Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité SVT
Diversification du vivant et relations de parenté
Phylogénèse, cladistique et mécanismes évolutifs — programme de Spécialité SVT 1re (lycée général)
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Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Qu'est-ce qu'une synapomorphie ?
- A. Un caractère ancestral commun à tous les êtres vivants
- B. Un caractère dérivé partagé hérité d'un ancêtre commun
- C. Un caractère propre à une seule espèce
- D. Un caractère perdu au cours de l'évolution
Réponse
B. Un caractère dérivé partagé hérité d'un ancêtre commun — La synapomorphie est un caractère dérivé apparu chez un ancêtre et partagé par tous ses descendants : c'est le critère de regroupement en cladistique.
Un clade est :
- A. Un groupe réunissant des espèces qui se ressemblent
- B. Un ancêtre commun et tous ses descendants
- C. Un groupe d'espèces vivant dans le même milieu
- D. Un fossile de transition
Réponse
B. Un ancêtre commun et tous ses descendants — Un clade (groupe monophylétique) = ancêtre commun + TOUS ses descendants.
Les organes analogues sont :
- A. Des organes ayant la même origine embryologique
- B. Des organes ayant la même fonction mais des origines différentes
- C. Des organes présents uniquement chez les Vertébrés
- D. Des organes disparus au cours de l'évolution
Réponse
B. Des organes ayant la même fonction mais des origines différentes — L'analogie = même fonction, origines différentes. C'est le signe d'une convergence évolutive.
La phylogénèse est :
- A. L'étude des fossiles
- B. La science des relations de parenté évolutive
- C. L'étude des mutations génétiques
- D. La classification par ressemblance morphologique
Réponse
B. La science des relations de parenté évolutive — La phylogénèse reconstitue l'histoire évolutive commune des êtres vivants.
Que représente un nœud dans un cladogramme ?
- A. Une espèce actuelle
- B. Un fossile
- C. Un ancêtre commun hypothétique
- D. Une extinction
Réponse
C. Un ancêtre commun hypothétique — Chaque nœud (nœud interne) représente un ancêtre commun hypothétique dont dérivent les groupes situés au-dessus.
Les Tétrapodes sont définis par :
- A. La présence de plumes
- B. La présence de 4 membres (ou d'un ancêtre en ayant eu 4)
- C. La présence d'un amnios
- D. La présence de mâchoires
Réponse
B. La présence de 4 membres (ou d'un ancêtre en ayant eu 4) — La synapomorphie des Tétrapodes est la présence de 4 membres (nageoires lobées transformées).
Parmi ces groupes, lequel est un groupe monophylétique valide en phylogénie ?
- A. Reptiles (sans les oiseaux)
- B. Poissons
- C. Mammifères
- D. Animaux à sang chaud
Réponse
C. Mammifères — Les Mammifères forment un clade valide (ancêtre commun + tous les descendants). Les autres sont des groupes paraphylétiques ou polyphylétiques.
Que signifie 'convergence évolutive' ?
- A. Deux espèces descendent du même ancêtre récent
- B. Deux espèces acquièrent indépendamment des caractères similaires en réponse à un même milieu
- C. Deux espèces fusionnent en une seule
- D. Deux espèces s'hybrident pour donner une nouvelle espèce
Réponse
B. Deux espèces acquièrent indépendamment des caractères similaires en réponse à un même milieu — La convergence évolutive produit des analogies : des ressemblances indépendantes liées à l'adaptation à un même environnement.
Quel caractère est une synapomorphie des Amniotes ?
- A. La présence de mâchoires
- B. La présence de 4 membres
- C. La présence d'un amnios
- D. La présence de vertèbres
Réponse
C. La présence d'un amnios — L'amnios est une membrane embryonnaire apparue chez l'ancêtre commun des Reptiles, Oiseaux et Mammifères.
Les Oiseaux descendent :
- A. Des Amphibiens
- B. Des Mammifères
- C. Des Dinosaures (Reptiles)
- D. Des Poissons directement
Réponse
C. Des Dinosaures (Reptiles) — Les Oiseaux descendent des Dinosaures Théropodes, qui sont des Archosaures (Reptiles). Les Oiseaux sont donc des Reptiles au sens phylogénétique.
Un organe homologue chez deux espèces témoigne :
- A. D'une convergence évolutive
- B. D'une relation de parenté (ancêtre commun)
- C. D'une adaptation au même milieu
- D. D'une absence de lien évolutif
Réponse
B. D'une relation de parenté (ancêtre commun) — Les homologies reflètent une origine commune : les organes homologues sont hérités d'un même ancêtre.
Dans un tableau de comparaison cladistique, que note-t-on '1' pour un caractère ?
- A. Le caractère est absent
- B. Le caractère est présent
- C. Le caractère est ancestral uniquement
- D. Le caractère est une analogie
Réponse
B. Le caractère est présent — 1 = caractère présent chez l'espèce considérée, 0 = absent.
Niveau moyen — 12 questions
Le groupe des 'Reptiles' (lézards, serpents, crocodiles, tortues, sans les oiseaux) est :
- A. Monophylétique
- B. Polyphylétique
- C. Paraphylétique
- D. Un clade valide
Réponse
C. Paraphylétique — Les Reptiles classiques excluent les Oiseaux, qui en descendent pourtant. Ce groupe est donc paraphylétique (artificiel en cladistique).
Quelle donnée moléculaire permet d'établir des relations de parenté ?
- A. La couleur des pigments
- B. La comparaison de séquences d'ADN ou de protéines
- C. Le poids corporel
- D. Le nombre de chromosomes uniquement
Réponse
B. La comparaison de séquences d'ADN ou de protéines — La comparaison des séquences d'ADN ou de protéines permet d'estimer la proximité évolutive : plus les séquences sont similaires, plus les espèces sont proches.
On dit que deux nageoires lobées (cœlacanthe et ancêtre des tétrapodes) sont homologues car :
- A. Elles ont la même fonction de nage
- B. Elles ont la même origine embryologique et le même plan osseux
- C. Elles sont présentes chez tous les Vertébrés
- D. Elles sont apparues de manière indépendante
Réponse
B. Elles ont la même origine embryologique et le même plan osseux — L'homologie repose sur l'origine commune et le même plan de construction, pas sur la fonction.
Lors d'une spéciation allopatrique, quel est le facteur déclenchant ?
- A. Une mutation favorable
- B. Une séparation géographique des populations
- C. Une convergence de milieux
- D. Un transfert horizontal de gènes
Réponse
B. Une séparation géographique des populations — La spéciation allopatrique se produit lorsqu'une population est divisée par une barrière géographique, empêchant les échanges de gènes.
La dérive génétique est particulièrement efficace dans :
- A. Les grandes populations
- B. Les populations à forte sélection
- C. Les petites populations
- D. Les populations à fort flux génique
Réponse
C. Les petites populations — La dérive génétique (fluctuations aléatoires des fréquences alléliques) est amplifiée dans les petites populations.
Quelle est la différence entre une autapomorphie et une synapomorphie ?
- A. Une autapomorphie est partagée par plusieurs clades, une synapomorphie est propre à un taxon
- B. Une autapomorphie est propre à un seul taxon, une synapomorphie est partagée par un clade
- C. Ce sont des synonymes
- D. L'autapomorphie est ancestrale, la synapomorphie est dérivée
Réponse
B. Une autapomorphie est propre à un seul taxon, une synapomorphie est partagée par un clade — Autapomorphie = caractère dérivé propre à un seul taxon. Synapomorphie = caractère dérivé partagé par tous les membres d'un clade.
Les pinsons des Galápagos (Géospizes) illustrent :
- A. Une convergence évolutive
- B. Une radiation adaptative
- C. Un transfert horizontal de gènes
- D. Une dérive génétique uniquement
Réponse
B. Une radiation adaptative — Les Géospizes illustrent une radiation adaptative : à partir d'un ancêtre commun, plusieurs espèces se sont diversifiées en s'adaptant à des niches écologiques différentes.
Pourquoi utilise-t-on les caractères dérivés (et non ancestraux) pour construire un cladogramme ?
- A. Les caractères ancestraux sont rares
- B. Les caractères ancestraux sont trop répandus pour définir un clade particulier
- C. Les caractères ancestraux n'existent pas
- D. Les caractères ancestraux disparaissent toujours
Réponse
B. Les caractères ancestraux sont trop répandus pour définir un clade particulier — Les caractères ancestraux sont partagés par de trop nombreux groupes ; ils ne permettent pas de définir un clade plus étroit. Seuls les caractères dérivés apparaissent à un nœud précis et définissent un clade.
Quel groupe est le plus proche des Tétrapodes selon la phylogénie moléculaire ?
- A. Les Actinoptérygiens (poissons à nageoires rayonnées)
- B. Les Agnathes (lamproies)
- C. Les Sarcoptérygiens (dipneustes, cœlacanthes)
- D. Les Céphalocordés (amphioxus)
Réponse
C. Les Sarcoptérygiens (dipneustes, cœlacanthes) — Les Sarcoptérygiens (à nageoires lobées) constituent le groupe frère des Tétrapodes.
Un groupe polyphylétique est :
- A. Un groupe avec un seul ancêtre commun
- B. Un groupe dont les membres sont issus de plusieurs ancêtres non partagés
- C. Un groupe qui exclut certains descendants
- D. Un synonyme de clade
Réponse
B. Un groupe dont les membres sont issus de plusieurs ancêtres non partagés — Polyphylétique = membres issus d'au moins deux ancêtres différents (pas un seul ancêtre commun exclusif).
L'effet fondateur est un cas particulier de :
- A. Sélection naturelle
- B. Dérive génétique
- C. Transfert horizontal
- D. Hybridation
Réponse
B. Dérive génétique — L'effet fondateur est une forme de dérive génétique : une petite population fondatrice porte un échantillon aléatoire de la diversité génétique de la population d'origine.
Quelle structure est une synapomorphie des Mammifères ?
- A. Présence de vertèbres
- B. Présence d'un amnios
- C. Présence de glandes mammaires
- D. Présence de mâchoires
Réponse
C. Présence de glandes mammaires — Les glandes mammaires (pour l'allaitement) sont une synapomorphie propre aux Mammifères.
Niveau difficile — 12 questions
On souhaite regrouper Homme, Chimpanzé et Gorille dans un arbre. Si l'Homme et le Chimpanzé partagent 3 synapomorphies absentes chez le Gorille, et que tous trois partagent 2 autres synapomorphies, quelle est la topologie correcte de l'arbre ?
- A. (Homme + Gorille) + Chimpanzé
- B. (Homme + Chimpanzé) + Gorille
- C. (Gorille + Chimpanzé) + Homme
- D. Trichotomie équivalente
Réponse
B. (Homme + Chimpanzé) + Gorille — Les 3 synapomorphies partagées uniquement par Homme et Chimpanzé indiquent qu'ils forment un clade plus étroit. Le Gorille est groupe frère de ce clade.
En phylogénie moléculaire, on observe qu'une séquence protéique est identique à 97 % entre deux espèces A et B, et à 60 % entre A et C. Quelle conclusion peut-on tirer ?
- A. A et C sont plus proches car 60 % c'est significatif
- B. A et B partagent un ancêtre commun plus récent que A et C
- C. B et C sont équidistants de A
- D. Les données moléculaires ne permettent pas de conclure
Réponse
B. A et B partagent un ancêtre commun plus récent que A et C — 97 % de similitude entre A et B indique une divergence récente (ancêtre commun récent). 60 % entre A et C indique une divergence bien plus ancienne.
Un biologiste place les Cétacés (baleines) et les Poissons dans le même groupe en raison de leur forme et de leur milieu aquatique. Quelle erreur commet-il ?
- A. Il utilise une synapomorphie
- B. Il crée un groupe monophylétique
- C. Il crée un groupe polyphylétique basé sur des analogies
- D. Il applique correctement la cladistique
Réponse
C. Il crée un groupe polyphylétique basé sur des analogies — La forme aquatique est une analogie (convergence évolutive). Ce groupe est polyphylétique car les Cétacés sont des Mammifères, non des Poissons. La cladistique rejette les regroupements basés sur des analogies.
Quelle affirmation sur les Sauropsides est correcte ?
- A. Les Sauropsides = Reptiles sans les Oiseaux (groupe paraphylétique)
- B. Les Sauropsides = Reptiles + Oiseaux (groupe monophylétique)
- C. Les Sauropsides = Amphibiens + Reptiles
- D. Les Sauropsides n'ont pas d'amnios
Réponse
B. Les Sauropsides = Reptiles + Oiseaux (groupe monophylétique) — Les Sauropsides constituent le clade monophylétique qui regroupe tous les Reptiles (au sens ancien) et les Oiseaux. Tous les Sauropsides possèdent un amnios.
Quel phénomène explique que deux espèces géographiquement isolées présentent aujourd'hui des allèles différents à haute fréquence, même si leur ancêtre commun était polymorphe ?
- A. La sélection naturelle uniquement
- B. La dérive génétique agissant indépendamment dans chaque population
- C. Les mutations apparues simultanément dans les deux populations
- D. La convergence évolutive
Réponse
B. La dérive génétique agissant indépendamment dans chaque population — La dérive génétique agit de façon aléatoire et indépendante dans chaque population isolée, fixant des allèles différents selon le hasard des reproductions.
Dans un cladogramme, si l'on fait 'tourner' un nœud (on échange l'ordre des branches à un nœud), la topologie (relations de parenté) :
- A. Change complètement
- B. Reste identique
- C. Devient un groupe paraphylétique
- D. Crée un nouveau clade
Réponse
B. Reste identique — Faire tourner les branches autour d'un nœud ne modifie pas les relations de parenté représentées : seule la disposition visuelle change, pas la topologie.
Une plésiomorphie partagée entre deux espèces prouve-t-elle une parenté exclusive ?
- A. Oui, tout caractère partagé indique une parenté
- B. Non, un caractère ancestral partagé peut être présent dans de nombreux clades sans parenté exclusive
- C. Oui si le caractère est rare
- D. Non, les plésiomorphies sont toujours le signe d'une convergence
Réponse
B. Non, un caractère ancestral partagé peut être présent dans de nombreux clades sans parenté exclusive — Une plésiomorphie est un caractère ancestral maintenu dans de nombreux groupes : elle ne permet pas de définir un clade particulier ni une parenté exclusive.
Quel mécanisme permet à une bactérie d'acquérir un gène de résistance aux antibiotiques sans reproduction sexuée ?
- A. Sélection naturelle
- B. Dérive génétique
- C. Transfert horizontal de gènes
- D. Mutation spontanée seulement
Réponse
C. Transfert horizontal de gènes — Les bactéries peuvent échanger des gènes via le transfert horizontal (plasmides, transformation, transduction) sans avoir de descendance commune.
Le cytochrome c est une protéine quasi universelle chez les eucaryotes. Pourquoi est-elle utilisée en phylogénie moléculaire ?
- A. Parce qu'elle mute très vite
- B. Parce qu'elle est suffisamment conservée pour être comparée entre espèces distantes et accumuler des différences proportionnelles au temps de divergence
- C. Parce qu'elle est unique chez les vertébrés
- D. Parce qu'elle n'existe que dans un seul clade
Réponse
B. Parce qu'elle est suffisamment conservée pour être comparée entre espèces distantes et accumuler des différences proportionnelles au temps de divergence — Le cytochrome c est conservé (toujours fonctionnel) mais accumule des mutations neutres au fil du temps. Les différences entre espèces sont proportionnelles au temps de divergence : c'est une 'horloge moléculaire'.
Si les Angiospermes forment un groupe monophylétique, quelle affirmation est vraie ?
- A. Certains Gymnospermes appartiennent aux Angiospermes
- B. Toutes les plantes à fleurs descendent d'un seul ancêtre commun exclusif
- C. Les Gymnospermes et les Angiospermes forment un seul clade
- D. Les Monocotylédones ne sont pas des Angiospermes
Réponse
B. Toutes les plantes à fleurs descendent d'un seul ancêtre commun exclusif — Un groupe monophylétique comprend un ancêtre commun exclusif et TOUS ses descendants. Les Angiospermes (plantes à fleurs) forment bien un tel clade.
L'effet goulot d'étranglement (bottleneck) entraîne une réduction de :
- A. La pression de sélection naturelle
- B. La diversité génétique de la population
- C. Le taux de mutation
- D. La taille des chromosomes
Réponse
B. La diversité génétique de la population — Lors d'un goulot d'étranglement, la population se réduit drastiquement, ne conservant qu'un sous-ensemble aléatoire de la diversité allélique initiale.
Dans la construction d'un arbre phylogénétique, le principe de parcimonie consiste à :
- A. Choisir l'arbre avec le plus grand nombre de changements évolutifs
- B. Choisir l'arbre nécessitant le minimum de changements évolutifs pour expliquer les données
- C. Regrouper les espèces par ressemblance morphologique uniquement
- D. Exclure les données moléculaires
Réponse
B. Choisir l'arbre nécessitant le minimum de changements évolutifs pour expliquer les données — Le principe de parcimonie (rasoir d'Ockham appliqué à la phylogénie) privilégie l'arbre qui nécessite le moins d'évolutions convergentes ou de pertes de caractères pour expliquer la distribution observée des caractères.
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