Phylogénèse, cladistique et mécanismes évolutifs — programme de Spécialité SVT 1re (lycée général)
Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
| Espèce | Mâchoires | Membres tétrapodes | Amnios | Poils + glandes mammaires |
|---|---|---|---|---|
| Lamproie | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Requin | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Grenouille | 1 | 1 | 0 | 0 |
| Lézard | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Humain | 1 | 1 | 1 | 1 |
Exercice 1 — Définitions et concepts fondamentaux
Corrigé :
1. Une synapomorphie est un caractère dérivé (apparu chez un ancêtre) partagé par tous les membres d'un clade et hérité de cet ancêtre commun. En cladistique, on regroupe les espèces qui partagent des synapomorphies : plus deux espèces en partagent, plus elles sont proches. Les synapomorphies s'inscrivent sur les branches de l'arbre à l'endroit où le caractère est apparu. (2 pts)
2. Un groupe monophylétique (clade) = ancêtre commun + TOUS ses descendants. Ex. : les Mammifères. Un groupe paraphylétique = ancêtre commun + certains descendants seulement (on en exclut). Ex. : les « Reptiles » classiques (sans les Oiseaux), ou les « Poissons » (qui excluent les Tétrapodes). (2 pts)
Exercice 2 — Lecture et analyse d'un tableau de comparaison
Corrigé :
a. Les Gnathostomes = Requin, Grenouille, Lézard, Humain. La synapomorphie est la présence de mâchoires (absent chez la Lamproie). (1 pt)
b. La synapomorphie des Amniotes est l'amnios. Le clade des Amniotes regroupe le Lézard et l'Humain. (1 pt)
c. Cladogramme attendu : (Lamproie) → [mâchoires] → (Requin) → [membres tétrapodes] → (Grenouille) → [amnios] → (Lézard) → [poils + gl. mammaires] → (Humain). Chaque synapomorphie s'inscrit sur la branche avant le premier groupe qui la possède. (2 pts)
d. Non, l'Humain possède l'amnios mais pas le Requin. L'Humain est plus proche du Lézard (tous deux Amniotes) que du Requin (Gnathostome non Tétrapode). Le Requin est un Gnathostome mais pas un Amniote ; l'Humain est à la fois Gnathostome, Tétrapode et Amniote. (2 pts)
Exercice 3 — Homologie, analogie et convergence évolutive
Corrigé :
a. Les nageoires pectorales du dauphin et du requin sont homologues car elles dérivent toutes deux du membre antérieur (appendice paired) des Gnathostomes, hérité d'un ancêtre commun. Chez le dauphin (Mammifère tétrapode retourné en mer), on retrouve sous la nageoire les os du membre antérieur de Tétrapode (humérus, radius, cubitus, etc.) : même plan osseux de base. (2 pts)
b. La forme fusiforme générale est une analogie (convergence évolutive) : le requin et le dauphin vivent dans le même milieu (mer) et ont été soumis aux mêmes contraintes (nage rapide), mais cette forme est apparue indépendamment dans deux lignées très éloignées (Poissons vs Mammifères). La forme fusiforme n'est donc pas héritée d'un ancêtre commun exclusif : c'est une adaptation parallèle, non une preuve de parenté. (2 pts)
Exercice 4 — Mécanismes de diversification et spéciation
Corrigé :
a. Cet exemple illustre une radiation adaptative : diversification rapide d'un ancêtre commun en de multiples espèces adaptées à des niches écologiques variées. La sélection naturelle favorise les individus les mieux adaptés à chaque niche (bec adapté à la ressource disponible). (2 pts)
b. La spéciation est allopatrique car les différentes populations de pinsons sont isolées sur des îles distinctes (barrière géographique = océan). Sans flux de gènes entre les îles, chaque population évolue indépendamment sous la pression de sélection propre à son île. Au bout d'un temps suffisant, les populations deviennent reproductiblement isolées : ce sont des espèces distinctes. (2 pts)
Exercice 5 — Synthèse : phylogénie des Sarcoptérygiens
Corrigé :
Argument anatomique : les nageoires lobées des Sarcoptérygiens présentent un plan osseux homologue à celui des membres tétrapodes (os proximal homologue de l'humérus, deux os distaux homologues du radius et du cubitus). Cette homologie témoigne d'un ancêtre commun chez lequel cette structure existait déjà. Les dipneustes possèdent également des poumons, pré-adaptant à la respiration aérienne des Tétrapodes.
Argument moléculaire : la comparaison des génomes (notamment Latimeria chalumnae) montre que les Sarcoptérygiens partagent des gènes impliqués dans le développement des membres (gènes Hox, gènes de formation des doigts) avec les Tétrapodes, sous forme légèrement différente. Les phylogénies moléculaires basées sur de nombreux gènes placent systématiquement les Sarcoptérygiens comme groupe frère (ou inclus dans le même clade élargi) des Tétrapodes.
Ces deux types de données sont donc concordants et renforcent mutuellement la conclusion phylogénétique. (2 pts)
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