Term spé SVT. Test 13. Génétique. Évolution et spéciation.

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Terminale spé SVTTest 13 de connaissancesGénétique Évolution et spéciation

Une question affichée, pas de QCM. Faites afficher la réponse pour comparer avec la vôtre. Pas de compteur, l'objectif étant simplement de faire l'état de vos connaissances.

33 questions

By ProfSVT71

START

Question 1

Question 2

Question 7

Question 3

Question 4

Question 5

Question 6

Question 8

Question 9

Question 10

Question 11

Question 12

Question 13

Question 14

Question 15

Question 16

Question 17

Question 18

Question 21

Sommaire

Question 19

Question 22

Question 20

Question 23

Question 24

Question 25

Question 26

Question 28

Question 27

Question 29

Question 30

Question 31

Question 32

Question 33

sommaire

QUESTION 1

Quels sont les deux grands mécanismes évolutifs impliqués dans le changement des fréquences alléliques ?

Réponse

La sélection naturelle et la dérive génétique.

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QUESTION 2

Réponse

Comment définir la sélection naturelle ?

On définit la sélection naturelle comme le mécanisme qui fait que les individus d’une espèce présentant les caractères les plus avantageux pour survivre dans un environnement seront ceux qui vont plus facilement se reproduire. Ils vont peu à peu représenter la majorité de la population et donc modifier les caractères de l'espèce. Il existe plusieurs mécanismes de sélection naturelle.

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QUESTION 3

Quels sont les différents mécanismes de sélection naturelle qui existent ?

Réponse

La sélection zygotique, la sélection sexuelle et la sélection par la prédation.

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Réponse

Dans quel cas la sélection zygotique intervient-elle ?

QUESTION 4

Tous les zygotes formés lors de la fécondation, c'est-à-dire les cellules-œufs à l’origine des individus, sont censés avoir la même espérance de vie pour le gène considéré. La sélection zygotique s'observe dans le cas de certaines maladies autosomales récessives : les individus atteints n’atteignent pas l’âge de la reproduction et ne transmettent ainsi pas leurs allèles. La condition n° 5 du modèle de Hardy-Weinberg n'est pas respectée et les fréquences des allèles changeront d'une génération à une autre.

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QUESTION 5

Donnez un exemple de maladie génétique responsable d'une sélection zygotique.

Réponse

La mucoviscidose : l’espérance de vie des personnes atteintes de mucoviscidose était de 9 ans en 1960, de 25 ans pour celles nées dans les années 1990 et pour celles nées après 2000, elle peut atteindre 40 ans selon les traitements appliqués avec une médiane à 25 ans.

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QUESTION 6

Concernant la mucoviscidose, une étude épidémiologique génétique indique que sur une population de 54 900 français, 4 sont malades et 1 639 sont porteurs sains. On notera l’allèle codant pour une protéine normale « CFTR » et l’allèle codant pour une protéine non fonctionnelle « cftr ». L’allèle « cftr » est récessif.Quelles sont les fréquences mesurées pour chaque génotype ?

Réponse

L'étude épidémiologique génétique indique que sur une population de 54 900 français, 4 sont malades et 1 639 sont porteurs sains. On notera l’allèle codant pour une protéine normale « CFTR » et l’allèle codant pour une protéine non fonctionnelle « cftr ». L’allèle « cftr » est récessif. À partir des études épidémiologiques génétiques, on peut établir les fréquences mesurées dans la population : - u, la fréquence mesurée du génotype homozygote dominant (CFTR// CFTR), soit (54 900 - 4 - 1 639) / 54 900 = 53 257/54 900 - v, la fréquence mesurée du génotype hétérozygote (CFTR //cftr) soit 1 639 / 54 900 - w, la fréquence mesurée du génotype homozygote récessif (cftr // cftr) soit 4 / 54 900

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QUESTION 7

Réponse

Soit p la fréquence de l'allèle dominant CFTR qui se retrouve chez les homozygotes dominants et les hétérozygotes.Soit q la fréquence de l'allèle récessif cftr qui se retrouve chez les homozygotes récessifs et les hétérozygotes.On a :p= u + v/2 = 53 257/54 900 + 1 639/(54 900x2) = 0.985 comme p + q = 1 alors q = 1 – p = 1 – 0.985 = 0.015

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QUESTION 8

Soit p la fréquence de l'allèle dominant CFTR qui se retrouve chez les homozygotes dominants et les hétérozygotes avec p = 0.985Soit q la fréquence de l'allèle récessif cftr qui se retrouve chez les homozygotes récessifs et les hétérozygotes avec q =0.015Calculez les fréquences théoriques des génotypes de la descendance de cette population.

Réponse

Soit p la fréquence de l'allèle dominant CFTR qui se retrouve chez les homozygotes dominants et les hétérozygotes avec p = 0.985Soit q la fréquence de l'allèle récessif cftr qui se retrouve chez les homozygotes récessifs et les hétérozygotes avec q =0.015- probabilité d’apparition d’un homozygote dominant : p2 = 0.9852 = 0.970225 - probabilité d’apparition d’un hétérozygote : 2pq = 2 x 0.985 x 0.015 = 0.029550 - probabilité d’apparition d’un homozygote récessif : q2 = 0.0152= 0.000225

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QUESTION 9

Concernant la mucoviscidose, on a :- u, la fréquence mesurée du génotype homozygote dominant (CFTR// CFTR), soit (54 900 - 4 - 1 639) / 54 900 = 53 257/54 900 - v, la fréquence mesurée du génotype hétérozygote (CFTR //cftr) soit 1 639 / 54 900- w, la fréquence mesurée du génotype homozygote récessif (cftr // cftr) soit 4 / 54 900- probabilité d’apparition d’un homozygote dominant : p2 = 0.9852 = 0.970225- probabilité d’apparition d’un hétérozygote : 2pq = 2 x 0.985 x 0.015 = 0.029550- probabilité d’apparition d’un homozygote récessif : q2 = 0.0152= 0.000225Comparez les fréquences mesurées dans la population avec les fréquences théoriques attendues dans la descendance.

Réponse

Concernant la mucoviscidose, on a :- pour le génotype homozygote dominant : u = (54 900-4-1 639)/54 900 = 53 257/54 900 = 0.970073 probabilité d’apparition d’un homozygote dominant : p2 = 0.9852 = 0.970225 les 2 valeurs sont très proches - pour le génotype hétérozygote : v = 1 639/54 900 = 0.029854 probabilité d’apparition d’un hétérozygote : 2pq = 2 x 0.985 x 0.015 = 0.029550 les 2 valeurs sont très proches - pour le génotype homozygote récessif : w = 4/54900 = 0.000073 probabilité d’apparition d’un homozygote récessif : q2 = 0.0152= 0.000225 La fréquence mesurée est nettement inférieure à la fréquence théorique attendue. Cela s’explique par la diminution de l’espérance de vie des individus atteints et ainsi une diminution de la transmission des allèles récessifs au sein de la population.

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QUESTION 10

Quelles sont les conséquences de la sélection sexuelle dans les populations?

Réponse

Quand la sélection du partenaire dépend d’un caractère sexuel variant, alors la fréquence de transmission des allèles est modifiée. Si certains mâles présentent un caractère peu attractif, ils se reproduiront moins et transmettront ainsi moins bien leurs allèles. La condition n° 6 du modèle de Hardy-Weinberg n'est pas respectée.

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QUESTION 11

Observez cet oiseau, l'Euplecte à longue queue. Ce passereau, commun en Afrique, subit de grandes transformations en période de reproduction. De couleur beige striée de brun et de noir une grande partie de l’année, le mâle devient entièrement noir à l’exception d’une tâche rouge à l’épaule. Les plumes de sa queue tombent pour laisser place à des plumes ayant jusqu’à deux fois la longueur de son corps. Cette longueur des plumes est contrôlée génétiquement. Il a été répertorié deux allèles conférant des tailles de plumes de queue différentes (longues ou courtes). Ce caractère, s’il présente un handicap pour le vol comme chez le paon, est un avantage sélectif. En effet, les femelles seront d’autant plus attirées par un mâle que les plumes de sa queue sont longues.Quel impact ce caractère va-t-il avoir sur la dynamique des allèles ?

Réponse

Long-tailed Widowbird (Euplectes progne) male .... (46718360972).jpg, par Bernard DUPONT from France, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-2.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Long-tailed_Widowbird_(Euplectes_progne)_male_...._(46718360972).jpg?uselang=fr

On peut supposer que dans toute population, en raison de l’attraction des femelles pour les mâles ayant les plumes de queue les plus longues, l’allèle « longue queue » se transmettra plus facilement que l’allèle « courte queue », modifiant ainsi sa fréquence au fur et à mesure des générations.

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QUESTION 12

Quelle expérience pourrait-on faire pour vérifier votre hypothèse ?

Réponse

Pour vérifier l'hypothèse indiquant que dans toute population, en raison de l’attraction des femelles pour les mâles ayant les plumes de queue les plus longues, l’allèle « longue queue » se transmettra plus facilement que l’allèle « courte queue », modifiant ainsi sa fréquence au fur et à mesure des générations, il faudrait modifier volontairement la longueur des plumes de quelques mâles d'une population et vérifier le nombre de nids actifs. Si effectivement les mâles aux plumes les plus longues se reproduisent plus, l'allèle "longue queue" va devenir prédominant dans la population.

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QUESTION 13

Pour vérifier le rôle de la longueur des plumes dans l’attraction sexuelle, les ornithologues ont sectionné les plumes des queues des mâles de la population A et les ont collées aux plumes des queues des mâles de la population C. Ils ont laissé la période de reproduction s’effectuer et ont comptabilisé les nids actifs. Voici les résultats. Qu'en concluez-vous ?

Réponse

Graphique indiquant le nombre de nids actifs pour trois populations d’Euplectes :

©RS.2020 Image oiseaux : birds-311856, Image par Clker-Free-Vector-Images de Pixabay , https://pixabay.com/fr/vectors/oiseaux-gazouillis-l-amour-311856/

Graphique indiquant le nombre de nids actifs pour trois populations d’Euplectes après avoir rallongé artificiellement les plumes des queues des mâles de la population C :

La population ayant les mâles possédant les plumes de queue rallongées artificiellement présentent un nombre de nids actif plus important que celle dont les mâles ont les plumes raccourcies.On peut donc dire que dans toute population, en raison de l’attraction des femelles pour les mâles ayant les plumes de queue les plus longues, l’allèle « longue queue » se transmettra plus facilement que l’allèle « courte queue », modifiant ainsi sa fréquence au fur et à mesure des générations.

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QUESTION 14

Quelles sont les conséquences de la sélection par la prédation dans l'équilibre des populations ?

Réponse

La condition n° 3 dit que pour que l’équilibre de Hardy Weinberg soit atteint il ne doit pas y avoir de mutation dans la population car celle-ci modifie un caractère perturbant ainsi la relation existante entre l’être vivant et son biotope, comme la relation prédateur-proie. Peuvent alors s’en suivre une sélection des individus et donc une perturbation de l’équilibre.

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QUESTION 15

Donnez un exemple de sélection par la prédation.

Réponse

La phalène du bouleau a présenté une mutation à l'origine d'une forme de papillon de couleur noire bien visible sur les troncs des bouleaux. Couplé à ce phénomène de mutation, l'apparition de la pollution suite à la révolution industrielle en Angleterre a favorisé la multiplication des individus noirs. Ces derniers se cachaient par mimétisme sur les troncs couverts de suie et échappaient ainsi aux oiseaux prédateurs, au détriment des formes claires majoritaires avant la révolution industrielle.

Biston betularia couple.JPG, par Sigavia wikimedia commons, CC-BY-SA-4.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biston_betularia_couple.JPG

Forme typica claire et Carbonaria sombre

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QUESTION 16

Quelle est la définition de "population" ?

Réponse

Une population est un ensemble d’individus de la même espèce vivant à proximité les uns des autres, se reproduisant plus fréquemment entre eux qu’avec ceux d’autres populations.

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QUESTION 17

Qu'est-ce que la dérive génétique ?

Réponse

La dérive génétique correspond à une modification de la fréquence d'un allèle et donc d’un génotype au sein d'une population, indépendamment des mutations ou de la sélection naturelle.

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QUESTION 18

En quoi un évènement décimateur peut-il provoquer une dérive génétique ?

Réponse

Un évènement décimateur brutal provoque la disparition brutale d'un grand nombre d'individus. Une dérive génétique s'observe alors en raison de la baisse brutale du nombre d’individus, baisse qui est à l’origine d’une diminution de la diversité génétique.

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QUESTION 19

Quels exemples d'évènements décimateurs pouvez-vous donner ?

Réponse

Une épidémie, un aléa métérologique ou encore une météorite et son impact climatique (disparition des dinosaures et diversification des mammifères).

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QUESTION 20

En quoi une sélection naturelle peut-elle provoquer une dérive génétique ?

Réponse

Au fur et à mesure de l’avancée des générations, seuls les individus ayant pu survivre se sont reproduits ce qui modifie la proportion des allèles (billes de couleur) dans la population.

Source : Population bottleneck.jpg, par Professor marginalia, via Wikimedia commons CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Population_bottleneck.jpg

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QUESTION 21

Qu'est-ce qu'un effet fondateur ?

Réponse

On parle d'effet fondateur lorsqu'un nombre réduit d'individus se sépare d'une population plus vaste, pour aller coloniser une île ou un nouveau milieu. Ces individus ne vont « emporter » qu'un échantillon d'allèles du pool d'allèles de la population mère, et ce, de manière que l'on suppose aléatoire. La nouvelle population peut donc présenter des fréquences génotypiques fort différentes de la population initiale.

664px-Founder_effect.svg, Founder_effect.png: User:Qz10 derivative work: Zerodamage, domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Founder_effect.svg

Individualisation de 3 groupes d'individus réalisant une migration en vue de s'installer et de fonder leur propre groupe. La diversité allélique n'étant pas la même dans ces trois groupes, on peut affirmer qu'avec le temps, une dérive génétique s'effectuera.

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QUESTION 22

En raison de la dérive génétique, comment varie la représentativité des allèles d'une population issue d'un effet fondateur ?

Réponse

Lorsqu'un nombre réduit d'individus se sépare d'une population plus vaste, pour aller coloniser une île ou un nouveau milieu, la nouvelle population peut présenter des fréquences génotypiques fort différentes de la population initiale. Cet écart peut changer radicalement le profil (allélique, génotypique et phénotypique) de la population fondatrice, par rapport à la population initiale. Du fait de la transmission aléatoire des allèles, on observe alors soit une sur-représentativité soit une sous-représentativité de certains allèles. Certaines mutations peuvent ainsi être conservées.

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QUESTION 23

Quelle est la conséquence finale d'un effet fondateur ?

Réponse

Lorsqu'un nombre réduit d'individus se sépare d'une population plus vaste, pour aller coloniser une île ou un nouveau milieu, ces individus ne vont « emporter » qu'un échantillon d'allèles du pool d'allèles de la population mère, et ce, de manière que l'on suppose aléatoire. La nouvelle population peut donc présenter des fréquences génotypiques fort différentes de la population initiale. Cet écart peut changer radicalement le profil (allélique, génotypique et phénotypique) de la population fondatrice, par rapport à la population initiale.L'effet fondateur peut, s'il conduit à un isolement reproducteur, c'est-à-dire à la cessation d'échanges de versions géniques entre l'ensemble des individus de l'espèce, aboutir à une spéciation.

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QUESTION 24

Quels exemples d'effet fondateur pouvez-vous donner ?

Réponse

On peut citer la migration d'une espèce ancestrale de pinsons sur les îles Galapagos à l'origine des 13 espèces de pinsons actuelles, les lions du cratère N'gorongoro provenant des lions du parc du Serengeti en Tanzanie, la migration du petit oiseaux Zostérops à dos gris depuis l'Australie jusqu'en Nouvelle Zélande, les migrations des espèces de la lignée humaine vers des territoires nouveaux et hostiles (conquête de régions polaires)...

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QUESTION 25

Avant Darwin, que considérait-on comme une espèce ?

Réponse

Avant la théorie de Darwin, une espèce était considérée comme permanente et stable et se définissait par rapport à un individu « type » : tous les individus qui lui ressemblent et qui sont interféconds sont rattachés à cette espèce, toute variations étant considérée comme une anomalie. Dans ce cadre, la biodiversité est discontinue, les groupes n’ayant aucun lien de parenté entre eux. De plus, la question de l’origine et du devenir des espèces ne se pose pas et relève de la théologie.

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QUESTION 26

Au XIXème siècle, qu'est-ce qui change la définition d'une espèce ?

Réponse

Au XIX° siècle, la pensée évolutionniste modifie le concept d’espèce. La variabilité devient un caractère essentiel au moteur de l’évolution : la filiation entre les espèces s’impose. Dans l’arbre du vivant, une espèce est définie comme une sous-partie du réseau généalogique, un rameau qui diverge définitivement de la branche dont il est issu.

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QUESTION 27

Quels sont les critères qui définissent une espèce ?

Réponse

Les critères phénétiques ou ressemblances morphologiques (mais ils sont insuffisants en raison de la variabilité individuelle).Les critères biologiques liés à l’interfécondité proposés en 1942 par Ernst Mayr « une espèce est une population ou en ensemble de populations dont les individus peuvent effectivement ou potentiellement se reproduire entre eux et engendrer une descendance viable et féconde, dans des conditions naturelles ».Les critères écologiques liés à l’interfécondité.

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QUESTION 28

Qu'entend-on par spéciation ?

Réponse

La spéciation est, en biologie, le processus évolutif par lequel de nouvelles espèces se forment. Les espèces s'individualisent à partir de populations appartenant à une espèce d'origine.

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QUESTION 29

Qui est le premier à identifier la sélection naturelle comme facteur de spéciation ?

Réponse

Charles Darwin, dans son livre L'Origine des espèces (1859).

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QUESTION 30

Comment peut-on définir génétiquement une espèce ?

Réponse

Une espèce est une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations.

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QUESTION 31

Qu'est-ce qu'un "mécanisme d'isolement reproductif" ?

Réponse

On nomme mécanisme d'isolement reproductif (ou isolement reproducteur) tout mécanisme empêchant ou limitant fortement l'hybridation de deux populations habitant la même région, même lorsqu'elles sont étroitement apparentées.

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QUESTION 32

Quels sont les 4 modes de spéciation ?

Réponse

Allopatrique (formation d'une barrière physique)Péripatrique (par migration)Parapatrique (par colonisation d'une niche écologique voisine)Sympatrique (par colonisation d'une niche écologique ou comportementale dans la même aire de répartition).

Modes de spéciation fr.svg, auteur wiki anglais, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0-migré-avec-avertissements, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Speciation_modes_fr.svg

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QUESTION 33

Quel phénomène a permis l'apparition des sous-espèces de papillons Zérynthia Cassandra et Zarynthia Polyxena par spéciation allopatrique ?

Réponse

Zerynthia polyxena

DianeJLH.jpg, Le papillon Diane Zerynthia polyxena vu par dessus, photographié à Bellegarde, Gard, France, en avril 2006, par Jean-Laurent Hentz, via wikimédia commons, CC-BY-SA-3.0-migrated, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DianeJLH.jpgZerynthia cassandra.jpg par Lucarelli via wikimédia commons, CC-BY-SA-3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zerynthia_cassandra.jpg

Zerynthia cassandra

Aires de répartition des espèces Zerynthia

Comparaison des appareils reproducteurs

Le quaternaire est la période géologique qui couvre les 2,5 derniers millions d’années (Ma). Lors d'un épisode de glaciation intense, les Alpes furent recouvertes d'un glacier. Cet épisode a obligé une espèce de papillon ancestrale appelée espèce Z à se réfugier dans des zones plus au sud, régions bénéficiant d’un climat relativement doux compatible avec ses exigences. Ces zones sont qualifiées de zones refuges : ce sont les péninsules italiennes et grecques. Séparées par la mer Adriatique, les deux populations ont évolué indépendamment l’une de l’autre donnant naissance à 2 nouvelles espèces : Cassandra en Italie et Polyxena en Grèce. Depuis la fin de la glaciation, les populations sont remontées vers le nord et occupent des territoires contigus mais les différences de morphologie de l’appareil reproducteur empêchent toute hybridation.

The End !!

Term spé SVT. Test 13. Génétique. Évolution et spéciation.

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