L'évolution des êtres vivants : biologie 6e secondaire

Les individus d'une population diffèrent par leurs allèles, grâce aux mutations et au brassage génétique de la méiose et de la fécondation. La sélection naturelle favorise ceux dont les caractères aident à survivre et à se reproduire dans leur milieu, comme la phalène du bouleau. La dérive génétique change les fréquences des allèles au hasard, surtout dans les petites populations.

Au jury de la Fédération Wallonie-Bruxelles, ce chapitre fait partie de l'UAA 5 de biologie de l'examen de sciences du CESS. Entraîne-toi avec l'examen blanc de sciences corrigé, au format du jury.

Compétences visées

• Distinguer un modèle (issu de faits scientifiques) d'une croyance pour expliquer l'apparition de la vie, l'évolution de la vie sur Terre et de la biodiversité.
• Expliquer que la classification moderne du vivant se fonde sur la théorie de l'évolution.

Seconde des deux parties de l'UAA5 de base (18 périodes en tout, dont 2 d'évaluation) ; WBE 478 en suggère 7 pour l'évolution. En sciences générales, le SeGEC en fait l'UAA8, au 3e degré sans préciser l'année. Programme de sciences générales non consulté : le contenu suit le programme de base.

Variabilité et sélection naturelle

À connaître

• fréquence d'un allèle : $f(A) = \frac{\text{nombre d'allèles } A}{\text{nombre total d'allèles}}$, chaque individu portant deux allèles
• $microévolution : variation de la fréquence des allèles d'une génération à l'autre$
• $facteurs : mutations, brassage génétique, sélection naturelle et sexuelle, dérive génétique (effet fondateur, goulot d'étranglement), flux génétique$

Méthodes

• Sources de variabilité. Mutations et brassage génétique créent de nouvelles combinaisons d'allèles à chaque génération.
• Sélection naturelle. Les individus les mieux adaptés à leur milieu laissent plus de descendants.
• Dérive génétique. Le hasard modifie les fréquences des allèles, d'autant plus que la population est petite.
• Calculer une fréquence d'allèle. On compte les allèles, deux par individu, et on divise par le total.

Exercices types

• Dans une population de 200 plantes, on compte 90 AA, 80 Aa et 30 aa. Calcule la fréquence des allèles A et a.
• Au 19e siècle, près des villes industrielles anglaises, les phalènes du bouleau sombres sont devenues plus nombreuses que les claires. Explique ce changement par la sélection naturelle.
• Une dizaine d'oiseaux colonisent une île isolée. Pourquoi la population qui en descend peut-elle être très différente de la population de départ ?
• Explique en quoi la longue queue du paon, qui gêne sa fuite, peut être favorisée par la sélection sexuelle.

Espèce et spéciation

Une espèce réunit des individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile. Quand des populations d'une espèce restent séparées assez longtemps, la sélection naturelle et la dérive les font diverger jusqu'à l'isolement reproductif. La spéciation est allopatrique si une barrière géographique les sépare, sympatrique si l'isolement naît dans la même aire.

À connaître

• $spéciation allopatrique : populations isolées géographiquement, par fragmentation de l'habitat ou migration$
• $spéciation sympatrique : nouvelle espèce dans la même aire, par une barrière non géographique, comme un changement des signaux de reconnaissance$
• $isolement reproductif : les individus ne se reconnaissent plus comme partenaires ou leurs hybrides sont stériles$

Méthodes

• Notion d'espèce. Même espèce : reproduction possible et descendance fertile.
• Spéciation allopatrique. Une barrière géographique sépare les populations, qui divergent.
• Spéciation sympatrique. Une nouvelle espèce apparaît sans séparation géographique.

Exercices types

• Les pinsons des Galápagos ont des becs de formes différentes selon les îles. Explique comment plusieurs espèces ont pu naître d'un ancêtre venu du continent.
• Les moustiques du métro de Londres ne se reproduisent plus avec ceux de la surface. Quels mécanismes de l'évolution peuvent expliquer cette séparation ?
• Le cheval et l'âne donnent naissance à un mulet stérile. Sont-ils de la même espèce ? Justifie.

Parenté des êtres vivants et arbres phylogénétiques

Des structures homologues, comme le bras de l'Homme et l'aile de la chauve-souris, ont les mêmes os hérités d'un ancêtre commun ; des structures analogues se ressemblent sans origine commune. Un arbre phylogénétique regroupe les espèces selon les innovations évolutives qu'elles partagent. Ses nœuds sont des ancêtres communs hypothétiques ; un clade réunit un ancêtre et tous ses descendants.

À connaître

• $innovation évolutive : état dérivé d'un caractère, partagé par tous les descendants de l'espèce où il est apparu$
• $clade ou groupe monophylétique : un ancêtre commun et tous ses descendants$
• différence entre deux séquences, en % : $\frac{\text{nombre de différences}}{\text{nombre de positions comparées}} \times 100$

Méthodes

• Homologues ou analogues. Mêmes os et même plan : homologues ; même fonction sans origine commune : analogues.
• Lire un arbre phylogénétique. Plus deux espèces partagent d'innovations, plus leur ancêtre commun est récent.
• Clade et ancêtre commun. Un clade contient un ancêtre commun hypothétique et tous ses descendants.
• Comparer des séquences. Moins deux séquences diffèrent, plus les espèces sont proches parentes.

Exercices types

• On compare une protéine de 100 acides aminés chez trois espèces : A et B diffèrent en 3 positions, A et C en 18. Calcule les pourcentages de différence et dis quelle espèce est la plus proche parente de A.
• Classe comme homologues ou analogues : l'aile d'un oiseau et celle d'un papillon ; le bras de l'Homme et l'aile d'une chauve-souris. Justifie.
• Pourquoi place-t-on un fossile au bout d'une branche d'un arbre phylogénétique, et jamais sur un nœud ?

La lignée humaine

L'Homme est un primate : ongles plats, pouce opposable, vision du relief. La lignée humaine s'est séparée de celle des chimpanzés en Afrique, il y a plusieurs millions d'années. Son évolution est buissonnante : plusieurs espèces humaines ont vécu en même temps. On la reconnaît à la bipédie (bassin, trou occipital avancé, membres inférieurs), à un crâne plus volumineux et à une face aplatie.

À connaître

• $critères de primate : ongles plats, pouce opposable, yeux vers l'avant pour une vision du relief$
• $divergence avec la lignée des chimpanzés : entre 6,6 et 9 millions d'années, d'après WBE 478$
• $quelques représentants : Toumaï, Australopithecus afarensis (Lucy), Homo habilis, Homo erectus, Homo sapiens$

Méthodes

• L'Homme est un primate. Ongles plats, pouce opposable et vision du relief.
• Critères de la lignée humaine. Bassin large et court, trou occipital avancé, membres inférieurs longs, crâne plus grand.
• Évolution buissonnante. Plusieurs espèces humaines ont coexisté ; elles ne descendent pas toutes les unes des autres.
• Situer l'origine. La lignée humaine naît en Afrique, il y a entre 6,6 et 9 millions d'années selon le programme.

Exercices types

• Compare le squelette d'un chimpanzé et celui d'un Homme : cite trois différences liées à la bipédie.
• Le volume crânien passe d'environ 450 cm³ chez un australopithèque à environ 1 350 cm³ chez Homo sapiens. Par combien a-t-il été multiplié ?
• Explique pourquoi on parle d'une évolution buissonnante et non d'une échelle qui irait du singe à l'Homme.

Des théories de l'évolution au néodarwinisme

Pour le fixisme de Linné, les espèces sont immuables. Lamarck propose que l'usage développe un organe et que les caractères acquis se transmettent. En 1859, Darwin explique l'évolution par la sélection naturelle. Weismann réfute l'hérédité des caractères acquis ; la génétique et les mutations donnent ensuite la théorie synthétique. Le créationnisme n'est pas scientifique : il ne se teste pas.

À connaître

• $fixisme (Linné) ; transformisme de Lamarck (usage et non-usage, transmission des caractères acquis) ; sélection naturelle de Darwin (1859) ; néodarwinisme ou théorie synthétique, vers 1950$
• $modèle scientifique : fondé sur des faits, testable et révisable ; croyance : ni testable ni réfutable$
• $chronologie : la Terre a environ 4,6 milliards d'années ; les plus anciennes traces de vie connues ont environ 3,5 milliards d'années$

Méthodes

• Histoire des idées. Fixisme, transformisme de Lamarck, sélection naturelle de Darwin, puis théorie synthétique.
• Critiquer une théorie. On confronte chaque explication aux faits et à ce qu'on peut tester.
• Modèle ou croyance. Un modèle scientifique peut être testé et révisé ; une croyance non.
• Origine de la vie. La Terre a environ 4,6 milliards d'années ; les plus anciennes traces de vie en ont environ 3,5.

Exercices types

• Explique le long cou de la girafe selon Lamarck, puis selon la théorie néodarwinienne. Quelle explication est retenue aujourd'hui et pourquoi ?
• Weismann coupe la queue de souris pendant plusieurs générations : les souriceaux naissent toujours avec une queue normale. Quelle idée cette expérience réfute-t-elle ?
• Pourquoi le dessein intelligent n'est-il pas une théorie scientifique ?

Autres chapitres de 6e

• Génétique : de l'ADN au phénotype
• Les impacts de l'Homme sur les écosystèmes

Les chapitres de 5e secondaire