Championnat du monde des Paramécies : Corrigé
1. “Tracez les courbes”
J’ai fait ça rapidement avec Gnuplot; le lissage de la courbe par une fonction dite « de Bé- ziers » n’est pas tout à fait satisfaisant
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20
effectifs des P. caudatum
jours Paramecium caudatum seules
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20
effectifs des P. caudatum
jours Paramecium caudatum seules
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia
jours Paramecium aurelia seules
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia
jours Paramecium aurelia seules
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia et caudatum
jours Paramecium aurelia et caudatum
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia et caudatum
jours Paramecium aurelia et caudatum
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia et caudatum
jours Paramecium aurelia et caudatum
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia et caudatum
jours Paramecium aurelia et caudatum
2. “Expliquez l’allure des courbes obtenues” ou “Décrivez et comparez les croissances des deux populations ; Proposez une interprétation aux faits expérimentaux observés”.
Les deux courbes correspondant aux paramécies seules ont des profils similaires : elles commencent par une croissancede plus en plus rapidede la population, puis une crois- sance linéaire et enfin un état d’équilibre où la population atteint une stabilité des effectifs. Ceci signifie que la variation de population (c’est-à-dire la mortalité et/ou la natalité) dépend de la densité. Une des ressources du milieu – peut-être la nourriture – doit être un facteur limitant de la population.
Par anticipation sur le cours de maths : le début de la courbe est une exponentielle positive, de la famille de n = et, où n est le nombre d’individus et t est le temps.
L’ensemble du problème correspond à une équation différentielle telle que
dn
dt =rn(1− n K) où r et K sont des constantes positives appartenant à R
Un des arguments se trouve dans les données du bas de la page :
Les populations se maintiennent à un niveau qui est à peu près fonction de la quantité de nourriture disponible.
Les courbes des deux populations élevées ensemble montrent que lesParamecium cau- datumdisparaissent au bout de quelques jours, laissant toute la place auxParamecium aurelia. Sachant queP. aurelia n’est pas un prédateur, on suppose que les deux para- mécies sont entrées en concurrence d’une façon ou d’une autre. Au vu des données, on peut envisager que la compétition concerne les ressources alimentaires.
3. “De quels exemples étudiés dans ce chapitre pouvez vous rapprocher ce modèle expéri- mental simple ?” Qu’auriez-vous répondu ?
Deux espèces deSitelles qui vivent à proximité de la Turquie entrent en concurrence pour les insectes qui vivent dans l’écorce. L’exemple est un peu différent, puisqu’elle cohabitent.
4. “Comment précisément agit une espèce sur l’autre” ?
La fin du texte amène à envisager que la nourriture n’est pas le moyen d’action direct : en effet, on peut lire que
P. caudatumest sensible aux produits de métabolisme qui s’accumulent dans le tube.
Sa disparition serait donc explicable par un empoisonnement dû aux toxines libérées parParamecium aurelia. La suite du texte confirme cete hypothèse :
En milieu renouvelé, on assiste au résultat inverse. (C’est-à-dire que c’estParamecium aureliaqui disparait etP. caudatumqui « l’emporte ».
5. La question du Bordas laisse entendre que cette expérience est une réplique, une modé- lisation d’autres phénomènes se déroulant à une autre échelle. Vous argumenterez pour montrer les fondements de cette analogie ainsi que ses limites.
Ce phénomène est une illustration de ce que Darwin a nommé la « sélection natu- relle ». Ceci permet également d’argumenter la notion de « plus apte » dans les textes de Darwin. Cette notion est une notionrelative qui dépend du milieu.
6. Ces compléments de l’expérience de Gause renforcent-ils ou édulcorent-ils le propos du Bordas : cette expérience est elle une bonne modélisation de phénomènes réels de l’Évolution biologique et de la sélection naturelle ?
Non seulement cette expérience montre comment les populations entrent en concur- rence, mais également comment elles peuvent aussi cohabiter.
La même expérience conduite avec P. caudatum et P. bursaria donne un résultat encore différent : les deux espèces cohabitent,P. caudatumnageant en eau libre tandis queP. bursariase tient collé au fond et aux parois.
Cette cohabitation est possible parce que les deux espèces utilisent deux « niches éco- logiques » différentes et ne sont donc pas vraiment en concurrence.
Attention : les mots évolueret évolutionsont des « mots réservés ». Ils ne peuvent être uti- lisés que pour parler de la Théorie de l’Évolution (ou néo-darwinisme) à l’exclusion de tout autre chose. Pour dire que ça change, que ça se déplace, etc. utilisez d’autres mots.
Dans les colonnes du tableau, on a noté P. aur. par manque de place. Dans un texte scientifi- que, le maximum autorisé est de mettre l’initiale du genre, comme ceci :P. aurelia (majuscule au nom de genre, minuscule au nom d’espèce).
O O
O
On m’a dit que n = 2, donc je respecte ça dans mes schémas, pour bien montrer que j’ai compris ce que ça signifie. Donc je dessine 2 paires de chromosomes.
Les huîtres triploïdes
La méiose bloquée par la cytochalasine B.
La méiose se déroule normalement : appariement des chromosomes homologues, réduction
chromatiques, formation de deux cellules ànchromosomes bichromatidiens, début de la se- conde division (qui est une mitose haploïde). Au moment de la séparation des deux cellules, contenant chacun un chromosome monochromatidien, la séparation ne s’effectue pas et la cellule qui resulte est donc un gamète à2n
La méiose chez une cellule tétraploïde
La cellule de départ contient deux jeux de chromosomes (puisque n = 2) et chaque jeu contient 4 chromosomes puisque la cellule est tétraploïde ; ce qu’on peut encore écrire sous la forme4n= 8.
Les chromosomes sont appariés. On peut se demander comment se forment les paires. On peut envisager que deux parmi les 4 constituent la première paire et les deux autres la se- conde paire.
Les chromosomes sont rangés dans le plan équatorial
Lors de la première division, on observe la réduction chromatique.
On obtient maintenant des gamètes qui ne contiennent que la moitié des chromosomes de départ (soit deux courts et deux longs). Ce sont des gamètes où2n= 4
Le brassage interchromosomique.
Lors de la méiose, chaque chromosome d’une paire se retrouve dans une des deux cellules filles issues de la première division. Sin= 2, on peut symboliser la cellule diploïde de départ sous la forme ABcdoù les majuscules représentent une paire de chromosomes et les minuscules une autre. On voit que les gamètes formés peuvent êtreAcet le gamète complémentaireBd ou bien Ad et Bc. Soit 22 gamètes différents. Nous avons d’ailleurs appris que la formule générale est G= 2n où Gest le nombre de gamètes différents et n le nombre de paires de chromosomes, qui est une caractéristique de l’espèce.
La méiose en présence de cytochalasine B est peu modifiée ; seule, la télophase II est man- quante, de telle sorte que les deux chromosomes (monochromatidiens identiques issus du chromosome bichromatidien) restent groupés. On obtient donc un gamète diploïde homo- zygote pour tous ses gènes. Le nombre de gamètes possiblesG est le même que lors d’une méiose normale.
Une cellule tétraploïde peut être symbolisée parABCDef ghoù les majuscules représentent un « quartet » de chromosomes et les minuscules un autre. Les gamètes formés sont diploïdes, c’est-à-dire de la formeXY wz. Il faut donc choisir deux grands chromosomes parmi 4 ; ce qui correspond à la formule des combinaisonsC42 qui vaut6. Le même raisonnement s’applique aux petits chromosomes ; il y a donc36gamètes distincts possibles. On peut remarquer qu’une cellule normale à 8 chromosomes (soit 2n = 8 et donc n = 4) ne produit que 24 gamètes différents, soit seulement16.
O O
O
Complément 1Ce que signifienquand on parle des chromosomes.
D’une part, on cherche à parler du nombre des chromosomes dans une cellule. Notons ce nombreX (j’ai choisi ce signe non pas pour x mais pourχ majuscule, la lettre grecque chi commechromosome). On peut donc dire d’une cellule qu’elle contient X chromosomes.
Lors de la méiose, le nombre de chromosomes de la cellule de départ est divisé par 2, c’est- à-dire que la cellule haploïde résultant de la méiose en contientX/2. Autrement dit,X est un nombre pair. Et donc mathématiquement, on écritX = 2noùn∈N. On écrit alors 2n comme synonyme de diploïde.
Par ailleurs le nombrenest caractéristique de l’espèce. Ainsi, on écrira que chez Droso- phila melanogaster n = 4. Joignant les deux écritures, on écrit « une cellule où 2n = 8», manifestant ainsi que c’est une cellule diploïde deDrosophila.
Complément 2 Tracer une courbe.
Il faut bien sûr mettre les points à la bonne place. Mais surtout comprendre ce que signifie la courbe commemodélisation de données expérimentales. Il n’est donc pas légitime de faire zigzaguer une courbe entre des points entachés de beaucoup d’incertitude :
0 20 40 60 80 100 120
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia
jours Paramecium aurelia seules
0 20 40 60 80 100 120
0 5 10 15 20
effectifs des P. aurelia
jours Paramecium aurelia seules
