Évolution : sélection naturelle, hasard et nouvelles espèces

Apparition et disparition des espèces ; variation dans les populations ; sélection naturelle ; hasard et dérive génétique ; naissance d’une espèce ; lignée humaine.

À propos de cette page

Cinq problèmes à partir de documents réels : les phalènes relâchées par Kettlewell, les éléphantes sans défenses de Gorongosa après la guerre, l’expérience de Buri sur des drosophiles, la mouche de la pomme et de l’aubépine, les lézards introduits sur l’îlot de Pod Mrčaru.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : quelle espèce, quel lieu, quelle date, quelle mesure (nombre, pourcentage, moyenne).
Je compare des fréquences ou des parts, jamais des nombres bruts quand les effectifs diffèrent.
Je cherche le mécanisme : un avantage dans ce milieu et un changement dans le même sens → sélection ; peu d’individus et un caractère sans avantage → hasard ; populations séparées qui ne se reproduisent plus → spéciation.
Je calcule quand il le faut (pourcentage, rapport, différence), en vérifiant le total.
Je conclus avec le vocabulaire exact : variation héréditaire, sélection naturelle, dérive génétique, effet fondateur, isolement reproductif.

Problème 1 · Des phalènes relâchées puis recapturées★★★Facile

Document 1 — Birmingham, 1953. Dans un bois proche de la ville, aux troncs noircis par la suie, le biologiste Bernard Kettlewell marque puis relâche des phalènes du bouleau ; il en recapture une partie dans les jours qui suivent. Pour Kettlewell, les phalènes non recapturées ont surtout été mangées par des oiseaux.

Forme	Phalènes relâchées	Part recapturée
sombre	447	27,5 %
claire	137	13 %

Document 2 — Dorset, 1955. Même expérience dans un bois non pollué, aux troncs couverts de lichens clairs : 13,7 % des phalènes claires sont recapturées, contre 4,7 % des sombres.

1. À Birmingham, combien de phalènes sombres ont été recapturées ? (arrondi à l’unité)
447 × 0,275 = 122,925, soit environ 123 phalènes sombres.
2. À Birmingham, la part recapturée des sombres est environ fois celle des claires (arrondi à l’unité).
27,5 ÷ 13 ≈ 2,1, soit environ 2 fois : les sombres survivent mieux sur les troncs noircis.
3. Dans le Dorset, quelle forme survit le mieux ? La forme .
13,7 % contre 4,7 % : la forme claire, camouflée sur les lichens.
4. Le même caractère « ailes sombres » est donc avantageux dans les bois pollués et dans les bois non pollués.
Désavantageux sur les lichens clairs : l’avantage dépend du milieu, c’est lui qui trie.

Problème 2 · Les éléphantes sans défenses de Gorongosa★★★Moyen

Document 1 — Une guerre et du braconnage. Pendant la guerre civile du Mozambique (1977-1992), les combattants tuent les éléphants du parc national de Gorongosa pour vendre leur ivoire. Environ 2 500 éléphants vivaient dans le parc avant la guerre ; il en reste environ 200 à la fin.

Document 2 — Les femelles sans défenses (étude publiée dans Science en 2021). Chez les éléphants d’Afrique, environ 2 % des femelles naissent normalement sans défenses.

Femelles de Gorongosa	Part sans défenses
avant la guerre (1977)	18,5 %
femelles qui ont survécu à la guerre	environ 51 %
filles nées après la guerre	environ 33 %

Document 3 — Un caractère héréditaire. L’absence de défenses est due à un allèle dominant porté par le chromosome X. Les mâles qui portent cet allèle meurent avant de naître : les pères ont donc tous des défenses. Une femelle sans défenses porte l’allèle sur un seul de ses deux chromosomes X, et chaque petit reçoit au hasard l’un des deux X de sa mère.

1. Quel pourcentage des éléphants du parc a disparu pendant la guerre ? %
2 500 − 200 = 2 300 ; 2 300 ÷ 2 500 = 0,92, soit 92 %.
2. Pourquoi les femelles sans défenses avaient-elles plus de chances de survivre ? Les braconniers cherchaient l’.
Une femelle sans défenses n’a pas d’ivoire : les braconniers l’épargnaient plus souvent.
3. Entre 1977 et la fin de la guerre, la part des femelles sans défenses a été multipliée par environ (arrondi à l’unité).
51 ÷ 18,5 ≈ 2,8, soit environ 3 : un changement très rapide.
4. Ce tri, réalisé ici par les humains, d’un caractère héréditaire déjà présent est une .
C’est une sélection : les braconniers jouent le rôle du milieu qui trie.
5. Une mère sans défenses transmet donc l’allèle, en moyenne, à % de ses filles.
Un X sur deux porte l’allèle, et chaque fille reçoit l’un des deux au hasard : 50 % en moyenne. C’est pourquoi les filles nées après la guerre (33 %) sont moins souvent sans défenses que leurs mères survivantes (51 %), tout en restant bien au-dessus des 18,5 % d’avant la guerre.

Problème 3 · Des drosophiles en petits flacons★★★Moyen

Document 1 — Le protocole (expérience de Peter Buri, publiée en 1956). Le biologiste élève 107 populations de drosophiles (des petites mouches) dans des flacons identiques. À chaque génération, il ne garde que 16 mouches par flacon, 8 mâles et 8 femelles pris au hasard. Au départ, dans chaque flacon, un allèle de la couleur des yeux, sans effet sur la survie, représente la moitié des exemplaires du gène.

Document 2 — Les résultats après 19 générations.

Résultat	Nombre de flacons
l’allèle a disparu	30
l’allèle est porté par toutes les mouches	28
autres cas	?

1. Chaque mouche a deux exemplaires du gène. Combien d’exemplaires y a-t-il dans un flacon de 16 mouches ?
16 × 2 = 32 exemplaires.
2. Combien de ces exemplaires sont, au départ, l’allèle étudié ?
La moitié de 32 : 16 exemplaires (50 %).
3. Dans combien de flacons l’allèle n’a-t-il ni disparu, ni été fixé ?
107 − 30 − 28 = 49 flacons.
4. Quel pourcentage des flacons a perdu l’allèle ? (arrondi à l’unité) %
30 ÷ 107 ≈ 0,28, soit 28 %.
5. Les flacons étaient identiques et l’allèle sans effet : ces résultats opposés s’expliquent par la génétique.
Des fréquences qui partent dans tous les sens dans de petites populations identiques : dérive génétique, le hasard seul.

Problème 4 · Mouche de la pomme, mouche de l’aubépine★★★Difficile

Document 1 — Un nouvel hôte. En Amérique du Nord, une petite mouche pond ses œufs dans les fruits de l’aubépine, un arbuste sauvage ; ses larves s’y développent. Les colons européens ont apporté le pommier. Au milieu du XIX^e siècle, une partie de ces mouches s’est mise à pondre dans les pommes.

Document 2 — Rencontres et saisons. Les mouches s’accouplent sur les fruits où elles pondent. Elles sont attirées par l’odeur du fruit dans lequel elles ont grandi et évitent celle de l’autre fruit. Les pommes mûrissent plus tôt dans la saison que les fruits de l’aubépine.

Document 3 — Des échanges réduits. Là où les deux formes vivent ensemble, elles n’échangent plus qu’environ 6 % d’allèles par génération. Les biologistes parlent de deux « races » de la même espèce.

1. Ici, aucune barrière géographique : les deux formes vivent au même endroit. Ce qui les sépare, ce sont les où elles pondent et s’accouplent.
Pommes ou fruits d’aubépine : les fruits servent à la fois de lieu de ponte et de lieu de rencontre.
2. Sur les pommiers, les mouches favorisées sont celles qui sont prêtes à pondre plus dans la saison.
Les pommes mûrissent plus tôt : les mouches prêtes tôt y pondent mieux. C’est une sélection qui accentue la différence.
3. Quelle étape de la spéciation les documents 1 et 2 décrivent-ils, au fil des générations ? La .
Chaque forme évolue à sa façon (préférence d’odeur, période de ponte) : divergence.
4. Avec 6 % d’allèles échangés par génération, ce ne sont pas encore deux espèces : leur isolement reproductif est .
L’isolement reproductif est partiel : des croisements féconds ont encore lieu. Une espèce est peut-être en train de naître.

Problème 5 · Les lézards de Pod Mrčaru★★★Difficile

Document 1 — Une introduction. En 1971, des biologistes déplacent 5 couples de lézards d’une petite île croate, Pod Kopište, vers une île voisine, Pod Mrčaru, où il y a peu d’insectes mais beaucoup de plantes. L’ADN des lézards actuels de Pod Mrčaru montre qu’ils descendent de ces lézards introduits.

Document 2 — Ce qu’ils mangent, environ 35 ans plus tard (étude publiée en 2008 ; part des plantes dans le contenu de l’estomac, en volume).

Île	Printemps	Été
Pod Kopište (île de départ)	7 %	4 %
Pod Mrčaru	34 %	61 %

Document 3 — Des différences de forme. Les lézards de Pod Mrčaru ont une tête plus longue, plus large et plus haute, et mordent plus fort. Même les nouveau-nés ont dans l’intestin de petites valves, absentes à Pod Kopište, qui ralentissent le passage des aliments et aident à digérer les plantes.

1. Combien de lézards ont fondé la population de Pod Mrčaru ?
5 couples = 10 lézards.
2. En été, la part des plantes dans l’alimentation est environ fois plus grande à Pod Mrčaru qu’à Pod Kopište (arrondi à l’unité).
61 ÷ 4 = 15,25, soit environ 15 fois.
3. Avec si peu de fondateurs, une partie des allèles de la population vient du hasard : c’est l’effet .
L’effet fondateur : les 10 lézards ne portaient qu’une partie des allèles de la population de départ.
4. Si une grosse tête qui mord fort est héréditaire, elle a pu devenir fréquente parce qu’elle aide à manger des feuilles dures : c’est la naturelle.
Un caractère favorable dans ce milieu riche en plantes : sélection naturelle. Les chercheurs vérifient encore quelle part vient des allèles et quelle part du régime alimentaire.
5. Pour savoir si les lézards des deux îles sont devenus deux espèces, il faudrait vérifier s’ils peuvent avoir ensemble des descendants .
C’est le critère de l’espèce : des descendants féconds. Des différences de forme ne suffisent pas.

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