CHAP1 DES PARENTES ETABLIES AU SEIN DES VERTEBRES

Thème 1 : Parenté entre les êtres-vivants et évolution
CHAP 1 : LES PARENTES AU SEIN DES VERTEBRES
Tous les êtres vivants partagent des caractéristiques communes :
- structure de la cellule
- structure et fonction de l’ADN
- mécanisme de la réplication de l’ADN
- mécanisme de l’expression des gènes (ADN ->ARN -> protéines)
Ces ressemblances témoignent d’une origine commune de tous les êtres vivants. Toutes les espèces sont donc plus ou
moins apparentées.
I/ Les critères permettant d’établir une parenté
Pb : Quels critères utiliser pour établir des parentés entre les êtres-vivants ?
Pour établir des relations de parenté entre les vertébrés actuels, il faut trouver des ressemblances entre eux.
Cependant, toutes les ressemblances ne témoignent pas d’une parenté : certains organes présentent la même fonction
mais pas la même structure : ce sont des organes analogues (ex : aile de la libellule et de la chauve-souris).
Pour regrouper les êtres vivants, on s’intéresse uniquement aux organes homologues, c’est à dire des organes
présentant la même structure même si la fonction peut être différente (ex membre antérieur de l’Homme et du cheval).
Pb : Est-ce que tous les caractères ont la même importance dans l’établissement d’une parenté ?
Les caractères homologues étudiés évoluent au cours de l’histoire de la vie. Certains caractères apparaissent, et d’autres
se modifient. Ainsi dans le groupe des Vertébrés, la présence d’écailles est l’état primitif du caractère « production de la
peau », la présence de poils est un état dérivé du même caractère (le poil est apparu plus récemment dans l’histoire
évolutive). On peut donc considérer que le poil est une écaille modifiée.
Ci-dessus, le caractère écaille modifiée apparait au cours de l’histoire évolutive : tous les descendants du premier
ancêtre à posséder des poils (III.2) sont donc étroitement apparentés (c’est un groupe monophylétique, voir ci-dessous).
Par contre tous ceux qui possèdent des écailles « classiques » ne peuvent être regroupés : on voit bien ici que l’espèce
IV.2 est plus apparentée à l’espèce IV.3 qu’à l’espèce IV.5 (Ces espèces forment un groupe paraphylétique, voir cidessous).
C’est donc uniquement le partage de caractères à l’état dérivé qui témoigne d’une étroite parenté.
© S FRAYON 2011
Thème 1 : Parenté entre les êtres-vivants et évolution
II/ L’arbre phylogénétique des vertébrés
Pb : Quelles sont les parentés au sein des Vertébrés ?
Les relations de parenté entre les vertébrés permettent de construire un arbre de parenté ou arbre phylogénétique.
Dans un tel arbre, chaque nœud représente un ancêtre commun hypothétique dont on peut préciser néanmoins les
caractéristiques. Entre chaque nœud on retrouve une ou plusieurs innovations évolutives c.a.d la modification d’un
caractère primitif vers un caractère dérivé.
Un ancêtre commun et tous ses descendants constituent un groupe qualifié de monophylétique. Un groupe constitué
d’un ancêtre et d’une partie seulement de ses descendants est qualifié de paraphylétique : il n’a pas de sens puisqu’il
ne regroupe pas toutes les espèces apparentées qui possèdent un même caractère.
L’ancien groupe des Reptiles est paraphylétique puisqu’il exclu les oiseaux qui sont pourtant plus proches des
crocodiliens que ne le sont les tortues. De la même façon le groupe des Poissons est paraphylétique.
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Thème 1 : Parenté entre les êtres-vivants et évolution
III/ Le principe de parcimonie
Pb : Quel arbre choisir quand plusieurs sont possibles ?
Lors de la construction d’un arbre phylogénétique à partir d’une matrice, il arrive parfois que plusieurs arbres soient
possibles. Dans ce cas on utilise le principe de parcimonie : on choisit l’arbre qui nécessite le moins de transformation
de caractères, le moins d’innovations évolutives.
Dans cet exemple, c’est l’arbre a qui présente le moins de transformation et qui est préféré aux 2 autres.
IV/ Place des fossiles dans la phylogénie
L’Archéoptéryx présente des caractères qui évoquent un Dinosaure (dents, queue) et
d’autres qui évoquent les Oiseaux (plumes, fourchette). On l’a considéré pendant un
certain temps comme un chainon manquant, une forme de transition…
Pb : L’archéoptéryx est-il l’ancêtre des oiseaux ?
L’Archéoptéryx ne peut être considéré comme l’ancêtre commun des Dinosaures et des
Oiseaux puisque ce n’est pas le premier à posséder les caractères dérivés propres aux
Dinosaures : on ne peut pas le placer sur un nœud. Il ne peut pas non plus être placé au
milieu d’une branche : l’Archéoptéryx possède des caractères dérivés propres qu’il ne
partage pas avec les Oiseaux.
Une espèce fossile ne peut donc pas être considérée comme la forme ancestrale à partir
de laquelle se sont différenciées les espèces postérieures. Une espèce fossile se place
dans un arbre comme n’importe quelle espèce.
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Thème 1 : Parenté entre les êtres-vivants et évolution
V/ La phylogénie moléculaire
Pb : Comment les données génétiques permettent-elles d’établir des parentés ?
On peut utiliser les séquences moléculaires pour établir des parentés. Il faut cependant prendre le soin d’étudier des
molécules homologues c.a.d qui réalisent la même fonction même si leurs structures (qui provient de leurs séquences)
n’est pas strictement la même (si toutes les séquences sont strictement identiques, on ne peut préciser le degré de
parenté !).
L’étude des séquences protéiques (succession d’acides aminés) ou nucléiques (succession de bases azotées) permet
ensuite de déterminer le nombre de similitudes entre ces séquences : moins il y a de différences entre les molécules et
plus les espèces qui les possèdent sont apparentées. On peut donc construire une matrice des distances puis un arbre
phylogénétique qui traduit visuellement ces parentés.
Matrice des distances et arbre phylogénétique pour la myoglobine, une molécule homologue.
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