CHAPITRE 5 : Evolution du vivant et histoire de la Terre

Pb : La nature nous montre une extraordinaire biodiversité. Pourtant, sous le microscope, nous avons montré en 4ème que les cellules oeufs par exemple, ne sont pas si différentes d'un organisme à un autre. Pourquoi ? y aurait-il une origine commune à tous les êtres vivants ?

I – Les arguments en faveur d'une origine commune des espèces

1 – La cellule, unité du vivant (rappel de 6ème)

Activité : Manuel Nathan p84,85 doc 1,2,3,4,5,6

Cellules buccales humaines	Paramécie (être vivant unicellulaire)	Epiderme d'oignon

photos extraites du manuel Nathan (prog2008)

Remarque : chez les bactéries, ce programme génétique est libre dans le cytoplasme et dans tous les autres groupes (excepté les virus), il est contenu dans un noyau.

2– L'universalité de l'ADN

Activité : Manuel Nathan p84,85 doc 7,8,9

Le premier animal de compagnie modifié génétiquement a été annoncé par une société texane qui entend le commercialiser cinq dollars pièce. La première version de ce poisson zèbre génétiquement modifié devenait à l'origine fluorescent au contact de toxines dans l'environnement, dans le but de détecter ces dernières. Mais la société Yorktown Technologies va maintenant le vendre au grand public. Les scientifiques utilisent depuis des dizaines d'années dans leurs recherches un gène appelé "protéine vert fluorescent", provenant d'une méduse. Le poisson tropical d'eau douce, commercialisé sous le nom de GloFish (jeu de mot signifiant littéralement poisson lumineux), porte lui un gène similaire provenant d'un corail de mer qui le rend fluorescent tout le temps. Le poisson fluorescent génétiquement modifié a fait son apparition au début de l'année 2004 dans les animaleries américaines, engendrant une polémique sur les possibles dangers écologiques de telles manipulations du vivant. GloFish ouvre la voie à la création d'autres poissons brillants de toutes les couleurs sous la lumière d'une lampe noire ou des rayons ultraviolets. Pourtant, ses détracteurs sont nombreux. La Californie l'a ainsi interdit, de peur que les espèces transgéniques ne se répandent dans la nature et ne fassent disparaître les populations autochtones. Pour créer ce phénomène de foire, des chercheurs de l'Université nationale de Singapour ont greffé un gène d'une anémone de mer des récifs coralliens tropicaux sur un simple poisson zèbre noir et argent (Brachydanio rerio), comme on en trouve dans les aquariums du monde entier. Mais le potentiel marchand de l'animal a rapidement été repéré. "C'est une révolution dans l'industrie du poisson d'ornement. C'est du jamais vu!", se réjouit Alan Blake, président de Yorktown Technologies, une compagnie d'Austin (Texas) qui a obtenu la licence d'exploitation du GloFish, en échange d'une rétribution significative" mais non précisée des chercheurs singapouriens. Les poissons zèbres transgéniques sont élevés par deux sociétés de Floride, où le ministère de l'Agriculture demande à la Commission de pêche et de chasse de l'Etat de leur délivrer une autorisation exceptionnelle de commercialisation. Mais cette instance a récemment rejeté le "Frankenfish" ("Frankenpoisson" surnom donné à GloFish par ses détracteurs), opposant l'éthique au ministère de la Pêche et aux scientifiques, qui assuraient ne déceler aucun danger pour les eaux de l'Etat au cas où le poisson fluo s'échapperait. Cette décision entrave fortement le développement commercial de l'animal, la Floride représentant un huitième du marché américain du poisson d'ornement. Les partisans du GloFish espèrent convaincre les autorités et les consommateurs de l'innocuité du petit fluo, même dans les canalisations, les cours d’eau ou l'estomac d'un chat. De leur côté, les agences fédérales estiment que cette affaire d'animal domestique transgénique non consommable n'est pas de leur ressort. Source : http://www.aquanimo.com/articles/glofish_30012004.php

Remarque : les OGM sont aujourd'hui au centre d'un débat scientifique et politique. S'ils peuvent faire avancer la recherche dans la lutte contre certaines maladies, ils peuvent aussi constituer un grand danger pour la biodiversité, l'environnement et peut-être même la santé...

Lien sur les OGM : http://ecologie.nature.free.fr/pages/dossiers/dossier_ogm.htm

3– Des structures homologues

Activité : Manuel Nathan p86,87 + doc polycopié (travaillé à partir du logiciel phylogene)

Eléments de comparaison entre vertébrés fossiles et actuels...

Ichtyostega -365 Ma (carbonifère)	Archeopteryx -165 Ma (jurassique)
Grenouille 0 Ma (actuel)	Poulet 0 Ma (actuel)

Pb : Comment expliquer que dans les espèces actuelles, on retrouve certains caractères d'espèces fossiles ?

II– La parenté des espèces

1 – Des groupes emboîtés à l'arbre de parenté

Activité : En salle multimédia, exercice de classification de 3 espèces (le lézard, le crocodile et la mésange) à l'aide du logiciel phylogene (inrp)

QUI EST LE PLUS PROCHE PARENT DE QUI ?

DM : lire p88,89 et répondre aux questions 4,5,6 p88

Pb : Quelle est la place de l'homme dans cette évolution ?

2– L'homme : une espèce parmi d'autres

Activité : En salle multimédia, exercice de classification à partir de la collection primates

Remarque : si le mot "singe" désigne le groupe des primates, alors l'homme est un singe! Il n'y a aucune raison de l'exclure de ce groupe...

DM : lire p90,91 et répondre à la question 5 p90

Pb : L'idée d'une évolution du vivant est née au tout début du XIXe. Auparavant, il était communément admis que les espèces existent telles quelles depuis leur création...par Dieu!

Comment est née cette grande théorie scientifique appelée "théorie moderne de l'évolution" ?

III– Les mécanismes de l'évolution

1 – La théorie de Darwin

Activité : questions p92 (Nathan) + documents photocopiés (du manuel SVT3ème Hachette 2008)

extrait du manuel Hachette p110

La place de Darwin dans l'histoire de la théorie de l'évolution...

extrait du manuel Hachette p114

Remarque importante :

Comme toute théorie, la théorie moderne de l'évolution est un ensemble cohérent d'explications scientifiques. Les preuves de sa cohérence et donc de sa solidité sont très nombreuses (paléontologiques, génétiques, moléculaires...). Pourtant elle rencontre encore aujourd'hui des détracteurs qui nient délibérément les faits au profit d'une opinion religieuse...créationniste!

Pour en savoir plus sur Darwin :

http://www.darwinisme.org/

http://www.evolution-of-life.com/fr/observer.html (petit film résumant le cheminement de Darwin)

2– Géologie et évolution

Activité : Questions p94 (Nathan) + documents extraits de l'excellent site : http://www.rationalisme.org/french/sciences_preuves_8.htm

Problèmes de distribution géographique
Preuves à conviction de l'évolution

En rouge, les lémuriens : groupe très diversifié de primates, comportant pas moins d'une trentaine d'espèces, sont réunis exclusivement à Madagascar. Les félins en revanche, redoutables prédateurs et ennemis jurés des primates, très répandus en Amérique, Afrique, Asie et Eurasie, n'existent pas à Madagascar.

En bleu, les singes platyrrhiniens : singes arboricoles possédant une queue le plus souvent préhensile, comprennent environ 90 espèces qui habitent les grandes forêts équatoriales d'Amérique centrale et du Sud. Leur longue queue préhensile est très utile pour s'agripper aux branches des arbres et pour équilibrer le singe durant ses grands sauts entre les arbres. Pourtant, en Afrique et Asie où les forêts équatoriales ont des arbres eux aussi avec des branches, la queue des singes n'est pas préhensile...

En vert, les marsupiaux évolués, soit tous les marsupiaux non américains. Il existe dans les Amériques quelques espèces représentant deux familles de marsupiaux - ou ordres selon d'autres systématiciens - aux caractères très archaïques, les sarigues et les caenolestes. Deux ordres de marsupiaux que, réciproquement, on ne trouve pas en Australie.

Pourquoi ces particularités géographiques, pourquoi ces espèces n'existent-elles pas ailleurs ?
On peut répondre, pour le groupe des marsupiaux australiens, que leurs ancêtres ont disparu partout où les placentaires leur faisaient trop forte concurrence, ce qui est confirmé par les fossiles. Mais cette réponse confirme l'évolution : les marsupiaux, suite à l'arrivée d'espèces de plus en plus compétitives de placentaires, ont fini par disparaître partout sauf dans le seul continent que n'ont jamais colonisé les placentaires (chauve-souris exceptées, vu qu'elles volent) ; et les marsupiaux s'y sont diversifiés au point d'occuper les niches écologiques avec des formes similaires à leurs analogues placentaires. (Et c'est de nouveau confirmé, entre autres, par l'absence totale de fossiles de placentaires en Australie et Nlle Zélande).
Pour les lémuriens de Madagascar et les singes sud-américains à queue préhensile, c'est là aussi un exemple de phénomène de diversification par isolement géographique avec l'ancien monde. Des phénomènes totalement inexplicables par un processus autre que l'évolution.

Le poux des chameaux
Preuve à conviction de coévolutions

Pou du groupe Camelus	Pou de l'ancêtre	Pou du groupe Lama

Malgré leurs ressemblances anatomiques, les camélidés semblent extérieurement assez différents, une ou deux bosses, ou absence de bosses, accentuent cette impression.
L'une des lignées regroupant dromadaires et chameaux, du genre Camelus, peuple les régions montagneuses de l'Asie et de l'Afrique subtropicales, alors que l'autre, représentée par les genres Lama et Vicugna, (vigogne, guanaco, et leurs variantes domestiques, l'alpaca et lama domestique), colonise les climats montagneux plus froids d'Amérique du Sud. Malgré les différences morphologiques et de distribution géographique entre ces mammifères, les poux qui vivent dans leur pelage sont très semblables. Les camélidés abritent donc tous les mêmes parasites, que l'on ne retrouve pas sur d'autres animaux. Les lieux d'habitation du groupe dromadaires/chameaux et des lamas/vicognes ne se recoupent pas, ils n'ont donc pas pu échanger leurs visiteurs.
Leur ancêtre devait déjà être accompagné de ce parasite, qui a gardé son environnement et n'a pas ou peu évolué. En effet, la température du corps, l'humidité ambiante dans la fourrure et la composition générale du sang n'ont pas varié durant la radiation des chameaux, dromadaires et lamas.