacement (appelé substitution) d’un nucléotide par un autre : un (adénine) remplacé par un (guanine) par exemple. Elles sont donc à l’origine de l’apparition de nouveaux allèles.
Ces mutations étant imprévisibles, les effets de ces nouveaux allèles le seront aussi.
La dérive génétique
Effets de la dérive génétique sur les fréquences alléliques
La dérive génétique concerne les allèles neutres. Comme ceux-ci ne confèrent ni avantage ni inconvénient, leur fréquence ne doit pas changer de manière importante d’une génération à une autre.
Le schéma ci-dessus montre une simulation informatique. Deux représentations de la même simulation sont montrées pour aider à la compréhension.
Donc les variations de la fréquence des allèles neutres sont imprévisibles : c’est ce que l’on appelle la dérive génétique.
L’allèle est le résultat des mutations aléatoires donc son apparition est spontanée et imprévisible.
D’après le schéma, les populations évoluent indépendamment. Au bout de quelques générations, la dérive est telle que les deux groupes finissent par former deux espèces différentes, qui deviennent incapables de se reproduire entre elles : c’est ce que l’on appelle la spéciation.
Importance de la taille du groupe
Il arrive que certains individus d’une population soient isolés des autres. Ce phénomène s’est produit au sein d’une population de lions, donnant ainsi naissance à deux groupes : les lions du cratère Ngorongoro et ceux de la plaine du Serengeti.
Situation géographique de deux populations de lions
Il s’agit alors d’observer ces deux groupes afin d’en analyser les évolutions génétiques respectives.
Pour ce faire, une modélisation informatique est effectuée à l’aide d’un logiciel de simulation. Les résultats sont indiqués ci-dessous :
Sur les deux modélisations, les fréquences initiales théoriques sont identiques.
La dérive génétique est d’autant plus importante que le groupe est initialement formé de peu d’individus. Donc, dans le cas de notre exemple, les lions du cratère Ngorongoro évoluent plus rapidement que les lions de la plaine du Serengeti.
La taille du groupe a un effet important : plus le nombre d’individus est faible plus la dérive génétique est importante.
La fréquence des allèles neutres varie donc de manière aléatoire. Ainsi, comment expliquer les variations de fréquences pour les allèles avantageux ou désavantageux ?
Sélection naturelle
Effet de la sélection naturelle sur les espèces
Si la dérive génétique est un phénomène aléatoire, la sélection naturelle ne l'est pas. Au sein d'une population, certains allèles donnent un avantage sélectif à l'individu qui les porte. Les individus porteurs de tels allèles vont avoir plus de chances de survivre et de se reproduire. Ainsi, ils vont « favoriser » leurs allèles dans la population future au détriment de l'allèle qui ne présente pas d’avantage.
Le cas de la phalène du bouleau
Un allèle peut donner un avantage sélectif dans un milieu, qui peut être un désavantage dans un autre milieu. L'exemple le plus connu est celui de la phalène du bouleau. Ce petit papillon de couleur blanche tachetée de noir a une robe parfaite pour se confondre à l'écorce des bouleaux sur lesquels il se pose. Cela lui permet de se cacher de ses prédateurs.
Lorsqu'au XIXe siècle, l'industrialisation en Angleterre prend de l'ampleur, les bouleaux se couvrent de charbon et deviennent noirs. On remarque alors que les populations de phalènes du bouleau deviennent majoritairement noires alors qu'il y avait très peu d'individus de cette couleur avant.
L’allèle de couleur noire, un avantage sélectif
Population :
En biologie, une population est définie par un ensemble d'individus d’une même espèce qui vivent au même endroit. Ce sont donc des individus qui évoluent ensemble et qui peuvent se reproduire.
Un changement de conditions environnementales a donné un avantage à certains individus d’une population.
Les mutations font apparaître aléatoirement de nouveaux individus porteurs d’allèles neutres : suite à un changement environnemental, ces allèles neutres peuvent devenir avantageux. La sélection naturelle donne donc un avantage à certains individus d’un groupe.
Il est erroné de dire que c’est l’environnement qui est à l’origine de l’apparition du nouvel allèle : au sein d’une population, l’environnement « contre-sélectionne » les individus non adaptés ; en d’autres termes ils meurent, libérant ainsi la niche écologique au bénéfice des autres êtres vivants.
Conclusion :
Les nouveaux allèles, et donc les nouveaux caractères, apparaissent par hasard. La dérive génétique modifie leur fréquence de manière imprévisible et la sélection naturelle privilégie les individus porteurs d’allèles avantageux. C’est pourquoi l’évolution des êtres vivants ne peut se limiter à l’étude de leur ADN et doit englober l’environnement dans lequel ces êtres vivants évoluent.