Évolution et Diversité du Vivant
(101-NYA-05)
Source Bernadette Féry
Automne 2007
Chapitres 22 et 26
Campbell, 3
eédition
L’ÉVOLUTION SELON DARWIN ET LA
DATATION DES FOSSILES
Cours 8
1.Deux définitions de l'évolution
Transformatio n des êtres
vivants avec le temps,
engendrant
l’apparition de nouvelles
espèces et la disparition des anciennes.
Processus qui a transformé les formes
primitives de vie en la
stupéfiante
diversité qui la caractérise de nos jours.
Chaque individu d’une espèce est une copie imparfaite d’un modèle parfait et immuable
appartenant au monde des idées.
Conception du monde où
l'évolution est
impossible puisque tout est parfait !
2. Les théories explicatives de la vision du monde « avant Darwin »
Pose l'existence de deux mondes :
un monde réel, idéal et éternel et un
monde illusoire et imparfait perçu par les sens.
Plat on IDÉALISME OU
ESSENTIALISME
Platon (427 av. J.-C.
- id., 348 av. J.-C.)
Son élève Aristote Lire sa bibliographie
Dans cette vision du monde qui a dominé la pensée judéo-chrétienne jusqu’au XIXe
siècle, les espèces permanentes et
parfaites
n'évoluent pas.
Ne reprend pas le
dualisme platonicien mais les espèces sont éternelles.
S'attache à classer
S'attache à classer les les formes de vie selon une formes de vie selon une échelle de complexité échelle de complexité croissante.
croissante.
Chaque forme de vie occupe un rang et tous les rangs sont occupés.
ÉCHELLE DE LA NATURE
Aristote (384 av. J.-C. - 322 av. J.- C. )
(Philosophe Grec, disciple de Platon)
Aristote
Dieu a créé les espèces de manière individuelle et définitive, en 6 jours.
Les espèces «
définitives » n'évoluent pas.
LE CRÉATIONNISME
Récit de la création dans l'Ancien Testament
(Culture judéo-chrétienne)
James Ussher (1580-1655)
Pasteur anglican et primat d’Irlande Annales veteris testamenti, a prima mundi origene deducti (Annales de l ’Ancien Testament, retracées
depuis l’origine du monde :1658) Dieu a créé le monde
le dimanche 23 octobre 4004 av. J.-C.
à midi. Vision fixiste du monde inspirée de la Bible
Un colloque sur "créa tion et évolution" au Vatican
Le pape Benoît XVI
Lettre de Jean-Paul II (1996)
… l’évolution est plus qu’une simple hypothèse …
L'église catholique via Jean-Paul II a reconnu en 1994 l'évolution mais pas le darwinisme car cette théorie ne permet pas de fonder une morale. C'est ici qu'on
touche au point sensible des théories de l'évolution, en plus d'expliquer des faits biologiques, elles
touchent à des questions métaphysiques. « D'où venons-nous ? » (Extrait)
Le débat «créationnistes évolutionnistes» s’est modifié. La théorie du dessein intelligent ne nie pas l'évolution mais stipule qu'elle est
gouvernée par une intelligence supérieure. ( Extrait)
Pas de place pour l’évolution dans cette vision du monde !
C’est en ce sens que Carl von LinnéCarl von Linné a
développé le système taxinomique (système de classification des espèces).
Encore en usage aujourd’hui.
Chaque espèce est parfaitement adaptée à son milieu. (Perfection de la création.)
Son principal objectif :
Classer les espèces afin de révéler les
degrés de l’échelle le long de laquelle Dieu a disposé la vie (pour révéler la gloire de Dieu et comprendre ses dessins).
LE NATURALISME OU THÉOLOGIE NATURELLE
Théorie à laquelle se rattache la plupart des naturalistes européens et
américains des années 1700.
LE CATASTROPHISME
Georges Cuvier (1769-1832) Père de la paléontologie (la science qui étudie les fossiles)
Source
Les fossiles sont les vestiges ou les empreintes d'organismes anciens
conservés dans la roche
sédimentaire.
Campbell : 477 (3eéd.) — Figure 22.3
Trilobites
La roche sédimentaire est formée de sédiments accumulés avec le temps et compressés par leur propre poids.
Campbell : 477 (3eéd.) — Figure 22.3
Stratification de la roche sédimentaire dans le Grand Canyon
À travers les
époques, la vitesse ainsi que les
matériaux de sédimentation (sable, boue, cendres
volcaniques…) varient.
C’est pourquoi l’on distingue des
strates
sédimentaires
correspondant à ces différentes
périodes. Ces
strates sont plus ou moins riches en
fossiles et les strates les plus profondes
contiennent les fossiles les plus vieux.
Encadré par des massifs anciens (Central au sud, Armoricain à l’ouest, Ardennais au nord-est et
Vosgien à l’est), le bassin Parisien est constitué
d'auréoles relativement concentriques témoins d'une histoire géologique particulière : celle d'une
sédimentation marine importante et régulière
débutée dès le Trias et qui se prolongera jusqu'au début de l’Ère Tertiaire.
Cuvier a étudié les
strates sédimentaires du bassin parisien
Source
Une description du bassin parisien
Source
Un résumé simple de sa formation
Les observations géologiques
attendues par Cuvier Comme Cuvier
croyait que les espèces avaient été créées dès le début des temps, fixes et
immuable, il s'attendait à retrouver des
fossiles de toutes les espèces
actuelles, et ce, dans toutes les strates
sédimentaires.
Mais …
Les faits
contradictoires
constatés par Cuvier
Les fossiles récents
ressemblent aux espèces
actuelles.
Plus on descend dans les strates plus
les fossiles sont
différents des espèces
actuelles.
Dans certaines strates il n'y
a pas de fossiles.
Ces archives géologiques montraient de
toute évidence que la flore et la faune de la terre avaient changé au cours du temps.
Cuvier ne croyait pas à l’évolution des espèces. Il a donc inventé la théorie du catastrophisme pour expliquer ces
bizarreries !
Des catastrophes (sécheresse, inondations
…) auraient entraîné l’extinction d’espèces et le repeuplement par la suite d’espèces périphériques à la zone catastrophée.
Pas de place pour
l’évolution dans cette
vision du monde !
La terre change
profondément suite à
l’accumulation de petits changements qui se
produisent de façon lente mais continuelle. Ainsi, les canyons sont creusés lentement par l’action
ininterrompue des fleuves.
Sourc e
Dans cette vision, on progresse
vers la notion d'évolution ! LE GRADUALISME
James Hutton (1726-1797)
Géologue et chimiste écossais, père de la géologie
Pour lui, la Terre est amenée à se renouveler éternellement. Le relief,
lentement attaqué par l'érosion, fournit le fond des mers en sédiments qui vont fondre en partie sous l'effet de la
chaleur souterraine, recristalliser et
resurgir des profondeurs pour former de nouvelles montagnes. Le granite en
sous-sol n'est pas la roche 'originelle' mais une roche jeune. Ce cycle, répété sur des millions d'années, assure "une succession de mondes"... Source
Lyell affirmait que les formations rocheuses apparaissaient lentement, se transformaient puis disparaissaient par
l’érosion. Comme tous les scientifiques de son temps, Lyell pensait que les espèces sont « immuables » dans leurs
caractéristiques anatomiques et physiologiques. Mais il
estimait que si les conditions du milieu changeaient, il était possible que les espèces devenues inadaptées périssent,
comme pourrait le faire une espèce, normalement adaptée à un climat tempéré et humide, soumise à un climat chaud et sec. D'une certaine manière, Lyell était évolutionniste.
S’appuie sur le gradualisme d’Hutton.
Non seulement la terre change
profondément suite à l’accumulation de petits changements sur de
longues périodes de temps mais, les changements géologiques
s’équilibrent avec le temps.
Lyell expose sa théorie dans son ouvrage « Les principes de
géologie», publié entre 1830 et 1833 et révisé régulièrement jusqu’à sa
mort.
L’UNIFORMITARISME
Charles Lyell (1797-1875) Géologue anglais
Source
D’une certaine façon, il est
évolutionn iste.
3. Le concept évolutionniste existe depuis longtemps
Pour Aristote, la plupart des philosophes de l’Antiquité, et plus près de nous pour le grand savant suédois Linné, les espèces étaient éternelles et immuables : c’est la théorie du fixisme.
Cependant, l’idée de la transformation des êtres à partir d’une souche commune remonte à l’Antiquité : Thalès (625-547 av. J.C.), Anaximandre de Milet (610- 547 av. J.C.) et Empédocle d’Agrigente (495-435 av.
J.C.).
Pendant la renaissance, les idées évolutionnistes de ces précurseurs grecs étaient connues. Le philosophe italien Lucilio Vanini (1586-1619) suggère le passage d’une espèce à l’autre : l’Inquisition le condamne en 1619 à Toulouse à avoir la langue tranchée et à être brûlé vif. Avec de telles méthodes, c’est évidemment le fixisme qui perdure.
Maupertuis (1698-1759), un géographe malouin, s’opposait au préformisme et même au créationnisme.
Buffon (1707-1788) publie sa Théorie de la Terre où il conçoit une succession de flores et de faunes différentes des nôtres. Ses idées lui valent en 1751 une condamnation en seize propositions par la Sorbonne ; prudent, il se rétracte mais récidive en 1778. « Il ne serait pas impossible que, même sans intervertir l’ordre de la nature, tous les animaux du nouveau monde ne fussent dans le fond les mêmes que ceux de l’ancien, desquels ils auraient autrefois tiré leur origine. »
4. La première théorie explicative de l'évolution : le lamarckisme
• Dit « Chevalier de Lamarck »
• Naturaliste français.
• Responsable des
collections d'invertébrés au musée d'histoire
naturelle de Paris.
• Le premier à affirmer
publiquement le concept de l'évolution des espèces et à élaborer un modèle pour l'expliquer.
• Publie sa théorie en 1809 dans son livre :
Philosophie zoologique ( livre en ligne)
Sour ce
Invente les mots : invertébrés,
vertébrés et
biologie et, précise le sens du mot
fossile.
Jean-Baptiste de Monet ( sa biographie)
(1744-1829)
Affirmation du concept de
l’évolution
Sa théorie du « transformisme »
Mécanisme explicatif de l’évolution (de Lamark)
1. Les changements du milieu engendre de nouveaux besoins chez un organisme.
2. Ces besoins entraînent le développement des organes utilisés et la régression des organes non utilisés. (Usage et non usage) 3. Les caractères acquis de la sorte se
transmettent aux descendants. (Hérédité des caractères acquis)
4. L’espèce se transforme graduellement en s’adaptant au milieu.
Explication du mécanisme Les organismes se
transforment …« mus par un besoin intérieur (une force interne) à
atteindre des formes de plus en plus complexes et parfaitement
adaptées à leur milieu
».
Les organismes se
transforment grâce à
l'hérédité des caractères acquis par l’usage ou
perdus par le non-
usage, sous la pression du milieu.
Explication de l’évolution du cou de la girafe (selon Lamarck)
Les girafes sont
adaptées à la hauteur de leur nourriture.
1.Le milieu engendre des besoins
À cause d’un
changement dans le milieu, les feuilles
sont plus hautes dans les arbres.
3. Transmission des modifications
Les girafes
transmettent ce
caractère (acquis au cours de leur vie) à leurs descendants.
4. Adaptation au milieu Avec le temps,
l’espèce s’adapte à son milieu en
devenant de plus en plus allongée.
2. Modification des organes
Les girafes s’étirent pour les atteindre. Le cou et les pattes
s’allongent durant leur vie.
Les girafes sont
adaptées à la hauteur de leur nourriture.
Ce qui fait croire à Lamarck que les espèces se transforment ?
Ne réussit pas à convaincre ses contemporains que l'évolution existe.
(Ridiculisé par Cuvier sur l’hérédité des caractères acquis.)
Reconnaît que l’évolution constitue la meilleure explication des lignées chronologiques de fossiles.
Reconnaît que la terre est très vieille, bien plus que les 6000 ans de la croyance populaire de l’époque.
Reconnaît que l’adaptation est un produit de l’évolution.
Bilan de ses travaux
Ce sont les observations qu’il a faites sur les fossiles
d’Invertébrés du musée d’histoire naturelle de Paris. En comparant ces fossiles aux espèces modernes, il a cru déceler des lignées menant aux espèces
modernes.
Les espèces anciennes « analogues » aux
espèces actuelles étaient en fait, soutenait-il, les mêmes espèces « changées par le temps et les circonstances ».
•Naturaliste anglais.
•Études en médecine (qu’il
abandonne) puis en théologie et en sciences naturelles.
•À 22 ans (1831), il s’embarque comme naturaliste sur le
Beagle pour un voyage de 5 ans autour de l’Amérique du Sud et de l’Archipel des
Galápagos.
•De retour de voyage il réfléchit sur ses observations, publie des ouvrages et conçoit sa théorie de l'évolution.
•Publication de sa théorie de l'évolution en 1859 dans son livre : De l'origine des espèces ( livre en ligne)
Source
5. La deuxième théorie explicative de l'évolution : le darwinisme (wallanisme)
Charles Darwin ( sa biographie) (1809-1882)
Affirmation du concept de
l’évolution
Sa théorie de la « descendance modifiée
Sour ce
Darwin s’est aidé de la
classification de Linné pour prouver la descendance modifiée.
Les humains et les grenouilles partagent beaucoup moins de caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a
divergé il y a fort longtemps.
Les humains et les singes partagent beaucoup de
caractéristiques car ils sont issus d'un ancêtre commun qui a divergé
relativement récemment.
• c’est pourquoi ils se
ressemblent, car ils dérivent d'un prototype ancestral ayant vécu dans un lointain passé.
(Unité)
• c’est pourquoi ils diffèrent, car ils ont
accumulé, au fil du temps, des modifications pour s'adapter à divers
milieux.
(Diversité)
Les organismes ont une
descendance modifiée
(évoluent) :
Mécanisme explicatif de l’évolution (de Darwin)
La descendance d’une espèce est
trop nombreuse pour les ressources du
milieu, il y a lutte pour la survie.
Campbell : 472 (2eéd.) — Figure 22.8
Une vesse- de-Loup libère des millions de spores
Les
ressource s
naturelles limitées empêchen t les
populatio ns de s'accroîtr e
indéfinim ent.
Sans limitation, une population s’accroît de façon exponentielle.
Un couple d'éléphants peut engendrer 19 millions d’individus en 750 ans. Une morue peut pondre plus de 6 millions d’œufs.
Il y a des
variations entre les individus et celles-ci sont héréditaires.
Nous ne sommes pas tous égaux.
La coccinelle asiatique
Campbell : 473 (2eéd.) — Figure 22.9
Source
1
2
L’espè ce
s’ada pte à son milieu .
Les individus qui présentent les meilleures
variations par
rapport au milieu se reproduisent
plus que les autres et transmettent
leurs caractères favorables. Les
individus ayant les moins bonnes
variations sont éliminés via un facteur de
sélection naturelle (ici, les oiseaux).
Un
facteur sélectif
L’espèce se modifie
graduellem ent par
accumulatio n des
caractères favorables au fil des générations .
Source
3
4 5
Moutarde sauvage
Une variété de choux par sélection de caractères avantageux.
Campbell : 474 (2eéd. Française) — Figure 22.11b
Darwin s’est aidé de la sélection artificielle (dans l'élevage et la culture) pour illustrer la puissance de la sélection naturelle en tant que force évolutive
Explication de l’évolution du cou de la girafe (selon Darwin)
Les girafes sont
adaptées à la hauteur de leur nourriture.
Les girafes sont
adaptées à la hauteur de leur nourriture.
2. Sélection naturelle Si la nourriture est haute dans les arbres (facteur sélectif), les plus grands (cou et pattes) ont plus de chances de survivre.
1.Variation biologique Il existe dans une
population de girafes, diverses longueurs de cou et de pattes.
3. Succès reproducteur
Ils se reproduisent plus que les autres et
transmettent leurs gènes avantageux à leurs descendants. De génération en
génération, il y a SÉLECTION des plus grands.
4. Adaptation au milieu
Avec le temps, l’espèce s’adapte à son milieu en devenant de plus en
plus allongée.
Ce qui amène Darwin à penser que les espèces se modifient ?
1. Ses observations faites au cours de son voyage sur :
• Les adaptations.
• La biogéographie
• La paléontologie
• Les espèces endémiques.
2. La lecture du livre de Lyell alors qu’il était encore en voyage : Principes de géologie. Idée générale du livre : La géologie de la terre de même que sa flore et sa faune changent graduellement avec le temps.
3. La lecture du livre de Malthus : Essai sur les populations. Idée générale du livre : Toute population s'accroît plus vite que les
ressources du milieu (lutte pour la survie).
Départ et arrivée
5 semaines dans les îles Galápagos
Son voyage de « 5 ans » sur le Beagle. Il étudie la géologie des îles et des continents. Il collectionne les spécimens et les fossiles rencontrés.
Campbell : 479 (3eéd.) — Figure 22.5
1- Les adaptations. Il constate que les végétaux et les animaux sont adaptés à leurs milieux :
adaptations à la jungle, à la pampa argentine, à la …
« Les espèces qui
survivent ne sont pas les espèces les plus fortes, ni les plus intelligentes,
mais celles qui s'adaptent le mieux aux
changements.» Charles Darwin / 1809-1882
2- La biogéographie ou distribution
géographique des espèces. Il constate que les espèces
géographiquement proches se
ressemblent bien
plus que les espèces plus éloignées, tout habitat confondu.
Par exemple, les animaux et les végétaux vivant
dans les régions
tempérées de l'Amérique du Sud ressemblent plus à celles des régions
tropicales de ce
continent qu'à celles des espèces des régions
tempérées d'Europe.
Les observations qu’il fait durant son voyage
3- La paléontologie ou étude des formes fossiles. Il voit que les restes fossiles des espèces
éteintes
ressemblent aux espèces actuelles.
Exemples :
Un de ses fossiles (Amérique du
Sud ) présente une carapace et une forme semblables à celles du tatou actuel, si ce n'est qu'il devait être beaucoup plus grand.
Un fossile ressemble au paresseux.
Un autre fossile ressemble au fourmilier.
Serait-ce possible que les espèces ayant vécu autrefois dans la pampa soient les ancêtres des espèces actuelles ?
4- Les espèces endémiques (espèces strictes à une région donnée). Il
remarque que la plupart des espèces vivant sur les îles Galápagos ne se trouvent nulle part
ailleurs bien qu'elles ressemblent à celles vivant sur le continent sud-américain. …
Comme si l'archipel avait été colonisé par des plantes et des animaux qui
s'étaient écartés du continent puis
diversifiés dans les îles. …
13 grandes îles, 17 petites îles et
nombreux îlots nés d'éruptions
volcaniques (source)
Archipel des Galápagos (province de l'Équateur), à environ 960 Km à l’ouest de l’Amérique latine
Tortue géante
Iguane marine Otarie des Galápagos
Trois espèces
endémiques des îes Galápagos ( source)
1. Dès son retour, il étudie ses spécimens et commence à élaborer sa théorie.
2. À la même époque, d’autres scientifiques remettent en cause le catastrophisme et le fixisme.
3. Au début des années 1840, il formule les points principaux de sa théorie de l'évolution par la sélection naturelle mais il ne publie pas ses travaux.
4. En 1844 il rédige un essai sur l'origine des espèces mais il retarde sa publication car il en connaît le caractère
subversif. Les croyances de l’époque en la création divine d’un seul jet sont fortes. Il a peur des réactions.
5. En 1858, il reçoit le manuscrit d'Alfred Wallace qui formule la même théorie que lui. Darwin va-t-il perdre l'antériorité de sa découverte ?
6. Juillet 1858 : Lyell et l’un de ses collègues présentent des extraits de l'essai inédit de Darwin (de 1844) de même que le manuscrit de Wallace à la société linnéenne de Londres.
7. La plus grande part de la découverte revient à Darwin car sa théorie date de 15 ans avant celle de Wallace (en
preuve, ses carnets de voyage) et est étayée avec infiniment plus de détails.
8. 1858 : Publication officielle de la théorie (cosignée Darwin- Wallace).
9. 1859 : Publication du livre de Darwin « De l'origine des espèces par sélection naturelle ».
10.(10) plus tard, la plupart des biologistes adhèrent à la théorie de l'évolution.
Formulation de sa théorie et ses hésitations
Naturaliste anglais.
Même
cheminement que Darwin (voyage aux Indes
orientales et lecture des
mêmes livres).
Rédige en trois jours un
manuscrit dans lequel il présente la même théorie que Darwin.
Alfred Wallace ( sa biographie) (1823-1913)
Alfred Wallace : mêmes conclusions que DarwinSource
Philippines Vietnam
Thailande
Malaisie
L'archipel indonésien est une zone de transition
faunistiques et floristiques délimitée par la ligne Wallace à l’ouest et la ligne Weber à l’est. À l'ouest de cette ligne, la faune et la flore sont de caractère eurasien (éléphants,
rhinocéros, lémuriens) et à l'est elles sont de caractère australien (marsupiaux). (Source)
Tous
croyaient à l’évolution.
Tous
croyaient à l’adaptatio n des
organismes à leur
milieu comme
résultat de l’évolution.
Leur
mécanisme explicatif de
l’évolution était
différent.
Lamarck expliquait l'évolution par la transmission des caractères
acquis par l'usage ou le non usage.
Concept de l’évolution Non accepté Mécanisme Non accepté
Bilan du travail de Lamarck, Darwin et Wallace
Darwin et Wallace expliquaient
l’évolution par la sélection naturelle des individus les plus aptes dans
leur milieu.
Concept de l’évolution Accepté
Non accepté Mécanisme
Ce ne sont pas les individus mais les populations qui évoluent.
6. Subtilités de la sélection naturelle
Les unités de l’évolution sont les populations
Un exemple classique de sélection naturelle : le mélanisme industriel
Source
(UDL9_18_05.jpg)
Les phalènes, individuelle ment, n’ont pas évolué ; elles
n’étaient que mangées ou non par les oiseaux.
Avec le temps, la population est devenue « mélanique ».
Population
Groupe d'individus interféconds
appartenant à une espèce donnée et occupant une même zone géographique.
Jusqu’en 1848 (Angleterre), les arbres sont de couleur pâle à cause de la présence des lichens sur leur tronc. Tous les spécimens de papillons (ou presque) sont de forme pâle car c’est un bon camouflage.
Durant la révolution industrielle, les
arbres sont devenus sombres à cause de la suie et de la mort des lichens.
Les papillons pâles, devenus trop visibles, ont été mangés par les
oiseaux (facteur sélectif) tandis que les individus sombres, mieux
camouflés, ont survécu et ont transmis leurs gènes à leurs
descendants. Ainsi, la quantité de gènes mélaniques a augmenté
graduellement, dans la population, au cours des générations
successives.
La sélection naturelle peut s’inverser
Une bonne adaptation apparue suite à un facteur sélectif
peut devenir inutile voire nuisible si le milieu change car elle devient « inadaptée».
Un exemple classique d’inversion de sélection naturelle : le blanchiement des phalènes
Avec le temps, la population a repris sa forme claire, une forme plus
adaptée à son environnement.
Depuis la révolution industrielle, après 1848 (Angleterre), les arbres sont sombres et les spécimens de papillons sont presque tous de forme foncée.
Dans les années 1950, la Grande
Bretagne adopte une législation anti- pollution (the Clean Air Acts) qui a pour effet de réduire les émission de suie et de SO2. Les arbres sont redevenus pâles à cause de la réapparition des lichens. ( Source)
Les formes mélaniques, moins
adaptées, se sont fait manger plus que les autres tandis que les individus
pâles, mieux camouflés, ont survécu et ont transmis leurs gènes. La quantité de gènes «pâles» a repris le dessus, au cours des générations successives.
Source
(UDL9_18_05.jpg)
7. L’évolution via la sélection naturelle est encore à l’oeuvre
Développement d’insectes
résistants aux insecticides
De
«méchants insectes»
qui
détruisent les récoltes.
INSECTICIDE
Que va-t-il arriver à cet insecte ?
Touts morts sauf un qui a un gène qui lui permet de résister à l’insecticide.
8. L’évolution encore à l’œuvre aujourd’hui
Que va-t-il arriver à cette bactérie ?
Toutes mortes sauf
une qui a un gène qui lui permet de résister à l’antibiotique.
De
«méchantes bactéries»
qui nous rendent malades.
ANTIBIOTIQUE
Développement des bactéries résistantes aux antibiotiques
9. Les preuves de l'évolution
Faits qui tendent à démontrer que les organismes dérivent de formes
primitives (ascendance commune) A.L’homologie : ressemblance entre
les organismes à cause de leurs ancêtres communs
• Preuves anatomiques : anatomie comparée, organes vestigiaux, organismes mosaïques
• Preuves embryologiques
• Preuves moléculaires
• Homologies et taxinomie B. La biogéographie
C. Les archives géologiques
Trois types de preuves :
A-L’homologie :
les homologies anatomiques «anatomie comparée»
Humérus Radi Cubit us us
Les membres antérieurs des vertébrés sont sur le même plan.
Campbell : 486 (3eéd.) — Figure 22.14
Humain Chat Baleine Chauve-souris
Les petits organes régressifs laissent voir qu’ils ont déjà servi au cours de l’évolution mais qu’ils ne servent plus !
Les baleines ont des petits os inutiles dans la région de la hanche car leurs ancêtres avaient des pattes.
Source
A-L’homologie :
les homologies anatomiques «les organes vestigiaux»
Os de la hanche Os de la hanche
Les humains ont un coccyx car leurs ancêtres avaient une queue.
Les humains ont un repli semi-lunaire car leurs
ancêtres reptiliens ont une troisième paupière.
Des organes vestigiaux chez l’humain !
Les humains ont un appendice car leurs ancêtres avaient un
caecum empli de bactéries pour digérer la
cellulose (comme certains
herbivores actuels).
(Source)
Les organismes mosaïques ont des caractères
appartenant à divers
embranchements évolutifs.
L’ ORNITHORYNQUE présente des
caractères aviens (bec et pattes de canard, pond des
œufs, présence d’un cloaque) , reptiliens (pond des œufs,
présence d’un cloaque) et
mammaliens (poils et glandes
mammaires donc lait et allaitement).
Source
A-L’homologie :
les homologies anatomiques «les organismes mosaïques»
Source
Les embryons de vertébrés se ressemblent parce qu’ils ont une ascendance commune.
Tous les embryons des vertébrés ont des sacs branchiaux et une queue. Les sacs branchiaux sont à l’origine des trompes d'Eustache des
humains et des branchies des poissons.
Source
A-L’homologie : les homologies embryologiques
Sacs branchiaux
Tous les vertébrés ont de l’hémoglobine (Hb).
Elles se ressemblent d’autan plus que la distance évolutive est plus petite.
Les différences entre les molécules permettent d’apprécier la distance évolutive qui les sépare.
8, entre humain et singe 27, entre humain et souris
45, entre humain et
oiseau 125, entre
humain et lamproie 1 acide
aminé de différent dans les hémoglobin es
humaines (en
moyenne)
67, entre humain et
grenoui lle
A-L’homologie : les homologies moléculaires
«les meilleures preuves car elles sont
précises »
La classification du vivant
(taxinomie) donne une image miroir des homologies.
Campbell : 688 (3eéd.) — Figure 32.11
A- Les homologies et la taxinomie
Les homologies récentes sont situées dans les dernières ramifications de l’arbre de classification tandis que les homologies
anciennes sont à sa base.
Structures homologues Ont la même origine
évolutive mais pas nécessairemen t les mêmes fonctions (par évolution
divergente).
Structures analogues N’ont pas la même origine évolutive mais peuvent avoir les mêmes
fonctions (par évolution
convergente).
A- Les homologies et la taxinomie :
Les structures homologues reflètent les
liens évolutifs (phylogénie) mais pas les
structures analogues
S
S S
Leurs ailes sont des structures homologues ou analogues ?
Homologues
S
Analogues
Leurs feuilles modifiées sont des structures homologues ou analogues ?
Feuilles
colorées du Poinsettia
Épines du cactus
Feuilles
« mâchoires
» Feuilles
« sacs »
Source
Homologues
Ces organismes vivent sur sur les rivages rocheux des océans. Leur
organisation interne est profondément différente. (Source)
Leurs coquilles sont des structures homologues ou analogues ?
Analogues
Homologues ou analogues ?
Analogues
Homologues
Source
Source Cactus
«Africain»
Cactus « Américain»
Ils se ressemblent beaucoup avec leur tige charnue et leurs épines mais ils diffèrent
profondément dans leur organisation interne.
Structures homologues ou analogues ?
Source
Analogues
Un placentaire
volant Un marsupial volant
Ils se ressemblent beaucoup
mais leur mode de reproduction est profondément différent.
Homologues
Campbell, figure 34.3, p. 764, 2e éd.
« L’os jaune » de la mâchoire reptilienne s’intègre à l’oreille interne chez les
mammifères.
Les espèces d’une même région se ressemblent, même si elles se sont adaptées à d’autres habitats, car elles ont des ancêtres communs. Ces espèces peuvent, cependant,
ressembler à des espèces d’autres continents du fait de l’évolution convergente.
Les faunes de l'Amérique du Sud, de l'Afrique du Sud et de l'Australie ne sont pas composées des mêmes animaux parce qu’elles sont issues
d’espèces ancestrales différentes.
Les lémurs ne se retrouvent qu'à l’île Madagascar (Océan Indien).
Les marsupiaux se retrouvent en Australie.
Les singes
platyrrhiniens
sont en Amérique du Sud
B- La biogéographie.
La répartitiongéographique montre que les espèces évoluent à partir d’ancêtres communs.
Source
Les tortues des îles
Galápagos ont différents motifs de carapace.
Les îles Galápagos sont habitées de variétés distinctes de tortues géantes bien qu'elles se
ressemblent énormément car elles dérivent d’un ancêtre commun (issu du continent).
Un autre exemple de preuve biogéographique
Les fossiles sont les archives du vivant
conservées dans les couches géologiques
tandis que la paléontologie est la science qui étudie ces fossiles.
Fossiles et paléontologie
L’ordre chronologique des fossiles prouve l’évolution
L’ordre
chronologique des fossiles retrouvés dans les strates sédimentaires correspond au principe de
l'évolution dans lequel les espèces dérivent les unes des autres tout en se complexifiant.
Poissons Amphibie ns
Reptil es
Mammifères et oiseaux
Les plus anciens
fossiles connus sont des procaryotes
C- Les preuves paléontologiques
Les fossiles de transition, formes
intermédiaires « chaînons manquants»
prouvent l’évolution en reliant le présent au passéLes baleines dériveraient probablement de
mammifères herbivores (lignée des moutons, vache, chameau, porc, hippopotame, cerf…) ayant vécu sur la terre ferme il y a environ 55 millions d’années.
Les Basilosaurus ont conservé de leurs lointains ancêtres deux
minuscules pattes arrière qui leur permettaient de souder leurs longs corps pendant l'accouplement.
Les baleines actuelles n’ont pas de pattes arrières visibles à l’extérieur du corps.
Campbell : 488 (3eéd.) — Figure 22.18
Archeopteryx lithographica
Petit dinosaure carnivore de la taille d’un pigeon
Découvert dans une carrière calcaire, en Allemagne (1855)
Avait des plumes Vivait il y a 150 ma
Une recons titution
Les oiseaux dériveraient probablement de
petits dinosaures carnivores ayant vécu il y a environ 150 millions d’années.
Depuis 1996, des sortes de plumes fossilisées ont été retrouvées en Chine sur de petits
théropodes très bien conservés, dont deux dromaeosauridés : Sinornithosaurus «
lézard oiseau de Chine
» et Microraptor « petit voleur »
Sinornithosaurus fossil Vivait au crétacé supérieur Environ 70 ma
Sahelanthropus tchadensis Homme de Toumaï
Découvert le 19 juillet 2001
Toumaï vivait au bords du lac Tchad dans un
environnement mixte ( marécages, savane, zones boisées et prairies). Aujourd'hui la région (Djourab) est un désert ou les anciennes couches de sédiments sont mises à nue par le vent. De nombreux animaux ont été retrouvés dans des couches géologiquement contemporaines de Toumaï : poissons-tigres, crocodiliens, hippopotames ...
Les plus vieux hominidés auraient 7 ma ?? Extrait de cet excellent site :
http://www.hominid es.com
1.15 à 1.25m Poids : 23 - 35 kg
Bonobo Chimpanzé
Gorille
Orang-outan
À l’époque Éocène (54-34 ma), l’ancêtre du cheval était gros comme un renard et prenait appui sur quatre doigts.
Depuis 2 ma, le cheval est gros
comme un orignal et prend appui sur un seul doigt.
Les lignées généalogiques de fossiles prouvent l’évolution
Source
Horse Evolution
34-24 ma
Hyracotherium
Campbell : 523 (2eéd.) — Figure 24.24
2 pieds 15 lbs, -50 ma,
Amérique du Nord,
Herbivore
54-34 ma 24-5.3 Ma 5.3-2.5 Ma
Miohippus 2.5-0.01 Ma
10,000 ans
10. La formation des fossiles et leur datation
Formation d’un
fossileL'organisme (ou son empreinte) doit être recouvert d'un matériau favorable à sa conservation : sable, limon, cendres
volcaniques, glace, résine, milieu acide des tourbières…
Un extrait d'un diaporama de l'université Laval
Un dinosaure meurt sur le bord d'un
cours d'eau.
The Virtual Fossil Museum
Une crue saisonnière
submerge la carcasse qui est rapidement recouverte de sédiments entraînés par les eaux.
La chair se décompose ne laissant que le
squelette.
Lentement, au cours de
millions d'années, la matière osseuse est remplacée par des minéraux dissous dans le sol. Le squelette se
minéralise.
L'érosion peut
éventuelleme nt exposer le squelette
minéralisé.
Fossiles minéralisés et fossiles organiques
Fossiles les plus abondants car ils contiennent des parties dures qui persistent très longtemps comme les os et les dents de vertébrés ou les coquilles d'invertébrés
Fossiles minéralisés
Fossiles rares car les tissus organiques se dégradent rapidement
Fossiles organiques
Scorpio n dans une goutte de
résine durcie et
devenu e de l’ambre .
Campbell : 528
(2eéd.) — Figure 25.1
Fossiles minéralisés ou organiques ?
Dents de T- Rex
Homme de
Tollund Environ 220 av.
J.-C.
Retrouvé dans des tourbière s acides.
Source
Oeufs de
dinosa ure
Source
Organiques
Organiques Minéralisés
Minéralisés
Arbre
pétrifié (sa matière
organique a été
remplacée par des sels minéraux le rendant dur comme de la pierre).
Campbell : 528 (2eéd.)
— Figure 25.1
Mammouths vieux de 20 000 ans,
bisons et autres
mammifères retrouvés dans la glace.
(Mammout h Jarkov ; 1997)
Source
Minéralisés Organiques
Traces de dinosaures
Campbell : 528 (2eéd.) — Figure 25.1
Minéralisés
Cette feuille de - 40 ma.
Organiques
Moulage de Brachiopodes Les organismes enfouis peuvent se décomposer et laisser des moules qui se remplissent des minéraux dissous dans l'eau. Les moulages qui se forment sont des répliques des organismes en question.
Minéralisés
Os de
dinosaure retrouvé dans des roches
sédimentair es au
Colorado.
Campbell : 528 (2eéd.) — Figure 25.1
Minéralisés
Les archives géologiques sont incomplètes pour plusieurs raisons
1.L’organisme doit mourir dans des conditions favorables à sa
fossilisation.
2.La strate contenant le fossile doit échapper aux mouvements
géologiques.
3.Un processus d’érosion doit ramener le fossile à la surface.
4.Le fossile doit être découvert.
Geological Time
Site du musée des fossiles
Ce fossile, plus récent, est de
l’époque ???
Ce fossile, plus ancien, est de l’époque ???
La datation relative d’un fossile consiste à
déterminer son âge approximatif en observant la strate sédimentaire dans laquelle il se trouve.
Notions de bases sur les radio-isotopes
Un radio-isotope se désintègre à un rythme constant.
La demi vie d’un radio isotope est le temps qu’il faut pour désintégrer la moitié de sa quantité initiale en une autre substance.
Les radio-isotopes à longues demi vie
permettent de dater les fossiles les plus vieux.
Phosphore 32 Tritium
Carbone 14 Potassium 40 Uranium 238
14,3 jours 12,3 ans 5 600 ans
1,3 milliards d’années 10 milliards d’années
14 C Demi-vie de quelques radio-isotopes :
La datation absolue d’un fossile consiste à
déterminer son âge en utilisant une méthode basée sur la désintégration de radio-isotopes.
