L’histoire de la vie est marquée par le renouvellement permanent des espèces dans les différents groupes. C’est l’évolution.
L’évolution explique la grande diversité du vivant mais aussi son unité.
Problématique : comment l’évolution permet-elle d’établir une parenté entre tous les êtres vivants ?
Investigation :
- Trouver des points communs à tous les êtres vivants pour établir une origine commune.
- Etablir des liens de parenté entre différents groupes d’êtres vivants (classification moderne) et replacer l’espèce humaine dans cette classification.
- Comprendre les mécanismes qui permettent progressivement l’apparition de nouvelles espèces
.I) Une origine commune à tous les êtres vivants
1) Des ressemblances au niveau cellulaires et moléculaires
Comme nous l’avons déjà vu en classe de sixième et en début d’année de troisième, les êtres vivants présentent une structure commune.
Observations microscopiques de différents tissus animaux ou végétaux :
En effet, l’observation microscopique de différents tissus animaux ou végétaux permettent de constater qu’ils sont constitués par des cellules.
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D’autres part les caractères héréditaires d’un être humain dépendent des gènes présents sur ses chromosomes (filaments d’ADN).
Il en est de même pour la majorité des êtres vivants :
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La comparaison de l’ADN de différentes espèces permet la mise en évidence d’un patrimoine génétique commun.
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Tous les êtres vivants sont constitués de cellules et tous possèdent de l’ADN comme support de leur information génétique. Ces deux caractéristiques fondamentales indiquent une origine commune à tous les êtres vivants, homme compris. |
2) Des ressemblances à l’échelle du corps et des organes
Nous avons vu en sixième que les êtres vivants pouvaient être classés dans des groupes emboîtés.
Ainsi, la présence d’un squelette interne avec un crâne chez certains animaux permet de les classer dans le groupes des vertébrés. On distingue alors ceux qui ont un squelette cartilagineux (poissons cartilagineux) de ceux qui ont un squelette osseux.
A l’intérieur de ce dernier groupe, certains possèdent pour se déplacer des nageoires (poissons osseux) alors que les autres possèdent 4 membres munis de doigts (tétrapodes).
D’autres caractères par la suite permettent d’affiner cette classification en créant des sous groupes chez les différents tétrapodes.
Exemple de quelques vertébrés tétrapodes :
comparaison du membre antérieur de quelques vertébrés tétrapodes :
Il existe une organisation du membre antérieur commune à tous les tétrapodes. Ceci indique une parenté entre eux.
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L’existence de ressemblances entre des groupes apparus successivement suggère la parenté des espèces qui les constituent. |
II) Une relation de parenté entre les espèces
1) Relation de parenté entre espèces et arbre d’évolution
Pour établir une relation de parenté entre les différentes espèces au cours du temps, il faut construire un arbre d’évolution.
Cette construction se fait en 3 étapes :
- observer certains caractères chez quelques espèces en notant dans un tableau leur présence ou leur absence.
- réaliser la classification en groupes emboités
- construire l’arbre d’évolution.
Exemple : choisissons de classer les 6 espèces animales suivantes : chat, requin, lamproie, grenouille, chimpanzé, truite.
Pour cela, on décide d’observer la présence ou l’absence des 5 caractères suivants : crâne et vertèbres, mâchoires, squelette osseux, quatre membres munis de doigts, mâchoire inférieure à un seul os chez les espèces étudiées.
A partir de ce tableau, nous pouvons construire la classification en groupes emboîtés pour les caractères sélectionnés et les espèces choisies.
La première boîte correspond au caractère crâne et vertèbres qui est présent chez toutes les espèces. Toutes les espèces se trouvent donc dans cette boîte (groupe des vertébrés).
La deuxième boîte correspond au caractère mâchoire qui est présent chez 5 espèces. Ces 5 espèces se retrouvent donc dans cette boîte mais l’espèce lamproie qui ne possède pas ce caractère n’entre pas dans cette boîte.
La troisième boîte correspond au caractère squelette osseux qui est présent chez 4 espèces. Ces 4 espèces se retrouvent donc dans cette boîte mais l’espèce requin qui ne possède pas ce caractère n’entre pas dans cette boîte.
et ainsi de suite…
Ainsi, le chat et le chimpanzé sont les seuls à avoir le caractère : mâchoire inférieure à un seul os, et donc à appartenir à la dernière boîte. Ils possèdent donc tous les caractères et appartiennent ainsi à toutes les boîtes.
On observe que chaque sous-groupe possède les caractères des groupes précédents mais présente, en plus, des caractères nouveaux qui lui sont propres.
On peut alors transformer cette classification en un arbre d’évolution :
Toutes les espèces dérivent d’un ancêtre en commun aujourd’hui disparu..
Ainsi, l’ancêtre commun 5 possèdent un crâne et des vertèbres et il est à l’origine des 6 espèces actuelles étudiées.
Cependant un caractère nouveau apparaît : la présence d’une mâchoire. L’ancêtre commun 4 possède cette mâchoire et va être à l’origine des 5 espèces « au dessus de lui » mais pas de la lamproie.
Remarque : il est possible de replacer les espèces disparues (fossiles) dans la classification en groupes emboîtés ou dans l’arbre d’évolution et d’établir une relation de parenté avec les espèces actuelles.
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Une espèce nouvelle présente une organisation commune mais aussi des caractères nouveaux par rapport à une espèce antérieure dont elle serait issue.
La construction d’un arbre de parenté permet de traduire l’évolution des espèces.
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2) La place de l’homme dans l’évolution
L’espèce humaine appartient au groupe des mammifères. En effet, elle possède :
- un squelette interne avec un crâne (vertébrés).
- un squelette osseux avec une mâchoire et 4 membres (tétrapodes).
- des poumons et un amnios
- des poils, des mamelles et une mâchoire inférieure à un seul os (mammifères).
Parmi les mammifères, d’autres caractères permettent de la classer dans le groupe des primates et plus précisément des grands singes (groupes des hominoïdes).
Des analyses génétiques permettent de mieux comprendre la place de l’espèce humaine parmi les singes hominoïdes.
Sa bipédie permanente permet de le classer dans le groupe « homo » avec d’autres espèces d’hommes aujourd’hui disparues.
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L’homme en tant qu’espèce, est apparu sur la Terre en s’inscrivant dans le processus d’évolution. C’est un primate classé dans le groupe des grands singes. |
III) Une première approche des mécanismes de l’évolution
L’apparition d’un nouveau groupe ou d’une nouvelle espèce est due à l’apparition d’une nouvelle information génétique (mutation génétique) responsable d’un caractère nouveau.
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Si cette modification génétique due au hasard apporte un avantage, elle sera conservée par la sélection naturelle.
un exemple de sélection naturelle :
Si les nouveaux individus ainsi formés se retrouvent isolés géographiquement, ils vont peu à peu perdre la possibilité de s’accoupler avec ceux de son espèce et donc engendrer une nouvelle espèce.
Exemple : la mimule du cuivre issue de la mimule à gouttes :
Le cas de la mimule du cuivre est exceptionnel car cette espèce est apparue très rapidement ( environ 100 ans).
Normalement, cette évolution se fait progressivement sur des millions d’années et n’est pas perceptible à l’échelle humaine.
Exemple : évolution du groupe des cétacés.
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Au sein d’une espèce, il peut apparaître des caractères héréditaires nouveaux suite à des modifications de l’information génétique. La sélection naturelle peut trier certains de ces caractères nouveaux et conduire à l’apparition d’une nouvelle espèce.
Cette évolution des espèces au cours des temps géologiques se fait souvent sur des millions d’années et n’est pas perceptible à l’échelle humaine.
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Bilan : arbre d’évolution des êtres vivants :
