SVT

La vie serait apparue sur Terre, il y a 3,7 à 3,8 milliards d'années (giga années). À partir d'êtres vivants unicellulaires, s'est formée une complexité du monde vivant avec toutes les espèces qu'on a pu connaître ou qu'on connaît encore actuellement sur Terre. On considère donc qu'à partir d'une cellule unique, on assiste à l'existence de 8 à 10 millions d'espèces actuelles (animales, végétales, bactériennes, de champignons, etc.). Il y a donc une extrême diversité du vivant et à cela s'ajoute toute la diversité disparue puisqu’une espèce a une durée de vie limitée. Il y a donc une rotation des espèces : certains disparaissent et d'autres apparaissent. Il y a une diversification permanente des formes de vie sur Terre.

 

I. Mécanismes de création de la diversité dans le monde vivant

 

Les mutations (modifications ponctuelles de l'ADN) sont aléatoires et permettent une diversification des formes de vie. Dans une espèce, les mutations sont responsables de la diversité des individus, et s'ajoutent aux mécanismes de brassage génétique.

Par ailleurs, les espèces sont toutes soumises à la sélection naturelle et à la dérive génétique qui sont deux mécanismes qui font varier les fréquences des allèles dans une population ou dans une espèce.

 

II. Mécanismes de diversification du monde vivant

 

A. Mécanismes avec modification des génomes

- La polyploïdisation : augmentation du nombre de chromosomes au-delà du nombre classique noté 2n. Lorsque les chromosomes ne sont plus par paires mais par triplets, on parle de 3n chromosomes par cellule, les cellules sont triploïdes. On peut même parler de quadruploïde lorsque les chromosomes sont en quatre exemplaires au lieu de trois. La polyploïdisation est donc le mécanisme par lequel, à un moment au cours de l'évolution d'une espèce, on va passer de 2n à 3n puis 4n voire à encore plus de chromosomes. Cette polyploïdisation peut se faire selon différents mécanismes. Par exemple, la fraise ou le blé ont connu des croisements d'espèces (hybridations) et des polyploïdisations. On considère que le blé est une espèce polyploïde donc elle possède dans son génome, des chromosomes à plus de deux exemplaires. Cette polyploïdisation peut aboutir à la naissance de nouvelles espèces.

- Les transferts horizontaux : un transfert est dit horizontal lorsqu'il concerne des individus qui ne sont pas les descendants l'un de l'autre. L'ADN est transféré horizontalement, c’est-à-dire d'un individu à un autre, sans qu'il y ait de lien de parenté entre les deux. Cela s'oppose aux transferts verticaux qui se font au niveau du patrimoine génétique lorsque deux individus ont une descendance. Dans les transferts horizontaux, il y a acquisition d'un nouveau ou de nouveaux gènes. Par exemple, ces transferts horizontaux peuvent se faire entre les virus et les animaux lorsque les virus infectent les animaux. Prenons la syncytine, un gène qui permet la formation du placenta chez les primates. La formation de placenta nécessite la présence de syncytine et le gène qui la code serait d'origine virale, c’est-à-dire qu'un virus, au cours de l'évolution des primates, en a infecté certains et leur a légué un gène viral qui permettait déjà au virus de participer à la fusion de sa structure virale avec les cellules qu'il ciblait. Il y a donc des déplacements d'ADN d'un individu à un autre : apport d'un ou de plusieurs nouveaux gènes dans le génome de l'espèce par transfert horizontal. On modifie le génome puisqu'on y ajoute certains gènes qui vont apporter de nouvelles propriétés pouvant aboutir à de nouvelles capacités et éventuellement à de nouvelles espèces.

- L'expression différentielle des gènes de développement : les gènes de développement, qu'on appelle aussi gènes architectes, sont impliqués dans la mise en place du plan d'organisation caractéristique des espèces. Ils vont pouvoir, selon leur capacité à s'exprimer plus ou moins longtemps ou de façon plus ou moins intense, donner des formes différentes à différents individus. Plus précisément, on peut prendre l’exemple du gène BMP 4, impliqué dans la mise en place du bec chez les oiseaux. Selon la chronologie, la durée et l'intensité avec laquelle il s'exprime, ce gène va permettre de produire beaucoup ou au contraire, peu de protéines BMP 4. Il a ainsi une influence sur la forme et la taille du bec des oiseaux.

Autrement dit, quand les gènes du développement s'expriment, ils sont combinés les uns aux autres cela participe à la formation du plan d'organisation de l'espèce. Un gène qui s'exprimera de façon plus intense pourra donner naissance à un organe ou à une partie du corps développée différemment d'un gène qui s'exprimera de façon moins intense. C'est un facteur d'évolution puisque des espèces proches peuvent avoir l'expression d'un gène du développement différentes entre elles. On dit aussi que les gènes du développement sont présents de façon quasi identique chez différentes espèces et que les différences entre espèces s’exprimeraient non pas par l'existence de gènes particuliers aux espèces, mais par l'expression différentielle de ces gènes. Cela veut dire qu’avec les mêmes outils (les gènes du développement), on peut former différents individus et même différentes espèces en utilisant différemment ces outils.

 

B. Mécanismes sans modification des génomes

- La symbiose : association durable et étroite entre deux individus, en général d'espèces différentes, dont les individus tirent parti. Autrement dit, dans une symbiose chaque individu trouve un bénéfice. Il existe des symbioses entre certains champignons et certains végétaux, qui s'associent étroitement au niveau du sol ce qui permet à chacun d'en tirer un bénéfice. Il s’agit des mycorhizes, dans lesquels il y a une association de filaments mycélium (filaments de champignons) et de racines d'un arbre, par exemple, ou d'une plante verte. Cette association au niveau du sol permet à la plante d'avoir un meilleur approvisionnement en eau et en sels minéraux. Si cette plante est mieux approvisionnée, elle va réaliser de façon plus efficace la photosynthèse. Le champignon n'est pas un végétal et n'est donc pas capable de réaliser la photosynthèse. En revanche, il va tirer bénéfice de la photosynthèse de la plante à laquelle il est associé en récupérant une partie de la matière organique produite. Dans la symbiose mycorhizienne, il y a donc avantage pour le champignon, puisqu'il récupère de la matière organique, et avantage pour le végétal puisque grâce aux filaments mycéliens, il augmente sa zone d'absorption d'eau et de sels minéraux. C'est un bénéfice réciproque et on peut parler d'une symbiose. Cette association permet par exemple à des individus de coloniser de nouveaux milieux qu'ils n'auraient pas colonisés seuls. Il n'y a pas de nouvelle espèce mais une espèce de super individus qui possède des propriétés nouvelles.

- Les apprentissages et les transmissions culturelles : lorsqu'un individu grandit dans une population, il est influencé par cette population dans ses apprentissages. Il existe des caractéristiques codées génétiquement (on dit qu'elles sont innées) et des caractéristiques acquises en fonction du milieu dans lequel l'individu grandit. Ces apprentissages et ces transmissions culturelles concernent les animaux et en particulier les vertébrés et les insectes. On sait que si l'on déplace un individu au cours de sa croissance, il pourra avoir des apprentissages différents en fonction du milieu et donc des individus qui l'entourent. Autrement dit, les interactions que nous entretenons avec les individus qui nous entourent au cours de notre croissance, ont une influence sur les capacités que nous développons. Chez l'humain, c'est particulièrement sensible puisque, par exemple, la langue mais aussi les gestes que nous apprenons dépendent complètement de ce que notre entourage nous inculque au cours de notre croissance. L'apprentissage et les transmissions culturelles sont donc un mode de diversification du vivant puisque en prenant deux individus de la même espèce au départ et en les plaçant dans deux milieux différents, on peut obtenir deux individus au comportement totalement différent lorsqu'ils seront adultes.