Diversification génétique et évolution

Exercice 1 — Mutations et diversité allélique
Corrigé :
1. Une mutation est une modification héréditaire de la séquence nucléotidique de l'ADN. Les trois types de mutations ponctuelles sont : la substitution (remplacement d'une base), l'insertion (ajout d'un ou plusieurs nucléotides) et la délétion (perte d'un ou plusieurs nucléotides). (1,5 pt)
2. Les cellules somatiques ne donnent pas naissance aux gamètes. Seules les cellules germinales (qui produisent les gamètes) peuvent transmettre des mutations à la descendance. Une mutation somatique peut affecter l'individu (cancer, par exemple) mais ne sera pas héritée. (1,5 pt)
3. Non, cette mutation n'est pas synonyme : le codon GGA code la Glycine, mais GAA code l'Acide glutamique — deux acides aminés différents. La protéine sera modifiée à cet acide aminé. Cela peut avoir un effet phénotypique si cet acide aminé est important pour la structure ou la fonction de la protéine (exemple analogue à la drépanocytose). (1 pt)

Exercice 2 — Brassages méiotiques et diversité des gamètes
Corrigé :
1. Brassage intrachromosomique : se produit en prophase I par enjambement (crossing-over) entre chromatides de chromosomes homologues — sépare des allèles liés sur le même chromosome. Brassage interchromosomique : se produit en métaphase I par orientation aléatoire et indépendante des bivalents — chaque gamète reçoit une combinaison aléatoire des chromosomes d'origine maternelle ou paternelle. (2 pts)
2. Nombre de combinaisons = $2^n = 2^5 = 32$ gamètes différents. (1 pt)
3. Gamètes parentaux (non recombinés) : A1B1 et A2B2. Gamètes recombinés (issus de l'enjambement) : A1B2 et A2B1. L'enjambement entre les loci A et B permet de dissocier des allèles qui étaient liés sur le même chromosome. (2 pts)

Exercice 3 — Dérive génétique et sélection naturelle
Corrigé :
1. La dérive génétique est la variation aléatoire de la fréquence des allèles d'une génération à l'autre, due à l'échantillonnage aléatoire des gamètes. Dans les petites populations, chaque gamète représente une proportion importante de la population totale, donc les fluctuations aléatoires ont un effet proportionnellement plus grand sur les fréquences alléliques. (1,5 pt)
2. La sélection naturelle est orientée : elle favorise les allèles avantageux et élimine les allèles délétères. La dérive génétique est aléatoire et non orientée : elle peut faire augmenter ou diminuer n'importe quel allèle, quel que soit son effet sur la valeur sélective. (1,5 pt)
3. C'est l'effet fondateur, une forme intense de dérive génétique. La population fondatrice (5 individus seulement) est un échantillon non représentatif de la population source. Les conséquences : la diversité génétique de la population insulaire est réduite (moins d'allèles, fréquences différentes de la population source) ; certains allèles de la population source sont absents, d'autres sont sur-représentés. La population insulaire évoluera différemment de la population continentale. (2 pts)

Exercice 4 — Analyse d'un document sur la sélection naturelle
Corrigé :
1. Il s'agit d'une sélection stabilisatrice : les phénotypes extrêmes (bec trop court ou trop long) sont défavorisés, et les phénotypes intermédiaires sont avantagés. La variance phénotypique diminue au fil des générations. (1,5 pt)
2. Scénario : Les individus à bec intermédiaire accèdent mieux au nectar → meilleure survie et reproduction → ils transmettent davantage leurs allèles à la génération suivante → les allèles codant pour un bec extrême diminuent en fréquence → après plusieurs générations, la majorité des individus ont un bec intermédiaire. (1,5 pt)
3. Les trois conditions : (1) Variabilité phénotypique ✓ (la longueur du bec varie dans la population) ; (2) Hérédité ✓ (la longueur du bec est déterminée génétiquement et transmise aux descendants) ; (3) Avantage reproductif différentiel ✓ (les becs intermédiaires permettent une meilleure alimentation et donc une meilleure reproduction). (1 pt)

Exercice 5 — Synthèse : mécanismes évolutifs
Corrigé (éléments attendus) :
• Les mutations créent de nouveaux allèles, matière première de l'évolution.
• Les brassages méiotiques (enjambement + ségrégation indépendante) et la fécondation aléatoire réorganisent ces allèles en combinaisons nouvelles à chaque génération, générant une diversité phénotypique.
• La sélection naturelle agit sur cette diversité phénotypique : les allèles conférant un avantage dans l'environnement deviennent plus fréquents dans la population.
• Exemple attendu : bactéries résistantes aux antibiotiques — une mutation aléatoire crée un allèle de résistance ; la pression sélective de l'antibiotique sélectionne les bactéries résistantes ; au fil des générations, la résistance se répand dans toute la population. Ou : papillon Biston betularia en Grande-Bretagne.
(2 pts pour un paragraphe structuré avec exemple pertinent)