Cours niveau : 11eme Harmos sur l’évolution de la biodiversité – SVT
Notions : Les mécanismes de l’évolution, évolution et modification de la biodiversité
La biodiversité correspond à la diversité du monde vivant. Elle est indispensable à l’être humain par les services qu’elle lui apporte. Présente depuis l’apparition de la vie sur Terre, la biodiversité évolue en permanence. Ces modifications s’expliquent par différentes raisons comme les modifications climatiques du passé, le bouleversement climatique actuel, le changement des paysages sous l’action humaine,…
La génétique joue également un rôle dans l’évolution de la biodiversité.
Le rombou est un poisson plat capable de se camoufler dans le sable afin de se confondre dans le biotope qui l’entoure. Les structures présentes sur sa peau (chromatophores) lui permettent de changer de couleur en fonction de l’environnement. Cet avantage lui permet de se protéger des prédateurs et d’obtenir davantage de proies.
En quoi la génétique peut-elle conduire à l’évolution de la biodiversité ?
I. Gènes, allèles et échelles de la biodiversité
Activité nº1 – L’origine génétique de la biodiversité
La biodiversité se définit à trois différentes échelles :
– Tout d’abord, on parle de biodiversité écosystémique, c’est-à-dire la biodiversité de l’écosystème. Un écosystème se définit par un biotope (un milieu de vie caractérisé par des paramètres physiques et chimiques) et une biocénose (ensemble des espèces vivant dans l’écosystème), en interaction.
– Puis, à l’échelle inférieure, on parle de biodiversité des espèces. On étudie alors l’intégralité des espèces d’un écosystème donné. En effet, plus un écosystème contient d’espèces différentes, plus sa biodiversité est importante.
– Enfin, la troisième échelle de la biodiversité consiste à étudier les différents individus d’une espèce donnée. En effet, au sein d’une espèce, il existe une certaine variabilité.
Ecureuil, espèce de la forêt Cerf et biche, deux individus de la même espèce
Une forêt, biodiversité écosystémique
Chaque être vivant possède une information génétique, présente dans chacune de ses cellules. Le noyau de chaque cellule possède des chromosomes, composés d’ADN. Au sein des chromosomes, on identifie des gènes, c’est-à-dire des portions de chromosomes (un fragment d’ADN). Par exemple, on estime que dans l’espèce humaine il existe plus de 20 000 gènes. Ainsi, chaque chromosome comporte de nombreux gènes.
Chacun de nos caractères est déterminé par un gène. Nous savons que les gènes sont caractéristiques d’une espèce : au sein d’une même espèce, tous les individus possèdent les mêmes gènes. Au contraire, ces derniers diffèrent d’une espèce à l’autre.
De plus, toutes les espèces ne possèdent pas le même nombre de chromosomes. Le nombre de chromosomes est, lui aussi, dépendant de l’espèce.
Ainsi, on peut dire que les chromosomes présents et les gènes qu’ils comportent sont responsables de la biodiversité des espèces. Ne possédant pas les mêmes gènes, les espèces n’expriment pas les mêmes caractères.
Par ailleurs, nous savons que bien qu’ils possèdent les mêmes gènes, les individus d’une même espèce n’en ont pas toujours la même version appelée allèle. Ainsi, pour un gène donné, il peut exister plusieurs allèles. Par exemple, les allèles A, B ou O pour le gène du groupe sanguin. Cela explique la diversité des phénotypes au sein d’une même espèce puisque le phénotype est déterminé par le génotype.
Le phénomène entraînant l’apparition d’un nouvel allèle s’appelle une mutation. Il s’agit d’une modification de l’ADN au niveau d’un gène donné. Cette modification provoque l’apparition d’un nouvel allèle : le génotype est alors différent et le phénotype qui en découle également.
Une mutation peut être due au hasard ou provoquée par certains facteurs de l’environnement (tels que les rayonnements UV du soleil, le tabac, etc.).
La biodiversité à l’échelle des individus s’explique donc par le phénomène de mutation et les différents allèles présents pour les mêmes gènes.
A RETENIR : La biodiversité se définit à trois échelles : la biodiversité écosystémique, la biodiversité des espèces et la biodiversité des individus. D’un point de vue génétique, la biodiversité des espèces s’explique par le fait que le nombre de chromosomes et les gènes qu’ils contiennent sont spécifiques aux espèces. Ainsi, les caractères qu’ils déterminent ne sont pas présents chez tous les êtres vivants.
Au sein d’une espèce donnée, les gènes sont identiques mais les différents individus peuvent posséder des versions différentes, c’est-à-dire des allèles. Leur génotype est alors différent. Ce dernier détermine le phénotype.
Un nouvel allèle apparaît à la suite d’une mutation, c’est-à-dire une modification de l’ADN. Le phénomène de mutation et les différents allèles qui en résultent pour le même gène sont à l’origine de la biodiversité des individus.
Vocabulaire à connaître : biodiversité, écosystème, espèces, individus, chromosomes, gènes, ADN, caractères, mutation, allèle, génotype, phénotype.
II. La méiose et la fécondation, sources de biodiversité
Activité nº2 – Biodiversité et brassage génétique
Lors de la fécondation, deux cellules sexuelles fusionnent : un ovule et un spermatozoïde. Ces gamètes sont produits respectivement chez la femme et l’homme grâce à une division cellulaire particulière : la méiose.
Lors de la méiose, une cellule-mère se divise pour obtenir quatre gamètes, différentes entre elles et différentes à la cellule-mère de départ. En prenant l’exemple d’une cellule humaine, elle contient initialement 23 paires de chromosomes (soit 46 chromosomes). A l’issue de la méiose, chaque gamète contient 23 chromosomes, soit un chromosome par paire.
Dans une paire de chromosomes, chaque chromosome contient les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles.
Prenons l’exemple de la paire de chromosomes n°9 et n°22. La paire n°9 contient le gène pour le groupe sanguin avec différents allèles possibles (A,B, O). La paire n°22 contient le gène responsable de la forme des oreilles avec deux allèles possibles (L et c). On étudie le génotype de Madame D. ci-dessous :
Pour chaque gène, Madame D. possède des allèles différents au sein de sa paire de chromosomes.
A l’issue de la méiose, un seul chromosome de la paire n°9 et un seul chromosome de la paire n°22 ne sont présents dans chaque gamète. “L’assemblage” s’effectue au hasard.
Dans le cas de Madame D., il existe donc les possibilités suivantes :
En considérant ce phénomène avec 23 paires de chromosomes, le nombre de possibilités de gamètes différentes est donc très important !
De plus, lors de la fécondation, un seul ovule et un seul spermatozoïde vont fusionner. Le “choix” de la cellule sexuelle sélectionnée et le génotype qu’elle contient est le fruit du hasard. Cela augmente donc également le nombre de possibilités.
On parle de brassage génétique. Ce dernier explique la diversité de phénotype entre les individus de la même espèce : cela augmente donc la biodiversité à l’échelle des individus.
