Dérive et sélection expliquent l’évolution génétique des populations On cherche à comprendre comment les allèles évoluent dans les populations…
1. Devenir des allèles neutres
Un allèle neutre est allèle qui ne confère ni avantage, ni désavantage aux individus, les caractères qu’ils codent n’influent ni la survie, ni la reproduction des individus
On réalise une modélisation mathématique :
• Les billes représentent des individus,
• Les couleurs, les différentes expressions du caractère
« couleur » : 6 allèles différents pour le gène
• A chaque génération, la
reproduction se fait au hasard et on tire au sort (DE) le nombre de descendants de chaque individu
Les résultats
Certains allèles ont disparu : rouge, vert Puis jaune et violet dès la 2° génération
Puis la fréquence des allèles gris et bleu ont évolué de façon aléoatoire à chaque génération.
A la 12° génération les individus sont bleus à 55% et gris à 45%
Si on refait la modélisation on obtient des résultats différents à chaque fois : c’est le hasard qui préside au devenir des allèles neutres : on parle de DERIVE GENETIQUE
F Exercice 1 page 112, des drosophiles diffèrent par un caractère (taille des ailes) dans un environnement qui ne désavantage aucun phénotype, ailes ou pas, capacité à voler ou pas, les drosophiles peuvent se nourrir, survivre et se reproduire. La taille des ailes est, dans cet environnement, un caractère neutre, l’évolution dans les élevages se fait au hasard
F http://beaussier.mayans.free.fr/spip.php?article1310 Disparition des
allèles vert, rouge, jaune, violet
Perte de la diversité, les populations sont moins diversifiées : gris et bleu
F Un allèle neutre est un allèle qui, dans un environnement donné n’a aucun avantage ni désavantage. Ils ne favorisent ni ne défavorisent la reproduction et/ou la survie
Résultats de plusieurs simulations réalisées sur un allèle neutre avec 2 effectifs différents de la population 20 ou 5000 individus
Cet allèle étant neutre c’est uniquement LE HASARD qui influe l’évolution de cet allèle.
Plus l’effectif de la population sera faible plus le risque que la diversité allélique diminue est grande (effet de consanguinité), cela fait courir des risques à la population
Exemple des lions du Ngorongoro
La perte de diversité des lions isolés (une centaine) les a rendu sensibles à l’infection, il ne restait qu’une dizaine d’individus… des allèles ont disparus : c, s, tandis que m et a sont devenus majoritaires.
La perte de diversité allélique fragilise les populations.
http://beaussier.mayans.free.fr/spip.php?article1310 F La dérive génétique est un mécanisme évolutif qui agit sur les allèles neutres et entraîne la variation de leurs fréquences AU HASARD
Mais qu’en est-il des allèles SELECTIFS : qui confèrent un avantage ou un désavantage … F Doc 1 page 96, Si on réalise un élevage de drosophiles mais cette fois si en favorisant les drosophiles possédant des ailes développées, pouvant atteindre la nourriture, on voit que les mouches avec des ailes atrophiées diminuent progressivement dans tous les élevage, l’évolution ne se fait plus au hasard.
2. Devenir des allèles sélectifs Étudions un exemple théorique
Le caractère couleur est neutre, il n’apporte ni avantage, ni désavantage, il évolue au hasard : dérive génétique mais…
Le caractère poils est sélectif : lorsque l’environnement change, lorsque la température diminue, les individus à poils longs sont avantagés, ils survivent, se reproduisent, transmettent leurs allèles qui augmente dans la population : c’est la sélection naturelle
F Un allèle sélectif est un allèle qui est soumis à la pression de l’environnement, il est soit avantageux (il augmente la survie et/ou la reproduction) ou désavantageux il augmente la mortalité et/ou réduit les chances de reproduction d’un individu.
Le caractère positif ou négatif d’un allèle dépend totalement de l’environnement.
On voit que la fréquence des 2 phénotypes est différente en fonction des
environnements :
Clair majoritaire en savane Sombre majoritaire en forêt
http://beaussier.mayans.free.fr/spip.php?article1310
Les léopards sont d’excellents coureurs mais sur de courtes distances, ils ont besoin de s’approcher au plus près de leur proie pour chasser efficacement
Le couleur caractère est sélectif : en fonction de l’environnement, c’est le caractère le plus avantageux, le mieux adapté qui est sélectionné.
La théorie de la sélection naturelle est énoncée par Charles Darwin en 1860 dans son ouvrage : « l’origine des espèces ». Il fonde sa théorie sur ses observations, réalisées au cours de son tour du monde sur le Beagle.
Notamment son escale aux Galápagos, un archipel situé au large du Pérou, lui fournit la matière à son hypothèse.
19 îles, présentant chacune un environnement, des ressources alimentaires différentes, et peuplées d’une faune et d’une flore d’une grande diversité.
Il étudie entre autres les pinsons : 14 espèces différentes, avec des phénotypes très différents
Ile 1 Île 2 Île 3
Ressource
alimentaire Graines dures Chair et fleurs de cactus insectes Pinsons
(bec) Gros bec Bec long et robuste Bec petit et fin
Darwin fait le lien entre la forme du bec et la nature des ressources alimentaires : chaque espèce possède un bec dont la taille et la forme est parfaitement adaptée à la ressource alimentaire disponible.
Les individus possédant le caractère le plus avantageux, le bec le mieux adapté aux ressources ont mieux survécu, se sont reproduits, ont transmis leurs allèles dont la fréquence a augmenté dans la population : tous les individus présentent le même bec.
Cette hypothèse est vérifiée sur un temps très court au cours des années 70 aux Galápagos : une sécheresse sévit et modifie la nature des ressources :
Date 06 1976 05 1977 06 1978 Grâce à l’analyse des documents :
Pendant la sécheresse, les graines sont devenues plus rares et plus dures, parallèlement les pinsons ont subi une forte mortalité et la taille du bec a augmenté chez les survivants.
On voit que c’est la nature des graines qui détermine la taille du bec, et ce à une petite échelle de temps
http://beaussier.mayans.free.fr/spip.php?article1310 Taille de la
population 1200 500 400 Taille du bec 1,5 2,5 5,5 Abondance
des graines 3 12 5
Dureté des
graines 5 3,5 2
Nous en savons plus que Darwin : On a identifié le gène qui code pour la taille du bec : BMP4
Plus le gène BMP4 s’exprime, plus la taille du bec est importante.
Dans une population initiale, la taille du bec peut être très variable en fonction de l’allèle possédé par les individus, Mais lorsque l’environnement change et que les graines durcissent, ce sont ceux qui possèdent l’allèle le plus
avantageux, celui qui entraîne la plus grande expression du gène BMP4 qui sont sélectionnés, survivent se
reproduisent transmettent cet allèle qui devient majoritaire : la taille du bec augmente dans la population.
BILAN :
Dans une population les individus sont TOUS génétiquement différents, ils possèdent des allèles différents (génotypes différents) et présentent donc des phénotypes différents. Les individus qui, dans un milieu donné, produisent plus de descendants au cours de leur vie contribuent plus à la transmission des allèles à la génération suivante.
• Par hasard, certains allèles sont plus transmis à la génération suivante que d’autres : ainsi, la dérive génétique est la modification aléatoire de la fréquence des allèles (ou fréquence
allélique) dans une population au cours des générations.
La dérive génétique affecte toutes les populations, mais elle est plus rapide dans les petites populations.
La dérive génétique, due au seul hasard, agit sur les allèles neutres
• Dans un environnement donné, la sélection naturelle favorise les phénotypes les plus performants (survie plus importante ou reproduction plus efficace) dans un milieu donné et indirectement les allèles responsables de ces phénotypes, qui deviennent majoritaires dans la population
La sélection naturelle agit sur les allèles sélectifs : avantageux ou désavantageux selon le milieu
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• La sélection naturelle résulte de la pression du milieu de vie et des interactions entre les organismes : la survie des individus va dépendre
- De phénomènes de compétition, pour les ressources alimentaires, l’habitat…
- Du succès reproducteur
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