Diversification du vivant : symbioses, comportements et culture

Complète avec le mot exact.

1. Chacun des deux partenaires d’une association durable et intime à bénéfices réciproques est un .
   Un symbiote ; l’association elle-même est une symbiose (+/+).
2. Un être vivant qui vit aux dépens de son hôte et peut le rendre malade est un .
   Un pathogène (ou parasite) : bilan +/−.
3. Le toxoplasme modifie le du rat qu’il infecte, ce qui favorise son passage chez le chat, sans changer les allèles du rat.
   Le comportement, une partie du phénotype : le parasite le modifie sans toucher au génome de son hôte.

Association héréditaire ou non héréditaire ? Réponds « héréditaire » ou « non héréditaire ».

1. Le ver géant Riftia des sources hydrothermales n’a pas de tube digestif : des bactéries logées dans son corps lui fournissent sa matière organique. Ses larves n’en contiennent aucune ; elles les captent dans l’eau au moment de se fixer. →
   Les bactéries ne passent pas par l’œuf : chaque génération les capte dans le milieu. Association non héréditaire, comme chez le calmar Euprymna.
2. Chez le cloporte commun, la bactérie Wolbachia fait se développer en femelles des individus aux chromosomes de mâle ; elle passe de la mère à ses descendants dans le cytoplasme de l’ovule. →
   Transmise dans l’ovule, la bactérie est là dès la fécondation : association héréditaire. Elle change pourtant le phénotype sexuel sans changer les chromosomes.
3. L’hydre verte, petit animal d’eau douce, héberge dans ses cellules des algues qui lui cèdent des sucres ; ces algues gagnent les ovocytes, si bien que chaque œuf en contient déjà. →
   Les algues passent de la mère à l’œuf : association héréditaire. Elle ne modifie pas non plus le génome de l’hôte : les sucres viennent de la photosynthèse des algues.

Des plants de soja d’une même variété poussent 8 semaines sur un sol sans azote minéral, stérilisé (lot A) ou ensemencé de bactéries Rhizobium (lot B) (données fictives). Lot A : biomasse sèche 0,8 g par plant, dont 1,5 % d’azote. Lot B : biomasse sèche 3,1 g par plant, dont 3,0 % d’azote ; racines couvertes de nodosités.

1. Masse d’azote dans un plant du lot A : mg
   0,8 g × 0,015 = 0,012 g = 12 mg.
2. Masse d’azote dans un plant du lot B : mg
   3,1 g × 0,030 = 0,093 g = 93 mg : près de 8 fois plus d’azote que dans le lot A.
3. La graine et le sol fournissent autant d’azote aux deux lots. Part de l’azote du lot B venue de l’air grâce aux bactéries, arrondie à l’unité : %
   Azote venu de l’air : 93 − 12 = 81 mg ; 81 ÷ 93 ≈ 0,871, soit 87 % (et non 81 %, qui est une masse en mg).
4. Dans les nodosités, l’enzyme qui fixe l’azote de l’air est codée par les gènes de la .
   Par les gènes de la bactérie, pas par ceux du soja. La graine ne contient pas ces bactéries : chaque plante les rencontre dans le sol, l’association est non héréditaire.

Complète avec le mot exact.

1. Le microbiote n’est pas codé par le génome de l’hôte : chez beaucoup d’animaux, il s’acquiert après la , auprès de la mère, des congénères et du milieu.
   Après la naissance (ou l’éclosion) : il ne passe pas par les gamètes, et il change avec le régime alimentaire et le milieu.
2. Un organisme et son microbiote, dont le phénotype dépend des gènes des deux, forment un .
   Un holobionte.
3. Chez la vache, la cellulose de l’herbe est dégradée par les micro-organismes de la poche digestive appelée .
   Le rumen (ou panse) : la vache ne produit elle-même aucune enzyme qui hydrolyse la cellulose.

Le caractère décrit dépend-il du microbiote acquis ou du génome ? Réponds « microbiote » ou « génome ».

1. Des abeilles ouvrières élevées à l’écart de la colonie, sans contact avec leurs aînées, n’hébergent pas les bactéries intestinales habituelles de l’espèce. →
   Ces bactéries s’acquièrent au contact des congénères : microbiote acquis.
2. Deux lignées de souris élevées dans la même animalerie gardent des pelages de couleurs différentes, même après échange de leurs microbiotes. →
   Le caractère ne suit pas le microbiote : il dépend des allèles, donc du génome.
3. Un jeune koala ne digère les feuilles d’eucalyptus qu’après avoir avalé une bouillie d’excréments de sa mère, riche en micro-organismes. →
   La capacité arrive avec les micro-organismes avalés : microbiote acquis auprès de la mère, sans passer par les gamètes.

Sur un sol de champ traité depuis des années, 60 % des jeunes punaises du soja avalent des bactéries qui dégradent l’insecticide. Après un traitement, 90 % de ces porteuses survivent, contre 10 % des autres punaises (données fictives).

1. Part des punaises de la population qui survivent au traitement : %
   Porteuses : 0,60 × 0,90 = 0,54. Autres : 0,40 × 0,10 = 0,04. Total : 0,54 + 0,04 = 0,58, soit 58 %.
2. Part des porteuses de bactéries dégradantes parmi les survivantes, arrondie à l’unité : %
   0,54 ÷ 0,58 ≈ 0,931, soit 93 % des survivantes (contre 60 % avant le traitement).
3. Ces survivantes pondent sur un sol sans bactéries dégradantes. Leurs descendants seront à l’insecticide.
   Ils seront sensibles : la résistance n’est pas passée par les gamètes, elle doit être acquise dans le sol à chaque génération.
4. Sur 500 jeunes punaises de ce sol, combien de survivantes ne portent pas de bactéries dégradantes ?
   Non porteuses : 500 × 0,40 = 200 ; survivantes : 200 × 0,10 = 20 (sur 290 survivantes en tout).

Complète avec le mot exact.

1. L’évolution réciproque de deux espèces en interaction durable, chacune exerçant sur l’autre une pression de sélection, s’appelle la .
   La co-évolution.
2. Quand chaque défense nouvelle d’un hôte favorise les parasites qui la contournent, et inversement, on parle de course aux .
   Une course aux armements : co-évolution antagoniste.
3. L’hypothèse selon laquelle deux espèces en interaction doivent évoluer sans cesse pour rester à égalité porte le nom de la Reine .
   La Reine rouge (Van Valen, 1973), d’après Lewis Carroll.

Co-évolution mutualiste ou antagoniste ? Réponds « mutualiste » ou « antagoniste ».

1. Un ver parasite d’un lac infecte bien mieux les escargots de son lac que ceux d’un lac voisin, et les escargots d’un lac résistent mieux aux vers des autres lacs. →
   Le parasite s’adapte aux défenses de ses hôtes locaux : antagoniste.
2. Le casse-noix d’Amérique, un oiseau, cache dans le sol les graines du pin à écorce blanche, dont les cônes ne s’ouvrent pas seuls ; il en mange la plupart, mais les graines oubliées germent. →
   L’oiseau se nourrit, le pin est disséminé, presque uniquement par lui : chacun y gagne, mutualiste.
3. Une femelle de teigne du yucca récolte activement le pollen d’une fleur de yucca et le dépose sur une autre fleur, où ses chenilles mangent quelques graines ; le yucca n’a pas d’autre pollinisateur. →
   Pollinisation contre quelques graines, chacun dépend de l’autre : mutualiste.
4. Les chenilles du papillon monarque mangent des asclépiades, plantes toxiques, et stockent leurs toxines ; des asclépiades plus toxiques, des chenilles plus tolérantes apparaissent tour à tour. →
   La plante perd ses feuilles, l’insecte gagne : défenses et contre-défenses alternent, antagoniste.

Sur une île, on mesure à 30 ans d’intervalle la profondeur moyenne du tube des fleurs d’une plante et la longueur moyenne de la langue de son principal bourdon pollinisateur (données fictives) : tube 12,0 mm puis 13,5 mm ; langue 11,0 mm puis 12,4 mm.

1. Augmentation relative de la profondeur du tube : %
   (13,5 − 12,0) ÷ 12,0 = 1,5 ÷ 12,0 = 0,125, soit 12,5 %.
2. Augmentation relative de la longueur de la langue, arrondie à l’unité : %
   (12,4 − 11,0) ÷ 11,0 = 1,4 ÷ 11,0 ≈ 0,127, soit 13 %. Les deux caractères varient ensemble.
3. Les deux caractères varient ensemble, mais cette corrélation ne suffit pas : pour argumenter une co-évolution, il faut établir un lien entre eux (une langue plus longue atteint le nectar d’un tube plus profond).
   Un lien fonctionnel : chaque caractère doit tirer un avantage de l’autre. Il faut aussi que les deux caractères soient héréditaires et que chaque espèce exerce une pression de sélection sur l’autre.
4. Un élève écrit : « Le bourdon allonge sa langue pour atteindre le nectar. » Cette phrase est : les variations apparaissent sans but.
   Elle est finaliste : des bourdons à langue plus longue, déjà présents, récoltent plus de nectar et laissent plus de descendants.

Complète avec le mot exact.

1. Une structure construite avec des éléments inertes du milieu, comme un barrage de castor, fait partie du phénotype de l’animal.
   Du phénotype étendu.
2. Le biologiste britannique qui a proposé en 1982 d’inclure dans le phénotype d’un animal les structures qu’il construit est Richard .
   Richard Dawkins, dans The Extended Phenotype (1982).
3. La larve de phrygane vit dans un fait de grains de sable ou de débris végétaux liés par de la soie.
   Un fourreau, dont l’aspect dépend des matériaux trouvés au fond de l’eau.

Classe chaque caractère : réponds « génome », « partenaire vivant » ou « phénotype étendu ».

1. Les débris de coquilles et d’algues qu’un oursin violet maintient sur son dos avec ses pieds. →
   Des éléments inertes ramassés dans le milieu : phénotype étendu.
2. La fixation de l’azote de l’air dans les nodosités des racines d’un aulne, qui abritent une bactérie du sol. →
   L’azote est fixé par la bactérie (du genre Frankia) : partenaire vivant.
3. Le nid de boue séchée d’une hirondelle de fenêtre. →
   Boue récoltée et assemblée : phénotype étendu.
4. Le plumage noir et le bec jaune d’un merle mâle. →
   Fabriqués par l’oiseau selon ses allèles : génome.

Raisonne et calcule.

1. Une salangane d’Asie du Sud-Est bâtit son nid avec sa seule salive, qui durcit à l’air. Ce nid ne compte pas parmi les constructions faites d’éléments inertes, car son matériau n’est pas dans le milieu.
   Il n’est pas recruté dans le milieu : la salive est sécrétée par l’oiseau, comme la soie de l’araignée. Ce nid n’est donc pas un phénotype étendu, au contraire du nid de boue de l’hirondelle.
2. Un crabe décorateur de 12,0 g porte 3,0 g d’algues fixées sur sa carapace (données fictives). La parure représente % de la masse totale du crabe paré.
   Masse totale : 12,0 + 3,0 = 15,0 g ; 3,0 ÷ 15,0 = 0,20, soit 20 % (et non 3,0 ÷ 12,0 = 25 %).
3. Des crabes décorateurs élevés seuls dès l’éclosion décorent quand même leur carapace : ce comportement est probablement , contrairement aux algues récoltées.
   Sans modèle, le comportement apparaît : il est probablement héréditaire. Les algues, elles, dépendent du milieu.

Complète avec le mot exact.

1. L’acquisition d’un comportement par observation et imitation d’un congénère est un apprentissage .
   Un apprentissage social, base de la transmission culturelle.
2. Un jeune oiseau isolé dès l’éclosion produit quand même un chant simplifié : le chant a une base .
   Une base innée, complétée par l’écoute des adultes.
3. Des variantes locales du chant d’une même espèce d’oiseau, transmises par apprentissage, sont des .
   Des dialectes.

Le caractère décrit se transmet-il de façon génétique ou culturelle ? Réponds « génétique » ou « culturelle ».

1. À Shark Bay, en Australie, certains grands dauphins portent une éponge sur le rostre pour fouiller le fond ; le comportement passe surtout des mères à leurs petits, qui les accompagnent pendant des années. →
   Le jeune apprend auprès de sa mère : transmission culturelle, de génération en génération.
2. Une habitude nouvelle, fouiller les poubelles d’un camp, se répand en quatre ans dans tout un groupe de babouins, chez qui une génération dure une dizaine d’années. →
   Quatre ans, moins de la moitié d’une génération : seule une transmission culturelle, entre contemporains, va aussi vite.
3. Un rouge-gorge élevé par des parents adoptifs d’une autre région a la même couleur de gorge que tous les rouges-gorges. →
   La couleur de la gorge ne dépend pas des parents adoptifs : transmission génétique.

De jeunes pinsons des arbres mâles sont élevés dans quatre conditions ; on compte les types de syllabes de leur chant au printemps suivant (données simplifiées). A : élevé par ses parents en milieu naturel, 11 types, chant complet. B : isolé acoustiquement dès l’éclosion, 4 types, chant simplifié de durée normale. C : isolé, mais entendant un enregistrement de chant adulte pendant ses premiers mois, 10 types. D : isolé, entendant le même enregistrement seulement à partir d’un an, 5 types.

1. Le pinson B produit types de syllabes de moins que le pinson A.
   11 − 4 = 7 types de moins : le chant complet exige l’écoute d’adultes.
2. Part des types de syllabes de A retrouvés chez B, arrondie à l’unité : %
   4 ÷ 11 ≈ 0,364, soit 36 %.
3. C et D entendent le même enregistrement, mais pas au même âge : l’apprentissage n’est possible que pendant une période .
   Une période sensible, au début de la vie : 10 types si l’écoute est précoce, 5 si elle vient après un an.
4. Le pinson C a appris son chant d’un haut-parleur, sans lien avec ses parents : ce qui est transmis n’est pas un allèle mais un sonore mémorisé.
   Un modèle sonore : la transmission est culturelle, sans modification de l’ADN.

Complète avec le mot exact.

1. L’apparition chez un individu d’un comportement nouveau, qui pourra ensuite être imité, est une .
   Une innovation, point de départ d’une évolution culturelle.
2. Un trait culturel pratiqué par un seul individu peut disparaître à sa mort, sans avoir été désavantageux : c’est une perte par .
   Une perte par hasard, comparable à la dérive génétique.
3. Chez l’être humain, techniques et savoirs s’accumulent de génération en génération : on dit que la culture humaine est .
   Elle est cumulative.

Réponds « sélection », « contre-sélection » ou « hasard ».

1. Dans un groupe de singes, une façon plus rapide d’ouvrir un fruit dur est copiée par la plupart des jeunes. →
   Le trait est adopté parce qu’il est utile : sélection culturelle.
2. Le seul vieux mâle qui chantait une variante rare est tué par une tempête ; la variante n’est plus jamais entendue. →
   Disparition sans désavantage, due au sort d’un individu : hasard.
3. Un groupe abandonne une technique de pêche quand le poisson qu’elle permettait d’attraper disparaît de la rivière. →
   Le trait devient inutile et cesse d’être pratiqué : contre-sélection.

Dans un groupe de 80 orques, une technique de chasse passe de 2 à 60 pratiquants en 3 ans ; chez les orques, une génération dure environ 25 ans (données fictives pour la diffusion).

1. Part du groupe qui pratique la technique au bout des 3 ans : %
   60 ÷ 80 = 0,75, soit 75 % (contre 2 ÷ 80 = 2,5 % au départ).
2. Durée de la diffusion, exprimée en générations :
   3 ÷ 25 = 0,12 génération.
3. En une fraction de génération, la fréquence d’un allèle ne peut presque pas changer, car il faut des pour transmettre un allèle.
   Un allèle ne passe qu’aux descendants : il faut des naissances. La technique, elle, passe entre contemporains.
4. Si la technique permet d’attraper une proie que les autres groupes ignorent, elle peut modifier la pression de sélection naturelle sur des caractères du groupe.
   Une culture différente change le milieu de sélection : certains caractères héréditaires utiles à ce mode de chasse peuvent devenir plus fréquents. C’est un lien entre évolution culturelle et évolution biologique.