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Spécialité SVT · Classe de Terminale

Évolution et sélection naturelle

Mécanismes de l'évolution, sélection naturelle et adaptation des populations (programme de Terminale spécialité SVT)

À propos de cette page
Ces exercices corrigés sur « Évolution et sélection naturelle » en terminale permettent de s'entraîner et de vérifier ses acquis en spécialité svt. Ils suivent le programme officiel de terminale et sont classés par difficulté (facile, moyen, difficile). Au programme : Variation génétique au sein des populations, La sélection naturelle : principe et mécanismes, La dérive génétique et les effets stochastiques, Adaptation et valeur sélective. Écris ta réponse puis clique sur « Vérifier » : la correction est immédiate et tolère majuscules, espaces et ponctuation. Cet entraînement aide à mémoriser les méthodes, repérer ses erreurs et gagner en confiance avant un contrôle. Exercices gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour réviser spécialité svt en terminale.

Exercices corrigés, classés du plus simple au plus complexe. Cherche d'abord seul au brouillon, puis déplie la correction détaillée pour vérifier ta méthode et tes raisonnements.

Exercice 1 — Distinguer les forces évolutives

Pour chaque situation décrite, identifiez la force évolutive principale en jeu (sélection naturelle, dérive génétique, mutation, flux génique) et justifiez votre choix en une phrase.

  1. Sur une île volcanique fraîchement colonisée par une dizaine de coléoptères, la fréquence d'un allèle de coloration sans avantage particulier passe de 0,5 à 0,9 en quelques générations.
  2. Dans une grande population de papillons, la proportion d'individus portant un allèle leur permettant d'échapper aux prédateurs augmente régulièrement de génération en génération.
  3. Une nouvelle version d'un gène, jamais observée auparavant dans l'espèce, apparaît chez un seul individu à la suite d'une erreur de réplication de l'ADN.
  4. Deux populations de grenouilles séparées par une rivière voient leurs fréquences alléliques se rapprocher après la construction d'un pont naturel permettant aux individus de circuler entre les deux rives.
  5. Dans une population de plantes de très grande taille, les fréquences alléliques d'un gène neutre restent quasiment constantes pendant des décennies.
Méthode : on repère deux indices clés — le caractère aléatoire ou orienté du changement, et la taille de la population. Petit effectif + changement sans avantage = dérive ; changement orienté lié à la survie/reproduction = sélection ; apparition d'un nouvel allèle = mutation ; échange entre populations = flux génique.

1. Dérive génétique (effet fondateur). La population fondatrice est très petite (une dizaine d'individus) et l'allèle qui augmente n'apporte aucun avantage : c'est l'échantillonnage aléatoire qui fait varier sa fréquence.
2. Sélection naturelle (directionnelle). L'allèle augmente parce qu'il confère un avantage de survie face aux prédateurs : le changement est orienté et lié à la valeur sélective.
3. Mutation. Une variante nouvelle apparaît à partir d'une erreur de réplication : c'est la source ultime de nouveauté génétique.
4. Flux génique (migration). La circulation d'individus entre les deux populations homogénéise leurs fréquences alléliques.
5. Aucune force notable / équilibre. Grande population et allèle neutre : la dérive est négligeable et la sélection n'agit pas. Les fréquences restent stables (situation proche de Hardy-Weinberg).

Exercice 2 — Vrai ou faux justifié sur l'évolution

Indiquez si chaque affirmation est vraie ou fausse et justifiez systématiquement par une connaissance précise du cours.

  1. « Un individu peut évoluer au cours de sa vie pour s'adapter à son milieu. »
  2. « Les mutations apparaissent en réponse à un besoin de l'organisme. »
  3. « La sélection naturelle a pour but de produire des organismes parfaits. »
  4. « Un allèle qui se fixe dans une population est forcément avantageux. »
  5. « Deux espèces qui se ressemblent beaucoup sont nécessairement très proches parentes. »
Méthode : on traque les formulations finalistes (« but », « besoin », « pour ») et les généralisations abusives (« forcément », « nécessairement »), qui sont presque toujours fausses en biologie évolutive.

1. Faux. L'évolution concerne les populations au fil des générations, pas les individus. Un individu peut s'acclimater physiologiquement, mais ses caractères héréditaires ne changent pas : c'est la composition génétique de la population qui évolue.
2. Faux. Les mutations sont aléatoires et préexistent à la pression de sélection. L'environnement ne dirige pas leur apparition ; il trie ensuite les variants existants.
3. Faux. La sélection n'a pas de « but » : elle est un processus mécanique sans finalité. L'adaptation n'est jamais parfaite, car elle est limitée par les compromis (trade-offs), l'histoire évolutive et les mutations disponibles.
4. Faux. Un allèle peut se fixer par dérive génétique, même neutre ou légèrement défavorable, surtout dans une petite population. La fixation n'implique donc pas un avantage sélectif.
5. Faux. La ressemblance peut résulter d'une convergence évolutive (analogie), comme la forme fusiforme du dauphin et du requin, sans ancêtre commun récent. Seules les structures homologues attestent une parenté.

Exercice 3 — Calculs de fréquences génotypiques sous Hardy-Weinberg

À partir des données fournies, calculez les fréquences demandées en détaillant chaque étape.

  1. Une maladie génétique récessive touche 1 nouveau-né sur 2 500. En supposant la population à l'équilibre de Hardy-Weinberg, calculez la fréquence q de l'allèle morbide.
  2. Déduisez-en la fréquence p de l'allèle sain et la proportion d'individus hétérozygotes (porteurs sains) dans la population.
  3. Pour un autre gène, la fréquence de l'allèle dominant B est p = 0,7. Calculez les fréquences génotypiques attendues BB, Bb et bb.
  4. Vérifiez que la somme de ces trois fréquences génotypiques est bien égale à 1.
Méthode : sous Hardy-Weinberg, on relie la fréquence des homozygotes récessifs à q² (q² = proportion d'individus aa), puis p = 1 − q, et on applique p² + 2pq + q² = 1.

1. Les individus atteints sont les homozygotes récessifs : q² = 1/2500 = 0,0004. Donc q = √0,0004 = 0,02 (soit 2 %).
2. p = 1 − q = 1 − 0,02 = 0,98. Hétérozygotes Bb : 2pq = 2 × 0,98 × 0,02 = 0,0392, soit environ 3,9 % de porteurs sains (bien plus nombreux que les malades : c'est typique des maladies récessives rares).
3. p = 0,7 donc q = 1 − 0,7 = 0,3. BB = p² = 0,49 ; Bb = 2pq = 2 × 0,7 × 0,3 = 0,42 ; bb = q² = 0,09.
4. 0,49 + 0,42 + 0,09 = 1,00. La somme vaut bien 1, ce qui confirme la cohérence des calculs (toute la population est répartie entre les trois génotypes).

Exercice 4 — Argumenter à partir d'un graphique de réponse à la sélection

Analysez le graphique fourni puis répondez aux questions en mobilisant les notions du cours.

  1. Décrivez l'évolution de la distribution de la taille du bec entre les deux situations.
  2. Identifiez le type de sélection naturelle illustré par ce déplacement et justifiez votre réponse.
  3. Expliquez le mécanisme reliant la sécheresse à la modification observée de la population.
  4. Cette modification observée chez les pinsons survivants constitue-t-elle déjà une évolution de la population ? Justifiez.
Méthode : on décrit d'abord les données chiffrées (avant de les interpréter), puis on relie la pression de sélection au déplacement de la distribution, en distinguant bien sélection directionnelle, stabilisante et disruptive.

1. Avant la sécheresse, la distribution est symétrique, centrée sur 10 mm (forme en cloche, sélection au repos). Après la sécheresse, le pic se déplace vers les grandes tailles (11-12 mm) et les petits becs (8-9 mm) deviennent très rares : la taille moyenne du bec augmente.
2. Il s'agit d'une sélection directionnelle : la moyenne phénotypique se déplace vers un extrême (les grands becs), au détriment de l'autre extrême.
3. La sécheresse ne laisse que de grosses graines dures. Les oiseaux à gros bec, mieux équipés pour les ouvrir, survivent et se reproduisent davantage (meilleure valeur sélective) ; les oiseaux à petit bec meurent de faim. La fréquence des allèles « gros bec » augmente donc dans la génération suivante.
4. Chez les survivants eux-mêmes, il s'agit d'un simple tri (la sélection n'a pas modifié les individus). L'évolution n'est avérée que si ce changement de fréquences alléliques se transmet à la descendance : comme la taille du bec est un caractère héréditaire, la génération suivante naîtra effectivement avec des becs plus gros. C'est donc bien le point de départ d'une évolution de la population.

Exercice 5 — Interpréter une matrice de distances moléculaires

À partir du tableau de pourcentages de différences entre séquences d'ADN, reconstruisez les liens de parenté et répondez aux questions.

  1. Quelles sont les deux paires d'espèces les plus proches l'une de l'autre ? Justifiez par les données du tableau.
  2. Que peut-on en déduire sur leurs ancêtres communs respectifs ?
  3. Expliquez le principe qui permet d'utiliser le pourcentage de différences entre séquences comme indicateur de parenté évolutive.
  4. Proposez un arbre phylogénétique cohérent avec ces données (description ou schéma) et indiquez où placer l'ancêtre commun à toutes les espèces.
Méthode : dans une matrice de distances, plus le pourcentage de différences est faible, plus la divergence est récente (ancêtre commun récent). On regroupe d'abord les paires aux plus petites valeurs.

1. A et B ne diffèrent que de 2 % : c'est la plus petite distance, ce sont donc les deux espèces les plus proches. De même, C et D ne diffèrent que de 4 % : elles forment la seconde paire proche. En revanche, A/B diffèrent de C/D d'environ 11-12 %.
2. A et B partagent un ancêtre commun récent (peu de mutations accumulées depuis leur divergence) ; il en va de même pour C et D. Le groupe (A,B) et le groupe (C,D) partagent un ancêtre commun plus ancien.
3. Après la séparation de deux lignées à partir d'un ancêtre commun, des mutations s'accumulent indépendamment dans chaque lignée au cours du temps (notamment des mutations neutres). Le nombre de différences entre deux séquences est donc d'autant plus grand que la divergence est ancienne : c'est le principe de l'horloge moléculaire.
4. Arbre cohérent : (A,B) regroupées sur un même nœud récent, (C,D) regroupées sur un autre nœud récent, ces deux nœuds étant reliés à un nœud plus profond. L'ancêtre commun à toutes les espèces se place à la base de l'arbre (nœud le plus ancien), d'où partent les deux grandes branches (A,B) d'un côté et (C,D) de l'autre.

Exercice 6 — Raisonner sur un polymorphisme maintenu

À partir des données chiffrées de valeur sélective, expliquez pourquoi un allèle apparemment défavorable se maintient dans la population.

  1. Quel génotype possède la meilleure valeur sélective ? Calculez le coefficient de sélection s contre chacun des deux homozygotes.
  2. L'allèle N, à l'état homozygote, est nettement défavorable (w = 0,20). Expliquez pourquoi il n'est cependant pas éliminé de la population.
  3. Nommez le mécanisme évolutif illustré par cette situation et citez un exemple réel correspondant.
  4. Que se passerait-il pour la fréquence de l'allèle N si la maladie infectieuse locale disparaissait totalement ? Justifiez.
Méthode : on identifie le génotype de référence (w le plus élevé = 1), puis on calcule s = 1 − w pour les autres. La clé est de remarquer que l'hétérozygote est le plus avantagé.

1. Le génotype le plus avantagé est l'hétérozygote MN (w = 1,00). Coefficient de sélection contre MM : s = 1 − 0,85 = 0,15. Contre NN : s = 1 − 0,20 = 0,80 (très forte sélection).
2. L'allèle N n'est pas éliminé parce qu'il est protégé à l'état hétérozygote : les individus MN ont la meilleure valeur sélective. À chaque génération, la sélection favorise les hétérozygotes, ce qui maintient simultanément les deux allèles M et N dans la population. L'allèle N, bien que létal/grave en homozygotie, est constamment « reproduit » via les porteurs MN.
3. Il s'agit d'un polymorphisme équilibré par surdominance (avantage de l'hétérozygote). Exemple réel : la drépanocytose en zone impaludée (HbA/HbS), où les hétérozygotes résistent mieux au paludisme que les deux homozygotes.
4. Si la maladie infectieuse disparaissait, l'homozygote MM ne serait plus désavantagé (sa valeur sélective remonterait vers 1). L'hétérozygote perdrait son avantage et l'allèle N, qui ne procure plus de protection mais reste très défavorable en homozygotie (NN), serait progressivement contre-sélectionné : sa fréquence diminuerait au fil des générations.
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