3-4 SVT L'évolution du monde vivant

 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

L'évolution du monde vivant

Article fouillé — Niveau 3e (collège)

Chapitre 1 — La biodiversité

Chapitre 2 — Phénotype et génotype des individus

Chapitre 3 — Les mécanismes de l'évolution biologique

Chapitre 4 — Les relations de parenté entre les êtres vivants

+ Révision express  •  Quiz de 50 questions  •  Exercice guidé : traduire un texte en schéma

 

Sommaire

Chapitre 1 — La biodiversité................................... 3

Exercice résolu — Comparer la biodiversité de deux milieux.............................................................. 4

Chapitre 2 — Phénotype et génotype des individus. 7

Exercice résolu — Expliquer un phénotype à partir du génotype.............................................................. 8

Chapitre 3 — Les mécanismes de l'évolution biologique............................................................ 10

Exercice résolu — L'histoire des phalènes carbonaria............................................................... 10

Chapitre 4 — Les relations de parenté entre les êtres vivants.................................................................. 13

Exercice résolu — Construire un arbre de parenté des vertébrés.......................................................... 14

Révision express................................................... 17

Quiz — 50 questions (avec corrigé)........................ 19

Exercice guidé — Traduire un texte en schéma...... 27

 

 

CHAPITRE 1

La biodiversité

La biodiversité désigne la diversité de l'ensemble des êtres vivants sur Terre, à toutes les échelles : celle des milieux, celle des espèces qui les peuplent, et celle des individus au sein d'une même espèce. Loin d'être figée, elle change en permanence au fil du temps et de l'espace. Ce chapitre présente comment on mesure et on décrit cette biodiversité, et comment évoluent les populations qui la composent.

1. La mesure de la biodiversité

Pour étudier la biodiversité d'un milieu, les scientifiques réalisent des inventaires : ils recensent les espèces présentes et comptent, ou estiment, le nombre d'individus de chacune. Comme il est impossible d'observer un milieu entier, ces relevés se font le plus souvent par échantillonnage : on étudie en détail une zone représentative et limitée (un quadrat, une placette, un transect), avant d'extrapoler les résultats à l'ensemble du milieu.

Deux grandeurs permettent de décrire la biodiversité d'un milieu : la richesse spécifique, qui est le nombre d'espèces différentes présentes, et l'abondance, qui est le nombre d'individus de chaque espèce (ou leur proportion relative). Un milieu peut avoir une richesse spécifique élevée tout en étant dominé par quelques espèces très abondantes, tandis qu'un autre peut réunir moins d'espèces mais réparties plus équitablement.

Figure 1 — Les trois niveaux de la biodiversité.

La biodiversité s'observe donc à trois niveaux emboîtés : la diversité des écosystèmes (la variété des milieux de vie), la diversité des espèces au sein d'un même écosystème, et la diversité génétique au sein d'une même espèce (aussi appelée diversité intraspécifique). Aujourd'hui, des outils numériques (bases de données naturalistes, applications de sciences participatives, clés de détermination) permettent à chacun de contribuer à ces inventaires.

2. La diversité des espèces

Une espèce regroupe l'ensemble des individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance elle-même féconde. La diversité des espèces varie énormément d'un milieu à l'autre : une forêt tropicale humide abrite typiquement des dizaines de milliers d'espèces différentes sur une petite surface, alors qu'un désert ou une banquise n'en abrite que quelques dizaines. Cette diversité dépend notamment du climat, des ressources disponibles (eau, lumière, nutriments) et de l'histoire du milieu.

La biodiversité spécifique n'est pas figée : certaines espèces disparaissent (extinction), d'autres apparaissent au cours de l'évolution (spéciation), et d'autres encore colonisent de nouveaux milieux. Les activités humaines (déforestation, pollution, changement climatique, introduction d'espèces) influencent aujourd'hui fortement, et le plus souvent négativement, cette diversité.

3. Dynamique des populations

Une population est l'ensemble des individus d'une même espèce vivant dans un même milieu, au même moment, et pouvant se reproduire entre eux. Les effectifs d'une population ne sont jamais constants : ils varient dans le temps sous l'effet des naissances, des décès, mais aussi des migrations (entrées et sorties d'individus).

Ces variations dépendent de nombreux facteurs : la disponibilité en ressources (nourriture, eau, espace), le climat et les saisons, la présence de prédateurs ou de maladies, la compétition avec d'autres espèces, et les activités humaines. Lorsque les ressources sont abondantes et les conditions favorables, une population peut croître rapidement ; à l'inverse, une pénurie de ressources ou un événement défavorable (sécheresse, épidémie) peut faire chuter ses effectifs.

À retenir •     La biodiversité se mesure par la richesse spécifique (nombre d'espèces) et l'abondance des individus, à partir d'inventaires par échantillonnage. •     Elle s'observe à 3 niveaux : écosystèmes, espèces, diversité génétique intraspécifique. •     Une population est l'ensemble des individus d'une même espèce vivant au même endroit, au même moment. •     Les effectifs d'une population varient dans le temps (naissances, décès, migrations) selon les ressources et les conditions du milieu.

 

Exercice résolu — Comparer la biodiversité de deux milieux

Énoncé Une classe réalise un relevé d'espèces végétales sur deux placettes de 4 m² : le milieu A est une pelouse tondue chaque semaine, le milieu B est une prairie voisine non fauchée depuis un an. Les résultats des deux relevés sont donnés ci-dessous.

 

Figure 2 — Répartition des espèces observées dans les deux milieux.

Espèce	Milieu A (pelouse tondue)	Milieu B (prairie non fauchée)
Herbe (graminées)	34	14
Pâquerette	2	5
Pissenlit	1	4
Trèfle	0	4
Achillée	0	3
Centaurée	0	2
Carotte sauvage	0	2
Plantain	0	2
Total individus	37	36
Nombre d'espèces	3	8

 

Question 1 : Calculez la richesse spécifique de chaque milieu. Lequel est le plus riche en espèces ? Question 2 : Le nombre total d'individus recensés est-il très différent entre les deux milieux ? Que peut-on en conclure sur le lien entre nombre d'individus et biodiversité ? Question 3 : Dans le milieu A, quelle espèce domine largement ? Est-ce le cas dans le milieu B ? Question 4 : Proposez une explication à la différence de biodiversité observée entre les deux milieux.

 

Corrigé 1. La richesse spécifique du milieu A est de 3 espèces (herbe, pâquerette, pissenlit), celle du milieu B est de 8 espèces. Le milieu B (prairie non fauchée) est donc nettement plus riche en espèces que le milieu A (pelouse tondue). 2. Non : le milieu A compte 37 individus et le milieu B en compte 36, un nombre quasiment identique. On en conclut que le nombre total d'individus ne renseigne pas, à lui seul, sur la biodiversité d'un milieu : deux milieux peuvent compter un nombre d'individus comparable tout en ayant une richesse spécifique très différente. C'est bien la diversité des espèces, et non l'abondance totale, qui définit la biodiversité. 3. Dans le milieu A, l'herbe domine très largement (34 individus sur 37, soit environ 92 % des individus). Dans le milieu B, la répartition est beaucoup plus équilibrée entre les 8 espèces (l'herbe ne représente plus qu'environ 39 % des individus). 4. La tonte régulière du milieu A élimine systématiquement les plantes à fleurs avant qu'elles ne puissent se développer et se reproduire, ce qui favorise les graminées (l'herbe), très résistantes à la coupe, au détriment des autres espèces. Le milieu B, non fauché, laisse le temps à davantage d'espèces de fleurs sauvages de s'installer et de se développer, ce qui explique sa plus grande biodiversité. Cet exemple illustre l'effet direct des activités humaines (ici, la fréquence de tonte) sur la biodiversité d'un milieu.

 

 

CHAPITRE 2

Phénotype et génotype des individus

Chaque individu possède des caractères qui lui sont propres (couleur des yeux, groupe sanguin, forme des feuilles chez une plante...). Ce chapitre explique d'où viennent ces caractères observables, et en quoi ils dépendent à la fois de l'information génétique héritée des parents et des conditions de vie de l'individu.

1. Premiers éléments : caractères et gènes

Un caractère est un trait observable d'un individu : la couleur des yeux, la couleur d'une fleur, la taille d'une plante, le groupe sanguin... Chaque caractère peut exister sous plusieurs versions, appelées caractères contrastés (par exemple : yeux bleus ou yeux marron).

L'information nécessaire à la mise en place de ces caractères est portée par l'ADN, une molécule présente dans le noyau de toutes les cellules, organisée en chromosomes. Un gène est un segment d'ADN qui contient l'information nécessaire à un caractère donné. Chaque gène peut exister sous différentes versions, appelées allèles : par exemple, le gène de la couleur des yeux existe sous un allèle « yeux bleus » et un allèle « yeux marron ».

Chaque individu possède, pour chaque gène, deux allèles : l'un hérité de son père, l'autre de sa mère. L'ensemble des allèles portés par un individu constitue son génotype.

2. Le phénotype dépend du génotype

L'ensemble des caractères observables d'un individu constitue son phénotype. Le phénotype d'un individu dépend directement de son génotype : ce sont les allèles présents qui déterminent, en grande partie, quels caractères seront exprimés.

Figure 3 — Du génotype au phénotype, avec l'influence de l'environnement.

Un même gène peut ainsi conduire à des phénotypes différents selon les allèles présents chez l'individu. C'est pourquoi deux individus de la même espèce, ayant hérité de combinaisons d'allèles différentes de leurs parents (rappel : voir le brassage génétique et la « loterie génétique » de la fécondation), peuvent présenter des phénotypes très différents pour un même caractère.

3. Le phénotype dépend aussi de l'environnement

Le génotype ne détermine pas à lui seul le phénotype final d'un individu : les conditions de l'environnement influencent elles aussi, pour de nombreux caractères, la façon dont le génotype s'exprime. Un même génotype peut donc donner des phénotypes légèrement différents selon les conditions de vie.

Quelques exemples : la pratique régulière d'un sport peut développer la masse musculaire (le génotype fixe le potentiel, l'environnement — l'entraînement — influence le résultat observable) ; l'exposition au soleil fonce la peau (bronzage) chez les personnes qui en ont la capacité génétique ; la couleur des fleurs de l'hortensia varie selon l'acidité du sol (pH), alors que le patrimoine génétique de la plante reste identique ; la taille définitive d'un arbre dépend de son génotype (espèce) mais aussi des ressources disponibles (lumière, eau, sol).

À retenir •     Un gène est une portion d'ADN qui porte l'information d'un caractère ; il peut exister sous plusieurs versions, les allèles. •     Le génotype d'un individu est l'ensemble des allèles qu'il possède (hérités pour moitié de chaque parent). •     Le phénotype est l'ensemble des caractères observables d'un individu ; il dépend du génotype. •     Le phénotype dépend aussi de l'environnement : un même génotype peut s'exprimer différemment selon les conditions de vie.

 

Exercice résolu — Expliquer un phénotype à partir du génotype

Énoncé Chez la belle-de-nuit (une plante à fleurs), le gène de la couleur des fleurs possède deux allèles : l'allèle R (qui code une couleur rouge) et l'allèle B (qui code une couleur blanche). Chaque plante possède deux allèles pour ce gène (un hérité de chaque parent). Lorsqu'une plante possède les deux allèles différents (R et B), les deux s'expriment en même temps et se mélangent : la fleur est rose.

 

Génotype (allèles portés)	Phénotype (couleur des fleurs)
R et R	?
B et B	?
R et B	?

 

Question 1 : Complétez le tableau en indiquant le phénotype attendu pour chaque génotype. Question 2 : Une plante a des fleurs roses. Que pouvez-vous dire de son génotype ? Question 3 : Deux plantes ont exactement le même génotype (R et B), mais l'une pousse en pleine lumière et l'autre à l'ombre. Leurs fleurs auront-elles nécessairement exactement la même couleur ? Justifiez en utilisant ce que vous savez sur le phénotype.

 

Corrigé 1. Une plante de génotype R et R ne possède que l'allèle « rouge » : ses fleurs sont rouges. Une plante de génotype B et B ne possède que l'allèle « blanc » : ses fleurs sont blanches. Une plante de génotype R et B possède les deux allèles, qui s'expriment tous les deux en même temps : ses fleurs sont roses. 2. Puisque seul le génotype « R et B » produit des fleurs roses (les deux allèles s'exprimant ensemble), on peut affirmer avec certitude que cette plante possède le génotype R et B. 3. Pas nécessairement. Le génotype fixe le phénotype attendu dans des conditions normales (ici, rose), mais le phénotype peut aussi être influencé par l'environnement (lumière, sol, température...). Il est donc possible que l'intensité de la couleur rose diffère légèrement entre les deux plantes, même si leur génotype est identique — comme on l'a vu avec l'exemple de l'hortensia dont la couleur dépend aussi du pH du sol. Le génotype indique la couleur de base attendue, mais l'environnement peut moduler la façon dont elle s'exprime.

 

 

CHAPITRE 3

Les mécanismes de l'évolution biologique

Les espèces qui peuplent la Terre aujourd'hui ne sont pas figées : elles se transforment au fil des générations, un phénomène appelé évolution biologique. Ce chapitre explique par quels mécanismes cette évolution se produit, à partir de deux ingrédients : la diversité des individus, et le hasard combiné à la sélection naturelle.

1. La diversité des individus

Au sein d'une même espèce, tous les individus sont différents les uns des autres : c'est la diversité génétique intraspécifique, déjà rencontrée avec la biodiversité (chapitre 1) et avec le brassage génétique de la reproduction sexuée. Cette diversité a deux origines principales : le brassage génétique lors de la formation des gamètes et de la fécondation (qui recombine des allèles déjà existants dans l'espèce), et les mutations, des modifications rares et aléatoires de l'ADN qui peuvent créer de nouveaux allèles, absents jusque-là dans l'espèce.

Cette diversité se traduit par des phénotypes variés au sein d'une même population : par exemple, la couleur du pelage, la taille, la résistance à une maladie ou à un climat particulier peuvent varier d'un individu à l'autre. Cette variabilité est la matière première sur laquelle l'évolution va agir.

2. Le hasard et la sélection naturelle

Les mutations qui créent de nouveaux allèles apparaissent au hasard, indépendamment des besoins de l'individu ou de l'espèce : une mutation n'apparaît pas « parce que » l'environnement en aurait besoin. En revanche, une fois qu'un phénotype nouveau existe dans une population, son maintien ou sa disparition dans les générations suivantes n'est plus dû au hasard : c'est la sélection naturelle.

Dans un environnement donné, certains phénotypes procurent à leurs porteurs un avantage pour survivre et se reproduire (par exemple, un meilleur camouflage face aux prédateurs, une meilleure résistance à une maladie). Les individus porteurs de ces phénotypes avantageux survivent statistiquement mieux et ont, en moyenne, davantage de descendants. Ils transmettent alors plus souvent leurs allèles à la génération suivante. Au fil des générations, la proportion de ces allèles avantageux augmente dans la population : c'est ainsi que la population évolue, sans qu'aucun individu n'ait « choisi » de changer.

À retenir •     La diversité génétique d'une population a deux origines : le brassage génétique (fécondation) et les mutations (aléatoires). •     Les mutations apparaissent au hasard, indépendamment des besoins de l'espèce. •     La sélection naturelle : dans un environnement donné, les individus porteurs d'un phénotype avantageux survivent et se reproduisent mieux, et transmettent plus souvent leurs allèles. •     Au fil des générations, la proportion des allèles avantageux augmente dans la population : la population évolue.

 

Exercice résolu — Interpréter des faits biologiques à l'aide de la sélection naturelle : l'histoire des phalènes carbonaria

Énoncé La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon nocturne qui se pose le jour sur les troncs d'arbres, où il est chassé à vue par des oiseaux. Il existe deux formes de cette espèce : une forme claire (typica) et une forme sombre, presque noire (carbonaria), apparue par mutation. Avant la révolution industrielle en Angleterre, les troncs d'arbres étaient clairs, couverts de lichens, et la forme carbonaria était extrêmement rare (moins de 1 % des individus). Avec le développement de l'industrie au XIXe siècle, la pollution a tué les lichens et noirci les troncs d'arbres avec de la suie. En quelques décennies, la forme carbonaria est devenue majoritaire (plus de 90 % des individus) dans les zones industrielles, avant de redevenir minoritaire après les politiques de dépollution du XXe siècle.

 

Figure 4 — Camouflage des deux formes de phalènes avant et après l'industrialisation.

Question 1 : La forme carbonaria est-elle apparue à cause de la pollution industrielle ? Justifiez. Question 2 : Expliquez pourquoi la forme carbonaria était rare avant l'industrialisation. Question 3 : Expliquez pourquoi la proportion de phalènes carbonaria a fortement augmenté pendant la période industrielle. Question 4 : Comment expliquer que la forme carbonaria soit redevenue minoritaire après la dépollution ?

 

Corrigé 1. Non. La forme carbonaria résulte d'une mutation apparue au hasard, indépendamment de la pollution. Cet allèle existait déjà, à très faible fréquence, avant même le début de l'industrialisation. La pollution n'a pas « créé » la mutation : elle a seulement changé les conditions du milieu, ce qui a modifié les chances de survie des individus porteurs de cette mutation déjà existante. 2. Avant l'industrialisation, les troncs d'arbres étaient clairs. Les phalènes sombres (carbonaria) s'y détachaient nettement et étaient donc repérées et mangées plus facilement par les oiseaux prédateurs, tandis que les phalènes claires (typica), bien camouflées, survivaient mieux et se reproduisaient davantage. L'allèle carbonaria restait donc rare dans la population. 3. La pollution a noirci les troncs d'arbres avec de la suie. Dans ce nouvel environnement, ce sont les phalènes sombres qui sont devenues bien camouflées, et les phalènes claires qui sont devenues très visibles et vulnérables aux prédateurs. Les individus porteurs de l'allèle carbonaria ont donc survécu et se sont reproduits davantage que les individus clairs, transmettant plus souvent leur allèle à la génération suivante. Génération après génération, la proportion de phalènes sombres a fortement augmenté dans la population : c'est un exemple de sélection naturelle. 4. Après la dépollution, les troncs d'arbres sont redevenus plus clairs. L'avantage du camouflage s'est alors inversé : les phalènes claires sont redevenues mieux camouflées et les phalènes sombres de nouveau plus visibles aux prédateurs. La sélection naturelle a donc de nouveau favorisé la forme claire, qui est redevenue majoritaire. Cet exemple montre que la sélection naturelle n'a pas de direction fixée à l'avance : elle dépend uniquement des conditions du milieu à un moment donné.

 

 

CHAPITRE 4

Les relations de parenté entre les êtres vivants

Toutes les espèces vivant aujourd'hui sur Terre, aussi différentes soient-elles en apparence, partagent une histoire évolutive commune. Ce chapitre montre comment on établit des relations de parenté entre les êtres vivants à partir de leurs ressemblances, et où se situe l'espèce humaine dans cette grande histoire du vivant.

1. Tous différents, tous parents

Malgré leur immense diversité, tous les êtres vivants partagent des points communs : toutes les cellules contiennent de l'ADN, toutes utilisent un même « code » pour fabriquer leurs protéines. Ces points communs à l'échelle moléculaire suggèrent que tous les êtres vivants descendent, au bout du compte, d'un ancêtre commun unique, apparu il y a plusieurs milliards d'années.

Pour établir les relations de parenté entre espèces, les scientifiques comparent leurs caractères (anatomiques, ou aujourd'hui génétiques) et recherchent les caractères communs hérités d'un même ancêtre. Deux espèces sont d'autant plus proches parentes qu'elles partagent davantage de caractères en commun avec un ancêtre exclusif à leur groupe. On peut ainsi représenter les relations de parenté sous la forme d'un arbre de parenté (ou arbre phylogénétique), où chaque nœud représente un ancêtre commun caractérisé par l'apparition d'un caractère nouveau, partagé ensuite par tous ses descendants.

Attention à un piège fréquent : deux espèces peuvent se ressembler beaucoup sans être très proches parentes (par exemple, le dauphin et le requin ont une forme hydrodynamique semblable, adaptée à la nage rapide, mais ne sont pas proches parents : c'est une ressemblance due à un mode de vie similaire, pas à un ancêtre commun exclusif). Seuls les caractères hérités d'un ancêtre commun comptent pour établir une parenté.

2. Place de l'être humain dans l'évolution du vivant

L'espèce humaine, Homo sapiens, fait partie du grand groupe des vertébrés, puis des mammifères, puis des primates. Comme toutes les espèces, elle résulte d'une longue histoire évolutive, et partage des ancêtres communs avec les autres primates : l'être humain et le chimpanzé, par exemple, partagent un ancêtre commun qui a vécu il y a environ 7 millions d'années. Cela ne signifie pas que « l'être humain descend du chimpanzé » : les deux espèces ont évolué séparément, chacune à partir de cet ancêtre commun, qui n'était ni un chimpanzé ni un être humain.

Une idée reçue très répandue, mais scientifiquement fausse, est de représenter l'évolution comme une marche linéaire et progressive « du singe vers l'Homme », l'être humain constituant le point d'aboutissement final et supérieur de l'évolution. En réalité, l'évolution ne suit aucune direction prédéterminée ni aucun objectif : chaque espèce actuelle, y compris l'être humain, est le résultat d'une histoire évolutive tout aussi longue que les autres, faite de hasard (mutations) et de sélection naturelle. L'être humain n'est pas « au sommet » de l'évolution : il occupe une branche parmi d'autres de l'arbre du vivant, aux côtés de millions d'autres espèces actuelles.

À retenir •     Tous les êtres vivants partagent des caractères communs (ADN, code génétique) qui suggèrent un ancêtre commun unique. •     Un arbre de parenté représente les relations de parenté entre espèces à partir des caractères hérités d'ancêtres communs. •     Une ressemblance n'indique pas forcément une parenté proche (ex. : dauphin et requin, formes semblables sans ancêtre commun exclusif). •     L'être humain partage un ancêtre commun avec les autres primates (ex. : chimpanzé, il y a environ 7 millions d'années). •     L'évolution n'a pas de direction ni d'objectif : l'être humain n'est pas « le sommet » de l'évolution, mais une branche parmi d'autres de l'arbre du vivant.

 

Exercice résolu — Construire un arbre de parenté des vertébrés

Énoncé Le tableau ci-dessous indique, pour cinq groupes de vertébrés, la présence (+) ou l'absence (–) de quatre caractères.

 

Caractère	Poissons	Amphibiens	Reptiles	Oiseaux	Mammifères
Vertèbres	+	+	+	+	+
Squelette à 4 membres (tétrapode)	–	+	+	+	+
Amnios (œuf terrestre)	–	–	+	+	+
Poils et glandes mammaires	–	–	–	–	+

 

Question 1 : Quel caractère est commun à tous les groupes ? Que peut-on en déduire ? Question 2 : Quel groupe se distingue de tous les autres en ne possédant pas de squelette à 4 membres ? Question 3 : Parmi les tétrapodes, quel caractère sépare les amphibiens des trois autres groupes ? Question 4 : En utilisant le tableau, construisez (ou décrivez) un arbre de parenté plaçant les 5 groupes, avec le caractère apparu à chaque nœud.

 

Figure 5 — Arbre de parenté des cinq groupes de vertébrés, construit à partir du tableau.

Corrigé 1. Le caractère « vertèbres » est présent chez les cinq groupes. Cela signifie que ce caractère est apparu chez un ancêtre commun à tous les vertébrés, avant la séparation de ces cinq groupes : il ne permet donc pas de les distinguer entre eux, mais confirme qu'ils forment bien un même grand groupe (les vertébrés). 2. Les poissons sont le seul groupe sans squelette à 4 membres : ils se séparent donc les premiers des autres vertébrés, qui partagent tous ce caractère (les tétrapodes). 3. L'amnios (l'œuf pondu à coquille, qui protège l'embryon sur la terre ferme) sépare les amphibiens (qui n'en possèdent pas et doivent pondre dans l'eau) des reptiles, oiseaux et mammifères (qui en possèdent tous). 4. L'arbre se construit du caractère le plus largement partagé (vertèbres, à la base) vers les caractères les plus exclusifs (poils et glandes mammaires, propres aux seuls mammifères) : d'abord les poissons se séparent (caractère « vertèbres » commun à tous, mais pas de squelette à 4 membres) ; puis les amphibiens se séparent des reptiles/oiseaux/mammifères (caractère « squelette à 4 membres » commun aux quatre derniers groupes, mais amnios absent chez les amphibiens) ; puis les reptiles se séparent des oiseaux/mammifères (caractère « amnios » commun aux trois derniers) ; enfin les mammifères se distinguent par leurs poils et glandes mammaires, les oiseaux par leurs plumes. On obtient l'arbre représenté en figure 5.

 

Méthode à retenir •     Repérer le caractère partagé par le plus grand nombre de groupes : il définit le nœud le plus ancien (le plus proche de la « racine » de l'arbre). •     Repérer ensuite les caractères partagés par des sous-groupes de plus en plus restreints : ils définissent des nœuds de plus en plus récents. •     Chaque nœud de l'arbre correspond à un ancêtre commun, caractérisé par l'apparition d'un caractère nouveau partagé par tous ses descendants.

 

 

SYNTHÈSE

Révision express

Cette fiche rassemble, chapitre par chapitre, les points essentiels à connaître par cœur avant une évaluation ou le brevet.

Chapitre 1 — La biodiversité •     La biodiversité se mesure par la richesse spécifique (nombre d'espèces) et l'abondance des individus, à partir d'inventaires par échantillonnage. •     3 niveaux de biodiversité : écosystèmes, espèces, diversité génétique intraspécifique. •     Une population = individus d'une même espèce, même lieu, même moment, pouvant se reproduire entre eux. •     Les effectifs d'une population varient (naissances, décès, migrations) selon les ressources et le milieu.

 

Chapitre 2 — Phénotype et génotype des individus •     Un gène est une portion d'ADN qui porte l'information d'un caractère ; il existe sous plusieurs allèles. •     Génotype = ensemble des allèles d'un individu (2 par gène, un de chaque parent). •     Phénotype = ensemble des caractères observables d'un individu ; il dépend du génotype. •     Le phénotype dépend aussi de l'environnement (ex. : bronzage, couleur des hortensias selon le pH du sol).

 

Chapitre 3 — Les mécanismes de l'évolution biologique •     La diversité génétique vient du brassage génétique (fécondation) et des mutations (aléatoires). •     Les mutations apparaissent au hasard, jamais « pour répondre » à un besoin de l'espèce. •     Sélection naturelle : les individus au phénotype avantageux dans un milieu donné survivent et se reproduisent mieux, transmettant plus souvent leurs allèles. •     Exemple : la phalène du bouleau — la forme carbonaria (mutation préexistante) est devenue majoritaire quand la pollution a noirci les troncs, puis minoritaire après la dépollution.

 

Chapitre 4 — Les relations de parenté entre les êtres vivants •     Tous les êtres vivants partagent des points communs (ADN, code génétique) qui suggèrent un ancêtre commun unique. •     Un arbre de parenté regroupe les espèces à partir des caractères hérités d'ancêtres communs (pas de simples ressemblances). •     L'être humain partage un ancêtre commun avec les autres primates (ex. : chimpanzé, ~7 millions d'années). •     L'évolution n'a pas de direction ni d'objectif : l'être humain n'est pas « au sommet » de l'évolution, mais une branche parmi d'autres.

 

Le fil conducteur des 4 chapitres La biodiversité (chapitre 1) repose sur la diversité génétique des individus, qui explique des phénotypes variés au sein d'une même espèce (chapitre 2). Cette diversité, issue du brassage génétique et des mutations, est le matériau sur lequel agit la sélection naturelle : les phénotypes avantageux dans un milieu donné se répandent dans la population au fil des générations, ce qui fait évoluer les espèces (chapitre 3). À très grande échelle de temps, ces mécanismes ont produit la diversité actuelle du vivant, dont on peut retracer l'histoire à l'aide d'arbres de parenté — l'être humain occupant une branche parmi d'autres de cet arbre, sans place privilégiée (chapitre 4).

 

 

ÉVALUATION

Quiz — 50 questions

Ce quiz de 50 questions permet de vérifier les connaissances acquises sur les quatre chapitres. Pour chaque question à choix multiples, une seule réponse est correcte. Le corrigé complet se trouve à la fin de cette section.

Questions 1 à 13 — La biodiversité

1. La richesse spécifique d'un milieu correspond :

a) au nombre total d'individus présents

b) au nombre d'espèces différentes présentes

c) à la surface du milieu étudié

2. L'abondance d'une espèce correspond :

a) au nombre d'individus de cette espèce

b) à sa taille moyenne

c) à sa capacité à se déplacer

3. Pourquoi étudie-t-on la biodiversité d'un milieu par échantillonnage ?

a) car observer le milieu entier est impossible en pratique

b) car c'est interdit par la loi

c) car les espèces se cachent

4. Quels sont les 3 niveaux de la biodiversité ?

a) écosystèmes, espèces, diversité génétique

b) animaux, végétaux, champignons

c) terre, eau, air

5. Une espèce regroupe des individus qui :

a) se ressemblent physiquement

b) peuvent se reproduire entre eux et donner une descendance féconde

c) vivent dans le même pays

6. Quel milieu abrite en général le plus d'espèces différentes ?

a) le désert

b) la banquise

c) la forêt tropicale humide

7. Les activités humaines ont, en général, quel effet sur la biodiversité ?

a) aucun effet

b) un effet globalement négatif (déforestation, pollution...)

c) un effet toujours positif

8. Une population est :

a) l'ensemble des espèces d'un pays

b) l'ensemble des individus d'une même espèce, au même endroit et au même moment

c) un groupe d'animaux domestiques

9. Les effectifs d'une population peuvent varier à cause de :

a) naissances, décès et migrations

b) seulement des naissances

c) rien, ils sont toujours constants

10. Deux milieux ayant un nombre total d'individus comparable ont-ils forcément la même biodiversité ?

a) oui, toujours

b) non, la richesse spécifique peut être très différente

c) cela dépend de la météo

11. La diversité génétique intraspécifique désigne :

a) la diversité des écosystèmes

b) la diversité entre espèces différentes

c) la diversité entre individus d'une même espèce

12. L'apparition d'une nouvelle espèce au cours du temps s'appelle :

a) une extinction

b) une spéciation

c) une migration

13. Les outils de sciences participatives permettent :

a) de contribuer aux inventaires de biodiversité

b) de créer de nouvelles espèces

c) de remplacer les scientifiques

Questions 14 à 25 — Phénotype et génotype des individus

14. Un caractère est :

a) un trait observable d'un individu

b) un type de cellule

c) une espèce animale

15. Un gène est :

a) une cellule reproductrice

b) un segment d'ADN portant l'information d'un caractère

c) un organe

16. Un allèle est :

a) une version particulière d'un gène

b) un type de chromosome

c) une maladie génétique

17. Le génotype d'un individu est :

a) l'ensemble de ses caractères observables

b) l'ensemble des allèles qu'il possède

c) son groupe sanguin uniquement

18. Le phénotype d'un individu est :

a) l'ensemble de ses caractères observables

b) l'ensemble de son ADN

c) uniquement sa taille

19. Combien d'allèles un individu possède-t-il, en général, pour un même gène ?

a) un seul

b) deux (un de chaque parent)

c) quatre

20. Le phénotype d'un individu dépend :

a) uniquement de son génotype

b) uniquement de l'environnement

c) de son génotype et de l'environnement

21. Le bronzage de la peau au soleil illustre :

a) l'influence de l'environnement sur le phénotype

b) une mutation génétique

c) un changement de génotype

22. Chez l'hortensia, la couleur des fleurs peut varier selon :

a) le pH du sol

b) l'heure de la journée

c) la couleur du pot

23. L'ADN se trouve principalement :

a) dans le noyau des cellules

b) en dehors des cellules

c) uniquement dans le sang

24. Vrai ou faux : deux individus au génotype identique auront toujours un phénotype rigoureusement identique.

a) Vrai

b) Faux, l'environnement peut moduler le phénotype

25. Des caractères contrastés sont :

a) des versions différentes d'un même caractère (ex. : yeux bleus / yeux marron)

b) des caractères invisibles

c) des maladies génétiques

Questions 26 à 37 — Les mécanismes de l'évolution biologique

26. La diversité génétique d'une population provient :

a) du brassage génétique et des mutations

b) uniquement de l'environnement

c) uniquement de l'alimentation

27. Une mutation est :

a) une modification aléatoire de l'ADN

b) un changement de comportement

c) une maladie contagieuse

28. Les mutations apparaissent :

a) parce que l'espèce en a besoin

b) au hasard, indépendamment des besoins de l'espèce

c) seulement chez les animaux malades

29. La sélection naturelle favorise :

a) les individus au hasard, sans lien avec leur phénotype

b) les individus dont le phénotype est avantageux dans leur milieu

c) toujours les individus les plus gros

30. Avant l'industrialisation, quelle forme de phalène du bouleau était majoritaire ?

a) la forme claire (typica)

b) la forme sombre (carbonaria)

c) les deux à égalité

31. Pourquoi la forme carbonaria était-elle rare avant l'industrialisation ?

a) elle n'existait pas encore

b) elle était très visible sur les troncs clairs et donc mangée par les oiseaux

c) elle ne pouvait pas se reproduire

32. Pourquoi la forme carbonaria est-elle devenue majoritaire pendant la période industrielle ?

a) elle était mieux camouflée sur les troncs noircis par la suie

b) elle avait un régime alimentaire différent

c) les oiseaux ont disparu

33. Après la dépollution, la forme carbonaria est redevenue minoritaire car :

a) l'avantage du camouflage s'est de nouveau inversé (troncs plus clairs)

b) elle a muté à nouveau

c) les prédateurs ont changé d'espèce

34. La mutation carbonaria est-elle apparue à cause de la pollution ?

a) oui, la pollution a créé la mutation

b) non, elle existait déjà avant, au hasard

c) on ne sait pas

35. La sélection naturelle a-t-elle une direction fixée à l'avance ?

a) oui, elle vise toujours le progrès

b) non, elle dépend uniquement des conditions du milieu à un moment donné

c) oui, elle vise la complexité croissante

36. Les individus favorisés par la sélection naturelle transmettent :

a) leur comportement appris

b) plus souvent leurs allèles à la génération suivante

c) rien du tout

37. Dans l'exemple des phalènes, quel est le rôle des oiseaux prédateurs ?

a) ils sont l'agent de la sélection (ils repèrent et mangent les individus les moins camouflés)

b) ils créent les mutations

c) ils n'ont aucun rôle

Questions 38 à 50 — Les relations de parenté entre les êtres vivants

38. Quel indice moléculaire suggère un ancêtre commun à tous les êtres vivants ?

a) la présence d'ADN et d'un même code génétique chez tous les êtres vivants

b) la couleur des organismes

c) leur taille

39. Un arbre de parenté représente :

a) la taille relative des espèces

b) les relations de parenté entre espèces à partir de caractères communs

c) la répartition géographique des espèces

40. Dans un arbre de parenté, un nœud représente :

a) une espèce éteinte au hasard

b) un ancêtre commun caractérisé par un caractère nouveau

c) une erreur de mesure

41. Le dauphin et le requin ont une forme corporelle semblable. Sont-ils proches parents ?

a) oui, forcément, car ils se ressemblent

b) pas nécessairement : la ressemblance peut être due à un mode de vie semblable, pas à un ancêtre commun exclusif

c) on ne peut pas savoir

42. L'espèce humaine appartient au groupe des :

a) reptiles

b) primates (au sein des mammifères, des vertébrés)

c) amphibiens

43. L'être humain et le chimpanzé partagent un ancêtre commun datant d'environ :

a) 7 millions d'années

b) 7 000 ans

c) 7 milliards d'années

44. Vrai ou faux : l'être humain descend directement du chimpanzé.

a) Vrai

b) Faux, les deux espèces descendent d'un ancêtre commun, qui n'était ni l'un ni l'autre

45. Vrai ou faux : l'évolution biologique suit un objectif ou une direction fixée à l'avance.

a) Vrai

b) Faux, elle dépend du hasard et des conditions du milieu

46. Vrai ou faux : l'être humain est le sommet, l'aboutissement final de l'évolution.

a) Vrai

b) Faux, il occupe une branche parmi d'autres de l'arbre du vivant

47. Quel caractère est commun à tous les vertébrés (poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères) ?

a) les vertèbres

b) les poils

c) les plumes

48. Quel caractère sépare les poissons des autres groupes de vertébrés ?

a) l'absence de squelette à 4 membres (non-tétrapodes)

b) l'absence de vertèbres

c) l'absence de sang

49. Quel caractère sépare les amphibiens des reptiles, oiseaux et mammifères ?

a) l'absence d'amnios (œuf non protégé pour le milieu terrestre)

b) l'absence de peau

c) l'absence de tête

50. Quel caractère est propre aux seuls mammifères, parmi les vertébrés étudiés ?

a) les poils et les glandes mammaires

b) les vertèbres

c) le squelette à 4 membres

 

Corrigé du quiz

N°	Bonne réponse	Justification express
1	b) au nombre d'espèces différentes présentes	La richesse spécifique est le nombre d'espèces différentes.
2	a) au nombre d'individus de cette espèce	L'abondance est le nombre d'individus d'une espèce donnée.
3	a) car observer le milieu entier est impossible en pratique	On ne peut pas observer un milieu entier ; on étudie une zone représentative.
4	a) écosystèmes, espèces, diversité génétique	Écosystèmes, espèces, diversité génétique intraspécifique.
5	b) peuvent se reproduire entre eux et donner une descendance féconde	Le critère est l'interfécondité avec descendance fertile.
6	c) la forêt tropicale humide	La forêt tropicale humide est le milieu le plus riche en espèces.
7	b) un effet globalement négatif (déforestation, pollution...)	Les activités humaines réduisent le plus souvent la biodiversité.
8	b) l'ensemble des individus d'une même espèce, au même endroit et au même moment	C'est la définition d'une population.
9	a) naissances, décès et migrations	Naissances, décès, migrations font varier les effectifs.
10	b) non, la richesse spécifique peut être très différente	Le nombre d'individus ne renseigne pas sur la richesse spécifique.
11	c) la diversité entre individus d'une même espèce	« Intraspécifique » = au sein d'une même espèce.
12	b) une spéciation	La spéciation est l'apparition d'une nouvelle espèce.
13	a) de contribuer aux inventaires de biodiversité	Ils permettent à chacun de contribuer aux relevés de biodiversité.
14	a) un trait observable d'un individu	Un caractère est un trait observable (couleur des yeux, etc.).
15	b) un segment d'ADN portant l'information d'un caractère	Un gène est une portion d'ADN codant un caractère.
16	a) une version particulière d'un gène	Un allèle est une version d'un gène.
17	b) l'ensemble des allèles qu'il possède	Le génotype = ensemble des allèles portés par l'individu.
18	a) l'ensemble de ses caractères observables	Le phénotype = ensemble des caractères observables.
19	b) deux (un de chaque parent)	Deux allèles par gène, un hérité de chaque parent.
20	c) de son génotype et de l'environnement	Le phénotype dépend du génotype ET de l'environnement.
21	a) l'influence de l'environnement sur le phénotype	C'est un exemple d'influence de l'environnement sur le phénotype.
22	a) le pH du sol	Le pH du sol influence la couleur des fleurs d'hortensia.
23	a) dans le noyau des cellules	L'ADN, organisé en chromosomes, est dans le noyau des cellules.
24	b) Faux, l'environnement peut moduler le phénotype	L'environnement peut faire varier le phénotype même à génotype identique.
25	a) des versions différentes d'un même caractère (ex. : yeux bleus / yeux marron)	Ce sont les différentes versions possibles d'un même caractère.
26	a) du brassage génétique et des mutations	Brassage génétique (fécondation) et mutations (aléatoires).
27	a) une modification aléatoire de l'ADN	Une mutation est une modification aléatoire de l'ADN.
28	b) au hasard, indépendamment des besoins de l'espèce	Les mutations sont aléatoires, pas dirigées par un besoin.
29	b) les individus dont le phénotype est avantageux dans leur milieu	Elle favorise les phénotypes avantageux pour le milieu donné.
30	a) la forme claire (typica)	La forme claire dominait sur les troncs clairs couverts de lichen.
31	b) elle était très visible sur les troncs clairs et donc mangée par les oiseaux	Visible sur troncs clairs, elle était davantage prédatée.
32	a) elle était mieux camouflée sur les troncs noircis par la suie	Mieux camouflée sur troncs noircis, elle survivait mieux.
33	a) l'avantage du camouflage s'est de nouveau inversé (troncs plus clairs)	Les troncs plus clairs ont de nouveau favorisé la forme claire.
34	b) non, elle existait déjà avant, au hasard	La mutation préexistait ; seule sa fréquence a changé.
35	b) non, elle dépend uniquement des conditions du milieu à un moment donné	Pas de direction fixée : tout dépend du milieu du moment.
36	b) plus souvent leurs allèles à la génération suivante	Ils se reproduisent davantage et transmettent leurs allèles.
37	a) ils sont l'agent de la sélection (ils repèrent et mangent les individus les moins camouflés)	Les oiseaux exercent la pression de sélection par prédation visuelle.
38	a) la présence d'ADN et d'un même code génétique chez tous les êtres vivants	Tous les êtres vivants partagent l'ADN et le même code génétique.
39	b) les relations de parenté entre espèces à partir de caractères communs	Il représente les relations de parenté fondées sur des caractères communs hérités.
40	b) un ancêtre commun caractérisé par un caractère nouveau	Chaque nœud = un ancêtre commun avec un caractère nouveau partagé.
41	b) pas nécessairement : la ressemblance peut être due à un mode de vie semblable, pas à un ancêtre commun exclusif	Ressemblance ≠ parenté proche si elle n'est pas héritée d'un ancêtre commun exclusif.
42	b) primates (au sein des mammifères, des vertébrés)	L'Homme est un mammifère, primate.
43	a) 7 millions d'années	Environ 7 millions d'années, selon les données actuelles.
44	b) Faux, les deux espèces descendent d'un ancêtre commun, qui n'était ni l'un ni l'autre	Les deux lignées ont évolué séparément depuis un ancêtre commun.
45	b) Faux, elle dépend du hasard et des conditions du milieu	L'évolution n'a pas de direction ni d'objectif prédéterminé.
46	b) Faux, il occupe une branche parmi d'autres de l'arbre du vivant	C'est une idée reçue fausse ; toutes les espèces actuelles ont une histoire évolutive aussi longue.
47	a) les vertèbres	Les vertèbres sont communes à tous les vertébrés.
48	a) l'absence de squelette à 4 membres (non-tétrapodes)	Les poissons n'ont pas de squelette à 4 membres, contrairement aux autres.
49	a) l'absence d'amnios (œuf non protégé pour le milieu terrestre)	Les amphibiens n'ont pas d'amnios, contrairement aux 3 autres groupes.
50	a) les poils et les glandes mammaires	Poils et glandes mammaires sont propres aux mammifères.

 

 

MÉTHODE

Exercice guidé — Traduire un texte en schéma

Une compétence essentielle en SVT consiste à savoir extraire les informations d'un texte scientifique et les organiser sous forme de schéma. Cet exercice guidé propose une méthode en trois étapes, appliquée à un texte sur la biodiversité liée au génotype de chaque individu.

La méthode en 3 étapes Étape 1 — Identifier les mots-clés : repérer, dans le texte, les notions scientifiques centrales (en général des noms communs ou des expressions techniques du cours). Étape 2 — Repérer les relations entre ces mots-clés : pour chaque paire de mots-clés liés, identifier le verbe ou la logique qui les relie (« dépend de », « provient de », « entraîne », « est composé de »...). C'est souvent ce lien qui deviendra une flèche du schéma. Étape 3 — Construire le schéma : placer chaque mot-clé dans une case, puis relier les cases par des flèches orientées selon les relations repérées à l'étape 2. Un bon schéma doit pouvoir se « lire » sans le texte d'origine.

 

Texte à traduire en schéma

Texte — La biodiversité liée au génotype de chaque individu Au sein d'une même espèce, chaque individu possède un génotype qui lui est propre, c'est-à-dire une combinaison particulière d'allèles. Ce génotype détermine en grande partie les caractères observables de l'individu, qui forment son phénotype : deux individus aux génotypes différents présentent souvent des caractères variables (couleur, taille, résistance...). L'ensemble de ces variations entre individus d'une même espèce constitue la diversité génétique, aussi appelée diversité intraspécifique. Cette diversité génétique, additionnée à celle de toutes les autres espèces, participe à la biodiversité observée à l'échelle d'un milieu.

 

Consigne Question 1 : Identifiez, dans le texte, les 5 mots-clés qui devront apparaître dans le schéma. Question 2 : Pour chaque paire de mots-clés reliés dans le texte, notez le verbe ou l'expression qui les relie. Question 3 : Construisez le schéma correspondant (cases + flèches légendées).

 

Corrigé

1. Les mots-clés repérés •     génotype (de chaque individu) •     allèles (différents) •     phénotype / caractères (variables) •     diversité génétique (intraspécifique) •     biodiversité (à l'échelle de l'espèce / du milieu)

 

2. Les relations repérées entre les mots-clés

Mot-clé de départ	Relation (verbe du texte)	Mot-clé d'arrivée
Génotype	est une combinaison particulière d'	Allèles
Génotype	détermine	Phénotype (caractères)
Allèles (différents)	expliquent des	Caractères variables
Variations entre individus	constituent la	Diversité génétique
Diversité génétique	participe à la	Biodiversité

 

Figure 6 — Le schéma construit à partir du texte.

Point de méthode Un schéma réussi n'est jamais une simple copie du texte sous forme de dessin : il doit être plus synthétique, faire apparaître clairement la logique de cause à effet entre les notions (grâce à des flèches orientées et légendées), et rester lisible même par quelqu'un qui n'a pas lu le texte original. En cas de doute sur l'organisation, il est utile de se demander : « quel mot-clé est la cause, et quel mot-clé est la conséquence ? » pour orienter correctement chaque flèche.