Évolution et sélection naturelle

Exercice 1 — Les mécanismes de la diversification du vivant au sein des populations
Corrigé — plan détaillé, connaissances attendues et critères :

Méthode : sujet de synthèse → introduction (définition de l'évolution comme modification des fréquences alléliques au fil des générations + problématique + annonce du plan), développement structuré, conclusion bilan. On doit relier les notions et non les juxtaposer.

Introduction : définir l'évolution (modification, au fil des générations, des fréquences alléliques d'une population) et poser le rôle conjoint de la variation, de la sélection et de la dérive.

I. L'origine de la variation génétique (substrat de l'évolution)
• Les mutations de l'ADN, aléatoires, créent de nouveaux allèles (source ultime de diversité).
• La recombinaison lors de la méiose (brassages inter- et intrachromosomique) produit de nouvelles combinaisons alléliques.
• Le flux génique (migration) apporte des allèles entre populations.
→ Sans cette variation héritable, aucune évolution n'est possible.

II. La sélection naturelle : une force orientée (déterministe)
• Conditions : variation, héritabilité, différentiel de succès reproductif.
• Elle agit sur les phénotypes : les allèles augmentant la valeur sélective (fitness) deviennent plus fréquents.
• Formes : directionnelle, stabilisante, disruptive. Résultat : l'adaptation des populations à leur milieu.

III. La dérive génétique : une force aléatoire (stochastique)
• Variation aléatoire des fréquences alléliques due à l'échantillonnage dans une population de taille finie.
• Effets d'autant plus marqués que la population est petite (effet fondateur, goulet d'étranglement).
• Peut fixer ou éliminer un allèle indépendamment de son avantage.

Comparaison attendue : sélection = orientée, dépend de la valeur sélective, produit l'adaptation ; dérive = aléatoire, indépendante de l'avantage, importante dans les petites populations. Les deux agissent souvent simultanément.

Conclusion : la variation génétique fournit le matériau ; sélection et dérive le remodèlent, l'une par tri orienté, l'autre par hasard. Ouverture possible : ces processus, prolongés et associés à l'isolement reproducteur, conduisent à la spéciation.

Barème indicatif : introduction et problématique (1,5) ; origine de la variation (2,5) ; sélection naturelle (2,5) ; dérive génétique (2) ; comparaison explicite des deux forces (1) ; conclusion + schéma bilan (0,5).

Exercice 2 — Étude de documents : l'évolution de la résistance d'un ravageur à un insecticide
Corrigé — démarche scientifique, prélèvements et connaissances attendues :

Méthode : on prélève d'abord les données (document 1 : courbes ; document 2 : texte), on les met en relation avec les notions du cours (sélection, valeur sélective, mutation préexistante), puis on construit une argumentation et une proposition raisonnée.

Q1 (3 pts) — Description : dans la parcelle traitée, la fréquence de R passe d'environ 0,01 (an 0) à 0,95 (an 5) : augmentation forte et continue, l'allèle devient quasi fixé. Dans la parcelle témoin, R reste stable autour de 0,01-0,02 : aucune évolution notable. La seule différence entre les deux parcelles est la présence de l'insecticide.

Q2 (3 pts) — La résistance n'est pas « fabriquée » par l'insecticide : le document 2 montre que l'allèle R existait déjà (≈ 1 %) avant toute utilisation du produit. L'insecticide ne crée donc pas la mutation : il agit comme un agent de sélection qui élimine les sensibles et laisse survivre les porteurs de R préexistants. Les mutations sont aléatoires et antérieures à la pression de sélection.

Q3 (2 pts) — Pourquoi R reste rare en parcelle témoin : sans insecticide, R représente un coût métabolique (8 % de descendants en moins) : la valeur sélective des porteurs de R est inférieure à celle des sensibles. R est donc légèrement contre-sélectionné et reste rare. En parcelle traitée au contraire, les sensibles meurent (valeur sélective effondrée), si bien que la valeur sélective relative de R devient nettement supérieure : il est fortement sélectionné.

Q4 (4 pts) — Argumentation et proposition :
• Démonstration de la sélection naturelle : on retrouve les trois conditions — variation (présence des allèles R et sensible), héritabilité (R est un allèle transmis), différentiel de reproduction (selon la présence d'insecticide). Le changement de fréquence allélique observable et mesurable en quelques générations est une preuve directe et observable de l'évolution par sélection naturelle, comparable au mélanisme industriel ou aux résistances bactériennes.
• Stratégie agricole : réduire et diversifier la pression de sélection. Par exemple : alterner les familles d'insecticides (rotation), n'employer le produit que lorsque c'est nécessaire et au bon dosage, conserver des zones-refuges non traitées où survivent des individus sensibles (qui « diluent » l'allèle R par reproduction avec les résistants), et recourir à la lutte intégrée (prédateurs naturels). On diminue ainsi l'intensité de la sélection en faveur de R et donc la vitesse d'apparition de la résistance.