Classification et évolution animale La systématique

Classification et évolution animale
Savez-vous que vous êtes plus proches d'un bolet que d'une
pâquerette ?
Que les crocodiles sont plus proches des oiseaux que des lézards ?
Que les dinosaures sont toujours parmi nous ?
Que les termes «poissons», «reptiles» ou «invertébrés» ne sont pas
scientifiques ?
ASER Subaquatique – Formation Biologie 2008-2009 – Auteur : P. Lépine – http://www.aquagazel.org
La systématique
• La systématique est la branche de la biologie qui traite de
la classification et du nom scientifique des organismes.
• Le principe central de cette discipline est de regrouper les
espèces qui partagent certaines similitudes anatomiques ou
développementales, et qui proviennent d'une même lignée
évolutive.
• Non seulement la standardisation de la nomenclature binomiale
permet à tous d'appeler les animaux par le même nom ; mais le
regroupement d'organisme apparentés permet d'inférer des
choses sur un organisme à partir de ce qui est connu de son
ancêtre ou de ses cousins.
• La systématique est une branche importante de la biologie.
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La systématique
• Cette classification n'est pas établie à tout jamais, et elle
est appelée à changer avec la venue de nouvelles informations
sur les membres de chacun des groupes. En fait, la classification
est en perpétuel changement.
• Les scientifiques tendent donc à regrouper les espèces qui
partagent de nombreuses structures homologues parce
qu'il est plus vraisemblable qu'elles dérivent d'un ancêtre
commun.
• Les différents sous-groupes et sections peuvent être déterminés
afin d’affiner la classification (exemple : sous classe, super
ordre…).
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La systématique
• La classification des individus présente les mêmes caractères
généraux, ceci dans des conditions analogues et à des stades de
développement équivalents. Ces individus doivent se reproduire entre
eux de façon naturelle et durable et produire une descendance féconde.
• La composition chimique, les protéines présentes et les signatures des
fragments d'ADN mitochondrial servent de plus en plus de nos jours à
classifier les organismes en respectant leur phylogénie.
• Les espèces extérieurement ressemblantes et anatomiquement proches
sont rassemblées dans le même genre, les genres voisins regroupés en
familles, etc ….
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Historique
• Au IIIe siècle avant Jésus-Christ, Théophraste fit une liste
d'environ 500 espèces dans ses deux ouvrages majeurs :
Historia de Plantis (L'histoire des plantes) et De Causis Plantarum
(Des causes des plantes). Bien qu'il se soit surtout intéressé aux
plantes pour des raisons médicales, il fut amené à les classer par
catégories en fonction de leur moyen de reproduction.
• Au Ier siècle après Jésus-Christ, Dioscoride décrivit dans ses Materia
Medica plus de 600 végétaux différents. Ce livre fut édité
pendant près de mille ans.
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Historique
• Jusqu'au début du XXe siècle le règne vivant était partagé en
monde animal et monde végétal.
• En 1813, le botaniste suisse Augustin-Pyramus du Candolle
proposa de donner un nom à cette science de la classification des
formes vivantes : la taxinomie (du grec taxis, ordre et nomos,
loi).
• ….
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Taxonomie (ou taxinomie)
• Une des tâche des taxonomistes est de décrire et nommer
chaque espèce.
• Depuis Linné, on nomme les espèces en utilisant la nomenclature
binomiale (genre et espèce). Chaque espèce a un nom latin,
formé de deux mots. Le premier mot est le genre (généralement
un nom), et le second l'espèce (généralement un adjectif
qualificatif). Par exemple, le nom scientifique du ver de terre est
Lumbricus terrestris (le lombric terrestre).
Carl von Linné (né le 23 mai 1707 à Rahul - mort le 10 janvier 1778
à Uppsala), est un naturaliste suédois, fondateur de la systématique
moderne.
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Classification hiérarchique
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Classification hiérarchique
• Les espèces sont regroupées de façon hiérarchique en genre, les
genres en famille, les familles en ordre, les ordres en classe, les
classes en embranchement, et les embranchements en règne.
• Par exemple, la classification de l'espèce humaine est la suivante:
Règne: Animal
Embranchement: Chordés
Classe: Mammifères
Ordre: Primates
Famille: Hominidés
Genre: Homo
Espèce: sapiens
Moyen mémo technique pour
ce rappeler cet ordre :
retenir RECOFGE
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Eléments de classification
Ainsi, le nudibranche dont le nom commun (ou vernaculaire) est
Hervia, est classé de la façon suivante :
Règne : Animal
Embranchement : Mollusques
Classe : Gastéropodes
Sous-classe : Opistobranches
Ordre : Nudibranches
Nom :
Ceatera peregrina
(Hervia costai)
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La classification phylogénétique du vivant
• Guillaume Lecointre (Muséum national d’histoire naturelle)
Professeur au Muséum national d’histoire naturelle et directeur de
l’école doctorale du MNHN
• Il est l’auteur avec H. Le Guyader de La classification phylogénétique
du vivant (éditions Belin, 2001).
[Film]
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Les cinq Règnes
•
Les organismes vivants sont désormais généralement regroupés en cinq grands groupes
(règnes): Monera (bactéries), Protoctista (Protozoaires), Plantae (plantes), Fungi
(champignons) et Animalia (animaux)
Règne
Caractéristiques
Monera
Procaryotes (pas de noyau ni organelles)
Protoctista
Eucaryotes (noyau et organelles présents)
Eucaryotes
Plantae
Multicellulaires
Autotrophes
Paroi cellulaire de cellulose
Eucaryotes
Fungi
Hétérotrophes saprophytes
Paroi cellulaire de chitine
Eucaryotes
Animalia
Multicellulaires
Hétérotrophes
Pas de paroi cellulaire
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Grandes divisions phylogénétiques du
règne animal
L'arbre phylogénétique simplifié donne un aperçu des groupes que nous
étudierons et de leur phylogénie. Chaque branche correspond à une
division importante.
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Échelle temporelle
• Depuis les débuts de la vie animale sur Terre, il y a eu une
multitude de changements climatiques et géologiques qui ont
certainement influencé l'évolution des grands groupes d'animaux.
• Les premiers êtres vivants qui ont dominé étaient
vraisemblablement des organismes unicellulaires et autotrophes.
• Ce sont ces algues qui modifièrent l'atmosphère terrestre en
produisant de grandes quantités d'oxygène.
• L'apparition d'oxygène, nécessaire aux animaux, entraîna
également l'apparition d'une couche d'ozone autour de la terre
qui filtre une bonne partie des rayons ultraviolets.
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Échelle temporelle
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Échelle temporelle
• Précambrien (4600-570M). On possède peu de fossiles des
premiers animaux. La plupart se fossilisent très mal, et les roches
qui pourraient contenir des fossiles des premiers animaux sont
très vieilles et souvent endommagées. L'époque la plus vieille
pour laquelle de nombreux fossiles sont connus est la fin du
Précambrien. La composition des dépôts de fossiles de cette
époque a incité les paléontologistes à appeler le Précambrien le
stade ver-méduse de l'évolution. A la fin du Précambrien, la
plupart des embranchements actuels étaient déjà apparus, mais
la faune était dominée par les méduses et les vers.
• Paléozoïque (570-230M). Le Paléozoïque a vu apparaître les
poissons, les plantes à fleur, les insectes, les Amphibiens et les
Reptiles. Les 5 continents étaient encore fusionnés en un seul,
appelé Pangée. Il y a eu au moins deux extinctions majeures
reliées sans doute à des changements de climat et à des
variations dans le niveau de la mer.
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Échelle temporelle
• Mésozoïque (230-65M). Le Mésozoïque est surnommé l'âge
des Reptiles. Les continents commencent à dériver, le climat est
chaud et favorable aux Reptiles, les Mammifères et les oiseaux
apparaissent et les Dinosaures font sentir leur présence.
• Cénozoïque (64M-Aujourd'hui). Le Cénozoïque est l'âge des
Mammifères. Les Dinosaures disparaissent, les oiseaux et les
Mammifères se diversifient, et, tout récemment Homo apparaît. Il
y a eu un refroidissement graduel du climat au cours de cette
ère.
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Arbre Phylogénique
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Combien d’espèces ?
• Carl von Linné recensait au XVIIIe siècle environ 67 000 espèces
différentes. Aujourd’hui, personne ne peut définir avec précision le
nombre d’espèces existant sur la planète.
• Alors qu’on estime à entre 5 et 30 millions le nombre d’espèces
vivantes sur la planète, seul un dixième a été décrit scientifiquement.
• Selon la liste rouge de l’UICN de 2006 et les données les plus
récentes, les espèces vivantes identifiées sont au nombre de :
•
•
•
•
312 655 plantes ;
74 000-120 000 champignons ;
10 000 lichens ;
1 440 000 animaux.
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Quelques chiffres à compléter
Invertébrés
arthropodes
insectes
arachnides
araignées,
scorpions et
acariens
crustacés
crabes et
langoustes
gastéropodes
escargots,
limaces, patelles
bivalves
moules, huîtres
céphalopodes
pieuvre, le calmar,
la seiche
mollusques
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Quelques chiffres
Invertébrés
1 380 000
arthropodes
1 100 000
insectes
950 000
arachnides
80 000
araignées,
scorpions et
acariens
crustacés
52 000
crabes et
langoustes
mollusques
120 000
gastéropodes
100 000
escargots,
limaces, patelles
bivalves
12 000
moules, huîtres
céphalopodes
850
pieuvre, le calmar,
la seiche
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Quelques chiffres à compléter
vers ronds
vers plats
planaire, …
annélides
spirographe,
sabelle
cnidaires
Anémone,
méduse
éponges
échinodermes
oursin, étoile de
mer
bryozoaires
urochordés
ascidies, salpes
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Quelques chiffres
vers ronds
20 000
vers plats
20 000
planaire, …
annélides
15 000
spirographe,
sabelle
cnidaires
10 000
Anémone,
méduse
éponges
9 000
échinodermes
7 000
bryozoaires
5 000
urochordés
2 500
oursin, étoile de
mer
ascidies, salpes
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Quelques chiffres à compléter
Vertébrés
agnathes
lamproies et
myxines
poissons
cartilagineux
requins, raies et
chimères
poissons
osseux
amphibiens
reptiles
oiseaux
mammifères
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Quelques chiffres
Vertébrés
60 516
agnathes
108
lamproies et
myxines
poissons
cartilagineux
900
requins, raies et
chimères
poissons
osseux
30 000
amphibiens
5 743
reptiles
8 240
oiseaux
10 234
mammifères
5 416
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Complètement
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Grandes divisions phylogénétiques du
règne animal
• Uni- versus Pluricellulaires. Les animaux descendent fort
probablement d'organismes unicellulaires eucaryotes. Les
Protozoaires (le Règne des Protistes) comprennent des organismes
unicellulaires, généralement hétérotrophes (qui ne produisent pas
eux-mêmes leur nourriture). Le reste de l'arbre forme le Règne
Animal, composé d'organismes multicellulaires et hétérotrophes.
• Agrégats de cellules versus tissus. La première branche, celle
des Parazoaires (Éponges), comprend des organismes
pluricellulaires qui n'ont pas de véritables tissus, contrairement au
reste des animaux qu'on appelle les Métazoaires (du grec, meta=
plusieurs, zoon=animal).
• Plan de symétrie. Les métazoaires se divisent ensuite selon le
plan de symétrie du corps en animaux à symétrie radiale (la
branche des Cnidaires qui comprend les anémones de mer) et en
animaux à symétrie bilatérale.
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Grandes divisions phylogénétiques du
règne animal
• Cavité interne . Les animaux à symétrie bilatérale sont divisés
en trois groupes en se servant de la présence d'une cavité
interne, le coelome (koilos= cavité) comme critère. On a donc
une branche d'animaux sans coelome (Acoelomates) comme le
vers solitaire de l'embranchement des Plathelminthes, des
animaux avec une cavité interne qui n'est pas un vrai coelome
(Pseudocoelomates) comme l'ascaris de l'embranchement des
Nématodes, et des animaux avec un véritable coelome
(Eucoelomates) comme le ver de terre de l'embranchement des
Annélides, et tous les animaux placés plus haut dans l'arbre
phylogénétique.
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Grandes divisions phylogénétiques du
règne animal
• Protostomiens vs Deutérostomiens. La division suivante de
l'arbre phylogénétique est basée sur des détails du
développement embryonnaire. On divise les Eucoelomates en
Protostomiens ou Deutérostomiens (proto= premier, deutero=
second, stomum= bouche). Le nom de ces deux groupes reflète
l'origine de la bouche lors du développement embryonnaire. Chez
les Protostomiens, la bouche dérive du blastopore qui est la
première ouverture qui apparaît au stade gastrula. Chez les
Deutérostomiens, la bouche dérive d'une ouverture qui apparaît
plus tard dans le développement. Les cladogrammes sont
continuellement remis en question. Ces remises en questions sont
justifiées par les informations additionnelles que les recherches
récentes nous permettent de découvrir et qui mènent à de
nouvelles théories plus parcimonieuses.
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