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DÉRIVE GÉNÉTIQUE ET SÉLECTION NATURELLE

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Comment justifier un arbre phylogénétique ?

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Raisonnement à adopter pour justifier un arbre phylogénétique

 

Matrice taxons (ou 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 :

1 signifie que le caractère est présent à l’état dérivé.

0 signifie que le caractère est présent à l’état ancestral.

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.

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. On place les différentes innovations proposées dans la matrice :

• Ψ est présent chez toutes les espèces sauf 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.

• δ est aussi présent chez toutes les espèces sauf F, il est donc placé sur la même position que Ψ. Ψ et δ racontent donc la même histoire évolutive (un seul de ces caractères aurait été suffisant pour créer l’arbre).

γ est partagé par A, B, C et D. Il se situe donc juste avant leur ancêtre commun.

β est partagé par C et 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.

• α est partagé par A et 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

 

arbre1_1_1

Avec le même raisonnement :

δ et Ψ sont partagés par toutes les espèces sauf F.

γ est commun aux espèces A, B, C et D.

β est partagé uniquement par les espèces C et D. Cette fois-ci, il est possible de le placer juste avant l’ancêtre commun exclusif à ces deux espèces.

α est placé de même 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

 

arbre2_1_1

Avec le même raisonnement, 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 ancêtre exclusif aux espèces A et B. Les caractères β et α peuvent donc être placés juste avant les ancêtres communs respectifs.

On retrouve 5 hypothèses pour cet arbre. De plus, on constate que les arbres 2 et 3 sont rigoureusement identiques. Ils retracent la même histoire évolutive.

 

Conclusion

 

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