BOOST SVT - COMMENT JUSTIFIER UN ARBRE PHYLOGÉNÉTIQUE ?

Raisonnement à adopter pour justifier un arbre phylogénétique

Ci-dessous est représentée la matrice taxons/caractères, encore appelée matrice espèces/caractères.

Les espèces sont volontairement appelées A, B, C, D, E, et F afin de simplifier le raisonnement. De même, les caractères sont appelés α, β, γ, δ et Ψ.

Dans cette matrice, le 1 signifie que le caractère est présent à l’état dérivé. Le 0 signifie que le caractère est à l’état ancestral. Pour le bac, pas besoin de savoir si un caractère est dérivé ou ancestral. Il faut juste savoir que sur le logiciel Phylogène, on polarise un arbre en prenant une espèce dite « extragroupe », c’est-à-dire qui ne partage aucun caractère avec les autres espèces de la matrice. Dans cette matrice, l’espèce extragroupe est l‘espèce F. Tous les caractères absents chez l’espèce F sont annotés avec un 1.

Justifier un arbre phylogénétique est un exercice classique du baccalauréat. Ci-dessous sont représentés trois arbres associés à la matrice taxons/caractères. L’objectif est de savoir si ces arbres sont corrects, puis de déterminer lequel est le plus parcimonieux.

Arbre 1

Une première lecture nous montre qu’A et B sont les espèces les plus apparentées, puis C, D, et enfin F. Plaçons-y les différentes innovations proposées dans la matrice. Ψ est présent chez toutes les espèces sauf l’espèce F. Il est donc apparu après la séparation entre l’espèce F et les autres, mais avant celle entre l’espèce E et les espèces A, B, C et D. Autrement dit, il est apparu juste avant l’ancêtre commun aux espèces A, B C, D et E. On dit que le caractère Ψ est partagé par les espèces A, B, C, D et E. Prenons maintenant le caractère δ. Il est aussi présent chez toutes les espèces sauf l’espèce F, il sera donc placé à la même position dans l’arbre. Ψ et δ racontent donc la même histoire évolutive, un seul de ces caractères aurait été suffisant pour créer l’arbre. Prenons ensuite le caractère γ. Il est partagé par A, B, C et D uniquement. Il se situe donc juste avant leur ancêtre commun. Enfin, plaçons les deux derniers caractères. β est partagé par C et par D. Il est donc apparu au niveau de l’ancêtre commun à ces deux espèces. Or dans cet arbre l’ancêtre commun à C et D est aussi celui de A et B, qui ne possèdent pas le caractère β. Cela signifie que si l’on choisit cet arbre, on suppose que β est apparu indépendamment sur les branches menant à C et à D. Le caractère α est partagé par A et par B, on le place donc logiquement avant l’ancêtre commun à ces deux espèces. L’arbre 1 suppose donc 6 innovations, 6 hypothèses évolutives.

Arbre 2

Avec le même raisonnement, on peut placer les caractères δ et Ψ, partagés par toutes les espèces sauf l’espèce F, puis γ, commun aux espèces A, B, C et D. Plaçons maintenant β. Il est partagé uniquement par les espèces C et par D. Cette fois-ci, il est possible de le placer juste avant l’ancêtre commun exclusif à ces deux espèces. De même, on place α juste avant l’ancêtre commun aux espèces A et B. Cet arbre suppose au total 5 hypothèses. Il semble donc qu’il soit plus parcimonieux que le premier : il fait une plus grande économie d’hypothèses, et en cela retrace de façon plus probable l’histoire évolutive du vivant.

Arbre 3

Toujours avec la même méthode, il est facile de placer δ, Ψ et γ. Et comme avec l’arbre 2, on retrouve un ancêtre commun exclusif aux espèces C et D, et un autre exclusif aux espèces A et B. Les caractères β et α peuvent donc être placés juste avant les ancêtres communs respectifs. On retrouve au total 5 hypothèses pour cet arbre. De plus, on constate que les arbres 2 et 3 sont rigoureusement identiques. Ils retracent la même histoire évolutive.

L’arbre 1 n’est finalement pas acceptable car peu parcimonieux comparé aux deux autres arbres phylogénétiques que l’on peut qualifier d’identiques.