L'histoire évolutive des grands groupes d'êtres vivants
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Comprendre le rôle de l'ADN dans le fonctionnement des êtres vivants mais aussi dans les mécanismes d'évolution.
La vie est apparue il y a plus de 3 milliards
d'années, les tout premiers organismes vivaient
sous l'eau et n'étaient constitués que
d'une seule cellule.
La cellule est l'unité du vivant : il
s'agit d'une membrane à l'intérieur de
laquelle se trouve un liquide appelé
cytoplasme. Dans ce liquide, selon les
espèces, on retrouve des molécules :
des organites qui permettent le bon fonctionnement
de la cellule.
![]() |
Doc. 1 : Dessin d'une cellule |
Dans toutes les cellules, on trouve de l'ADN : Acide
Désoxyribo-Nucléique, qui est porteur
de l'information génétique,
c'est-à-dire toutes les informations concernant
l'être vivant (fonctionnement, critères
morphologiques, etc). Ce sont ces informations qui
seront transmises à la descendance lors de la
reproduction. L'ADN est donc le support de
l'hérédité.
La cellule possède toute une machinerie capable
de copier cet ADN.
Chaque être vivant est capable de produire sa
propre matière mais aussi de copier son ADN,
tout être ne pouvant copier son ADN ne peut
être considéré comme vivant, ce
qui est le cas des virus qui possèdent de l'ADN
(ou de l'ARN) mais qui ont besoin d'infecter une
cellule vivante qui copiera à sa place l'ADN
grâce à sa machinerie.
L'ADN peut être libre dans le cytoplasme
(bactéries) ou bien protégé dans
le noyau de la cellule (végétaux et
animaux) si celle-ci en possède un.
L'ADN fut découvert dans les années 50
mais les scientifiques, même s'ils connaissaient
son existence (expériences de Griffith et
Avery), avaient du mal à comprendre son
rôle. Il était notamment très
difficile à l'époque de faire accepter
l'idée que l'ADN puisse être le support de
l'information génétique et donc de
l'hérédité.
Pour mieux comprendre, deux expériences mettent
en évidence son rôle dans
l'hérédité et sa
capacité à être
décodé par toutes les cellules des
espèces vivantes.
• Expérience 1 : Clonage
et naissance de Dolly
![]() |
Doc. 2 : Le clonage |
Dans cette expérience, on prélève l'ovocyte non fécondé d'une brebis (1ère, noire) et on lui injecte le noyau d'une cellule d'une autre brebis (2e, blanche).
Un choc électrique provoque les mécanismes de divisions cellulaires.
L'embryon est replacé dans l'utérus d'une mère porteuse (3e brebis).
Résultat
Naissance d'une brebis identique à la deuxième brebis (ayant donné son noyau).
Interprétation
- La mère porteuse n'a pas d'influence sur la génétique de l'embryon.
- C'est le noyau qui contient l'information génétique héritée par l'embryon.
- Toutes les cellules contiennent cette information dans leur noyau.
Le gène GFP est un gène codant pour une protéine fluorescente verte. On trouve ce gène naturellement chez une méduse : Aequorea victoria. L'expérience décrite ci-dessous a reçu le prix Nobel de chimie en 2008 pour ses découvertes et ses applications.
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Doc. 3 : Expérience de la fluorescence |
L'expérience consiste à prendre une portion d'ADN codant pour la protéine fluorescente (GFP) et à l'insérer dans un embryon de drosophile. Ces dernières ne sont pas fluorescentes naturellement.
Résultats
La drosophile issue de l'expérience devient vert fluorescente sur certaines parties de son corps.
Interprétation
- L'ADN porte les informations génétiques.
- Chaque partie d'ADN correspond à une spécificité (ici le gène GFP correspond à une protéine fluorescente).
- L'information génétique portée par les gènes peut être lue par toutes les cellules de tous les êtres vivants. Le langage est commun pour tous.
• Conclusion des expériences
Ces deux expériences montrent que l'ADN est contenu dans les noyaux des cellules, il est porteur de l'hérédité et est universel à toutes les espèces vivantes.
Ceci nous confirme qu'il existe une origine primordiale commune à toutes les espèces.
• Comment peut-on arriver à une
évolution des espèces ?
Différents mécanismes permettent aux
espèces d'évoluer.
Allèle |
Extrait de séquence d'ADN |
A | CTGAGGAAGCTGAGGTTCACTGCGGTGCCCAAGAACCACCAGGCGGTCCGGAACCCGTGA |
B | CTGAGGAAGCTGAGGTTCACTGCGGTGCCCAAGAACCACCAGGCGGTCCGGAACCCGTGA |
O | TGAGGAAGCTGAGGTTCACTGCGGTGCCCAAGAACCACCAGGCGGTCCGGAACCCGTGA |
On peut voir dans ce tableau qu'il n'y a qu'une différence entre les les allèles A, B et l'allèle O (uniquement sur cet extrait). Il manque une lettre au début de la séquence qui décale toutes les autres lettres. Cela suffit à produire un allèle différent.
Certaines de ces mutations n'apportent aucun changement, d'autres par contre peuvent apporter des nouvelles caractéristiques.
Par exemple, c'est une mutation qui serait à l'origine de l'apparition des poumons permettant de respirer dans l'air, à une époque où les êtres vivants vivaient exclusivement en milieu marin. Cette mutation a permis à des individus de s'affranchir du milieu aquatique et de vivre sur le continent.
Les nouveaux caractères qui apportent un intérêt (reproduction ou survie) aux êtres vivants vont donc être conservés et transmis à leur descendance. Avec le temps, on arrive à l'apparition de nouvelles espèces qui soit s'ajoutent aux anciennes ou les remplacent car leur nouvelle caractéristique les rend plus performants.
L'Homme s'inscrit lui aussi dans ce processus
d'évolution. Il possède des
caractères partagés avec un
ancêtre qui nous est encore inconnu mais qui
a existé, et qui était commun à
l'Homme et aux grands singes actuels. Chacun a subit
différentes mutations et a évolué
à sa manière, selon les conditions de vie
ou de reproduction, pour aboutir aux espèces que
nous connaissons maintenant.
• Comment a-t-on pu arriver à une
telle variété d'espèces
?
On peut observer au niveau de nos espèces
actuelles qu'elles possèdent à la fois
des caractères ancestraux et des
caractères nouveaux. Il y a donc un lien entre
les espèces ancestrales et les nouvelles. Ce
lien est l'évolution.
Une espèce ayant subit des modifications peut
soit disparaître soit donner une nouvelle
espèce.
L'Homme par exemple, possède des
caractères ancestraux communs avec des
espèces aujourd'hui disparues, comme l'Homme de
Néandertal, mais il possède aussi des
caractères communs avec les espèces de
singes actuelles.
Les scientifiques ont très tôt voulu
classer les animaux et les végétaux
à partir de leurs observations. Ils les ont donc
tout d'abord classés sur des critères
morphologiques.
Par exemple, on classe facilement les chiens et les
chats dans des familles proches puisqu'ils ont des
poils et allaitent leurs petits.
Au fil de leurs observations, ils se sont rendu compte
que beaucoup d'espèces partagent des
critères communs.
L'Homme par exemple, partage les mêmes
critères que le chien ou le chat : il a des
poils et allaite ses enfants. Il existe donc une
origine commune entre l'Homme et ces
espèces. Ils ont appelé ce groupe :
les mammifères.
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Doc. 5 : Comparaison du développement d'embryons de poisson, de poule, de lapin et d'humain |
Avec la découverte de l'ADN s'ajoutent des
critères génétiques. On a
pu confirmer un lien entre tous les êtres vivants
et l'existence d'un ancêtre unique
à tous ces êtres. On a aussi pu relier
plus finement les espèces entre elles.
En décodant l'ADN, on a pu montrer que l'Homme
et le chimpanzé avaient 99 % d'ADN en commun,
alors qu'en se basant uniquement sur les
critères morphologiques, ils étaient bien
plus éloignés. Ce nouveau critère
génétique a permis de les rapprocher.
Lorsque tous les critères sont réunis et
que l'on a décidé des groupes, on peut
construire ce que l'on appelle un arbre
d'évolution. Il est appelé
"d'évolution" car il ne concerne pas que les
espèces actuelles, on peut aussi y
intégrer les espèces ancestrales,
disparues, car même si on ne les connait pas, on
peut supposer qu'elles possédaient des
critères communs et les positionner sur l'arbre.
Le principe est que plus deux espèces
partagent des caractères en commun, plus elles
sont proches.
• Exemple de
l'Homme
On peut classer l'Homme dans le règne
animal.
Il possède des cellules avec un noyau et du
cytoplasme, il fait partie des eucaryotes.
Il possède une colonne vertébrale et un
crâne, c'est un
vertébré.
Il a quatre membres terminés par des doigts,
c'est un tétrapode.
Comme il allaite et possède des poils, il fait
partie des mammifères.
Et enfin, il a un pouce opposable aux autres doigts,
c'est donc un primate.
Groupes | Homme |
Coquelicot |
E. coli |
Eucaryotes | Eucaryotes | Bactéries | |
Règne |
Animaux | Végétaux | |
Embranchement | Vertébrés | Angiospermes | Proteobacteria |
Tétrapodes | Euangiospermes | ||
Classe | Mammifères | Dicotylédones | Gamaproteobacteria |
Ordre | Primates | Papaverales | Enterobacteriales |
Famille | Hominidés | Papaveracées | Enterobacteries |
Genre | Homo | Papaver | Escherichia |
Espèce | sapiens | rhoeas | coli |
L'ADN est contenu dans les noyaux des cellules, il est
porteur de l'hérédité et est
universel à toutes les espèces
vivantes.
Ceci nous confirme qu'il existe une origine primordiale
commune à toutes les espèces.
Au cours de sa vie, l'être vivant copie son ADN et
le transmet à ses descendants. Lors de ces
mécanismes, des anomalies surviennent. Ces
"anomalies" s'appellent les mutations.
Certaines de ces mutations n'apportent aucun changement,
d'autres par contre peuvent apporter des nouvelles
caractéristiques.
On peut observer au niveau des nos espèces actuelles
qu'elles possèdent à la fois des
caractères ancestraux et des caractères
nouveaux. Il y a donc un lien entre les espèces
ancestrales et les nouvelles. Ce lien est
l'évolution.
L'évolution est une succession
d'apparitions et de disparitions d'espèces,
toutes liées les unes aux autres.
L'Homme s'inscrit lui aussi dans ce processus
d'évolution : il possède des
caractères partagés avec un ancêtre qui
nous est encore inconnu mais qui a existé, et qui
était commun à l'Homme et aux grands singes
actuels. Chacun a subit différentes mutations et
a évolué à sa manière, selon
les conditions de vie ou de reproduction, pour aboutir aux
espèces que nous connaissons maintenant.
On peut classer les êtres vivants en tenant compte de
différents critères : morphologiques,
génétiques, comportementaux... On peut
alors construire un arbre d'évolution pouvant
réunir toutes les espèces : actuelles,
ancestrales, disparues, hypothétiques...
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