Cours Stage - Les arbres phylogénétiques

Exercice - Justification d'un arbre : parenté au sein de trois Homininés

L'énoncé

L'arbre présenté dans le document illustre une phylogénie possible pour trois représentants de la lignée humaine. À l'aide des données du tableau :
- justifier la phylogénie proposée,
- recopier l'arbre en y plaçant les différentes innovations évolutives.

Document : arbre phylogénétique de trois Homininés.

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Les caractères en gras et soulignés sont à l'état dérivé, ils correspondent à des innovations évolutives. Seul le partage des caractères à l'état dérivé témoigne d'une étroite parenté. Un caractère à l'état dérivé correspond à la transformation d'un caractère à l'état primitif.


Question 1

Est-il nécessaire de maîtriser le terme Homininés pour réussir ce sujet ?

Pas du tout. La notion d'Homininés n'est pas utile à la résolution du sujet. D'autant qu'il s'agit d'un sujet de pratique du raisonnement scientifique et que « normalement » tu n'as pas besoin de connaissances pour résoudre ce sujet.

Question 2

Que signifie le terme « clade » ?

Le terme « clade » utilisé dans le corrigé de ce sujet, n'est pas au programme. Il désigne un ensemble d'espèces partageant des innovations évolutives héritées d'un ancêtre commun.

Ce terme n'est pas au programme, ne t'inquiète pas, si tu ne le connaîs pas !

Question 3

Sur quel état (dérivé vs ancestral) dois-je raisonner pour valider un arbre phylogénétique ?

On construit un arbre phylogénétique en raisonnant sur les états dérivés (= innovations évolutives) des caractères.

L’état dérivé signifie « acquis suite à l’apparition d’une mutation ». Or ce que transmet un individu à sa descendance ce sont ses gènes. Ainsi toute innovation ayant lieu chez un individu peut être transmise à sa descendance (à condition d’être présente dans les gamètes, d’être non létale pour la descendance, ou d’être sélectivement neutre). Ainsi faire de la phylogénie, c’est rechercher l’histoire évolutive des êtres vivants en raisonnant sur le partage des caractères à l'état dérivés.

Question 4

Qu'appelle-t-on « ancêtre commun exclusif » ?

C'est l'ancêtre chez lequel sont apparues des innovations évolutives partagées par seulement deux espèces. Celles-ci seront alors les plus apparentées dans l'arbre étudié.

L’ancêtre commun se trouve au nœud duquel découlent des branches sur un arbre phylogénétique.

Question 5

Comment dois-je représenter les innovations sur l'arbre ?

L'innovation est placée sur la branche qui conduit à la feuille ( = espèce).

Ne confonds pas ancêtre commun et innovation. L’ancêtre se trouve au nœud de l’arbre, d’où découlent les branches au bout desquelles se trouvent les feuilles, c’est-à-dire les espèces. L’innovation justifie la branche créée, elle est donc à placer sur la branche.


N’oublie pas les légendes sur ton arbre afin d’être le plus clair possible dans la communication avec ton correcteur…

Question 6

Question de synthèse : À l'aide des données du tableau :
- justifier la phylogénie proposée,
- recopier l'arbre en y plaçant les différentes innovations évolutives.

Introduction :
Dans cet exercice, il s'agit de justifier l'arbre phylogénétique proposé à l'aide d'un tableau de caractères.

Développement :
La construction d'un arbre, reposant uniquement sur le partage de caractères à l'état dérivé, seuls les états des caractères apparaissant en gras et surlignés seront considérés pour confirmer l'arbre proposé. En effet, le caractère à l'état dérivé, provient d'une innovation génétique, apparue chez l'ancêtre commun aux espèces la partageant ; ces espèces ont donc hérité de l'innovation de leur ancêtre.
Dans le tableau, on constate que l'Homo ergaster et le Paranthropus robustus partagent le plus grand nombre de caractères à l'état dérivé (des canines réduites, une première phalange droite, un émail des dents épais). En outre, H. ergaster et P. robustus, partagent deux innovations que l'Australopithecus afarensis n'a pas. Ils ont donc un ancêtre commun exclusif. De ce tableau on peut donc conclure que H. ergaster et P. robustus sont les deux espèces les plus apparentées, partageant un ancêtre commun exclusif, ce qui est validé par l'arbre proposé.

Arbre phylogénétique des 3 Homininés proposés :