SVT (Spé) — Génétique et évolution
L'évolution et la sélection naturelle
Darwin, dérive génétique, spéciation
Résumé synthétiqueFiche en 3 sectionsQuiz de 15 questionsGratuit, sans pub
Résumé
Pourquoi les espèces changent-elles au fil du temps ? En 1859, Darwin propose une réponse d'une élégance redoutable : la sélection naturelle. Comme les ressources sont limitées, les individus qui portent des variations héréditaires avantageuses survivent et se reproduisent davantage : leurs allèles se répandent. Mais l'évolution n'est pas que sélection : la dérive génétique modifie les fréquences alléliques au hasard, surtout dans les petites populations. Et quand deux populations cessent d'échanger leurs gènes, l'isolement reproductif finit par les transformer en espèces distinctes : c'est la spéciation. Arbres phylogénétiques et homologies racontent alors la grande histoire d'un ancêtre commun.
Imagine une population de coléoptères : certains sont plus discrets, d'autres se font repérer par les oiseaux. Si la couleur est héréditaire, les discrets laisseront plus de descendants. Génération après génération, le tri opéré par l'environnement modifie la population : c'est la sélection naturelle, le moteur principal de l'adaptation.
Chez la phalène du bouleau, la pollution noircit les troncs : les formes sombres, mieux camouflées, sont moins prédatées et deviennent majoritaires. La fréquence d'un allèle change sous la pression de sélection.
- Darwin publie L'Origine des espèces en 1859 et propose la sélection naturelle comme mécanisme de l'évolution.
- Au sein d'une espèce, les individus présentent des variations héréditaires (issues des mutations et du brassage), transmises aux descendants.
- Les ressources étant limitées, il existe une lutte pour la survie : tous les individus ne se reproduisent pas autant.
- Les individus les mieux adaptés à leur milieu survivent et se reproduisent davantage : ils ont une meilleure valeur sélective (fitness).
- Les allèles avantageux deviennent plus fréquents au fil des générations ; les allèles défavorables se raréfient.
- La sélection naturelle est un mécanisme non aléatoire et orienté par l'environnement — mais elle n'a aucun but : elle ne fait que trier ce qui existe déjà.
Exemple
La phalène du bouleau (Biston betularia) en Angleterre : avant la révolution industrielle, la forme claire dominait, camouflée sur les lichens clairs. Avec la pollution qui a noirci les troncs, la forme sombre est devenue mieux camouflée contre les oiseaux et a vu sa fréquence exploser dans les régions industrielles — un cas de sélection naturelle observé en quelques décennies.
Piège à éviter
Ne dis jamais que les individus « s'adaptent » volontairement ou que la mutation apparaît parce qu'elle est utile. Les mutations sont aléatoires et préexistent à la pression de sélection ; l'environnement ne fait que trier des variants déjà présents. C'est l'erreur lamarckienne classique.
Le hasard joue aussi un rôle dans l'évolution. À chaque génération, les allèles transmis ne sont qu'un échantillon de ceux de la génération précédente. Comme à pile ou face, plus l'effectif est petit, plus cet échantillonnage dévie du hasard parfait : c'est la dérive génétique, une évolution sans rapport avec l'adaptation.
- La dérive génétique est une modification aléatoire des fréquences alléliques d'une génération à l'autre.
- Elle agit sur tous les allèles, qu'ils soient avantageux, neutres ou défavorables — sans lien avec leur utilité.
- Son effet est d'autant plus fort que la population est petite : dans une grande population, les fluctuations se compensent.
- Elle peut fixer un allèle (fréquence 100 %) ou l'éliminer (fréquence 0 %) purement par hasard, réduisant la diversité génétique.
- L'effet fondateur (petit groupe colonisant un nouveau milieu) et le goulot d'étranglement (effondrement brutal des effectifs) sont deux cas typiques de dérive.
- Sélection et dérive agissent simultanément : la dérive est seule maîtresse pour les allèles neutres.
Exemple
Le guépard a subi un goulot d'étranglement il y a environ 10 000 ans : l'espèce a failli disparaître et tous les guépards actuels descendent d'un tout petit nombre de survivants. Résultat : une diversité génétique extrêmement faible, au point que des greffes de peau entre individus non apparentés sont acceptées — signe d'un patrimoine génétique presque uniforme.
Piège à éviter
Ne confonds pas dérive et sélection : la sélection est orientée (elle favorise l'adapté), la dérive est aléatoire (le hasard peut très bien éliminer un allèle avantageux dans une petite population). Et la dérive ne crée rien de nouveau : seule la mutation apporte de la nouveauté génétique.
Comment naît une nouvelle espèce ? Le scénario le plus courant : deux populations d'une même espèce se retrouvent séparées. Coupées l'une de l'autre, elles accumulent indépendamment mutations, sélection et dérive, jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se reproduire ensemble. Cet isolement reproductif signe la naissance de deux espèces : c'est la spéciation.
- La spéciation est la formation d'une nouvelle espèce à partir d'une population ancestrale.
- Une espèce biologique se définit comme un ensemble d'individus interféconds dont la descendance est elle-même fertile.
- Schéma classique : isolement géographique (barrière, île, rivière) → divergence génétique indépendante → isolement reproductif.
- L'isolement reproductif peut être géographique, comportemental (parades, chants différents), temporel (saisons de reproduction décalées) ou génétique (hybrides stériles).
- L'arbre phylogénétique représente les liens de parenté : chaque nœud est un ancêtre commun d'où divergent deux lignées.
- Les homologies (mêmes structures issues d'un même plan d'organisation, comme le membre des vertébrés) témoignent d'un ancêtre commun ; à ne pas confondre avec les analogies, fruit d'une convergence.
Exemple
Les pinsons des Galápagos étudiés par Darwin : à partir d'une espèce ancestrale venue du continent, l'isolement sur des îles différentes a produit une dizaine d'espèces aux becs variés, chacun adapté à un régime alimentaire (graines dures, insectes, nectar). C'est un exemple emblématique de radiation adaptative par spéciation.
Piège à éviter
Une espèce n'est pas définie par la ressemblance mais par l'interfécondité : deux populations qui se ressemblent peuvent être des espèces distinctes si elles ne se reproduisent plus ensemble, et inversement. Attention aussi : des organes analogues (aile d'oiseau / aile d'insecte) ne prouvent pas une parenté proche — seules les homologies le font.
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Questions fréquentes
Les points clés à retenir sur L'évolution et la sélection naturelle, extraits du quiz de révision.
La sélection naturelle favorise les individus :
Réponse :
Les mieux adaptés à leur milieu
Ce n'est pas la force ni la taille qui comptent, mais l'adéquation au milieu. Les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent et se reproduisent davantage : ils transmettent leurs allèles avantageux. La sélection est donc relative à un environnement donné — un même caractère peut être avantageux ici, défavorable ailleurs.
La dérive génétique est :
Réponse :
Un mécanisme aléatoire
La dérive génétique est une modification aléatoire des fréquences alléliques d'une génération à l'autre, due au hasard de l'échantillonnage des gamètes. Contrairement à la sélection naturelle (orientée par l'environnement), elle agit sans lien avec l'utilité des allèles. Son effet est d'autant plus marqué que la population est petite.
La spéciation nécessite :
Réponse :
Un isolement reproductif
Pour qu'une nouvelle espèce se forme, il faut un isolement reproductif durable : les deux populations ne peuvent plus échanger leurs gènes. Cet isolement, souvent amorcé par une séparation géographique, laisse les populations diverger indépendamment. Une seule mutation ne suffit jamais à créer une espèce.
L'Origine des espèces est écrit par :
Réponse :
Darwin
Charles Darwin publie L'Origine des espèces en 1859, où il expose la théorie de l'évolution par sélection naturelle. Lamarck avait proposé plus tôt une théorie (hérédité des caractères acquis) aujourd'hui réfutée. Mendel fonde la génétique, Pasteur la microbiologie.