chapitre 23 L’évolution des populations 563
9.
éCRIVez Un teXte
les propriétés émergentes Les hétérozygotes pour le locus
des hématies falciformes produisent de l’hémoglobine normale
et de l’hémoglobine anormale (à hématie falciforme) (voir le
concept 14.4). Lorsque les molécules d’hémoglobine se retrouvent
dans les globules rouges d’un sujet hétérozygote, certains de ces
globules reçoivent des quantités relativement importantes d’hémoglobine anormale, ce qui les rend plus sujets à devenir falciformes.
Rédigez un court texte (de 100 à 150 mots) pour expliquer comment ces événements moléculaires et cellulaires amènent des
propriétés émergentes sur le plan individuel et sur le plan populationnel de l’organisation biologique.
Réponses du chapitRe 23
Questions des figures
Figure 23.8 Ces fréquences seront de 36 % de C
R
C
R , 48 % de C
R
C
B
et 16 % de C
B
C
B
. Figure 23.13 La sélection directionnelle. Les fruits du
Koelreuteria elegans sont plus petits que ceux de la plante hôte habituelle,
le faux-persil (Aethusia cynapium). Chez les populations qui se nourrissaient sur le Koelreuteria elegans, les punaises à épaules rouges (Jadera
haematoloma) au bec plus court avaient donc un avantage, de sorte
que la sélection directionnelle a favorisé ce type de bec.
Figure 23.16 Féconder les œufs d’une seule femelle avec le sperme
d’un mâle CA et d’un mâle LA permettait aux chercheurs de comparer
directement les effets de la contribution de chaque type de mâle à la
nouvelle génération, puisque la contribution de la femelle sur chaque
groupe d’œufs est la même. En isolant ainsi la contribution de chaque
type de mâle, les chercheurs ont pu tirer des conclusions sur les différences dans la « qualité » génétique des mâles CA et LA. Figure 23.18
Les chercheurs ont mesuré pour chaque phénotype le pourcentage
d’adultes qui réussissaient à se reproduire dans la population. Cette façon
de déterminer quel phénotype la sélection avait favorisé suppose (1)
que le succès reproductif était un indicateur suffisant de la valeur adaptative (contrairement au dénombrement des œufs pondus ou des œufs
éclos, par exemple) et (2) que le phénotype de la gueule était le facteur
qui déterminait la capacité reproductive.
Retour sur le concept 23.1
1. (a) Au sein d’une population, les différences génétiques entre les
individus fournissent le matériau brut sur lequel la sélection naturelle et
les autres mécanismes peuvent agir. Sans ces différences, les fréquences
alléliques ne pourraient pas changer avec le temps – et la population ne
pourrait donc pas évoluer. (b) Les différences génétiques entre des populations séparées peuvent résulter de la sélection naturelle si différents
allèles sont favorisés dans différentes populations, par exemple si les
diverses populations ont connu des conditions environnementales
différentes (comme dans la figure 23.4). Les différences génétiques entre
diverses populations peuvent également résulter de phénomènes aléatoires
(dérive génétique) si les changements génétiques ont peu d’effets
phénotypiques ou n’en ont pas du tout (comme dans la figure 23.3).
2. De nombreuses mutations surviennent dans les cellules somatiques
qui ne produisent pas de gamètes, de sorte qu’elles s’éteignent avec la
mort de l’organisme. Parmi les mutations qui ont lieu dans les lignées
cellulaires, qui produisent des gamètes, bon nombre n’ont pas d’effet
phénotypique sur lequel la sélection pourrait agir ; d’autres ont des effets
dommageables qui rendent l’augmentation de leur fréquence improbable
puisqu’elles réduisent le succès reproductif de leurs porteurs. 3. Sa variation génétique (mesurée soit sur le plan du gène, soit sur les séquences
nucléotidiques) diminuerait probablement avec le temps. Au cours de
la méiose, l’enjambement et l’assortiment indépendant de chromosomes
produisent de nombreuses nouvelles combinaisons d’allèles. De plus,
une population offre un grand nombre de combinaisons possibles, et la
fécondation réunit des gamètes d’individus dont les antécédents génétiques
diffèrent. Par conséquent, par l’enjambement, l’assortiment indépendant
de chromosomes et la fécondation, la reproduction sexuée brasse les
allèles et amène de nouvelles combinaisons à chaque génération. Sans
la reproduction sexuée, le taux de formation de nouvelles combinaisons
d’allèles serait considérablement réduit, ce qui diminuerait la variation
génétique.
Retour sur le concept 23.2
1. 30 000. La moitié des loci (10 000) sont fixés, ce qui signifie qu’il
y a un seul type d’allèle pour chaque locus : 10 000 3 1 5 10 000. Il y a
deux types d’allèles pour chacun des autres loci : 10 000 3 2 5 20 000.
10 000 1 20 000 5 30 000. 2. p
2 1 2pq ; p
2 représente les homozygotes
avec deux allèles A, et 2pq représente les hétérozygotes avec un allèle A.
3. La population compte 120 individus, donc 240 allèles. Parmi ceux-ci, on
compte 124 allèles A : 32 des 16 individus AA et la totalité des individus
Aa, soit 92. Par conséquent, la fréquence de l’allèle A est p 5 124/240
5 0,52 ; la fréquence de l’allèle a est q = 0,48. Selon l’équation de HardyWeinberg, si la population n’évoluait pas, la fréquence du génotype AA
devrait être p
2 5 0,52 3 0,52 5 0,27 ; la fréquence du génotype Aa devrait
être 2pq 5 2 3 0,52 3 0,48 5 0,5 ; et la fréquence du génotype aa
devrait être q
2 5 0,48 3 0,48 5 0,23. Dans une population de 120 individus, ces fréquences génotypiques attendues nous amènent à prédire
qu’il y aurait 32 individus AA (0,27 3 120), 60 individus Aa (0,5 3 120)
et 28 individus aa (0,23 3 120). Or les nombres d’individus qu’on trouve
dans la population réelle (16 AA, 92 Aa, 12 aa) s’écartent de ces prévisions
(il y a moins d’homozygotes et plus d’hétérozygotes que prévu). Cela
indique que la population n’est pas en équilibre de Hardy-Weinberg
et qu’elle pourrait être en évolution pour ce locus.
Retour sur le concept 23.3
1. La sélection naturelle est plus « prévisible » en ce qu’elle modifie les
fréquences alléliques d’une manière non aléatoire. En effet, elle tend à
augmenter la fréquence des allèles qui augmentent le succès reproductif
de l’organisme dans son environnement et à faire baisser la fréquence
des allèles qui le réduisent. La fréquence des allèles soumis à la dérive
génétique augmente ou diminue de manière strictement aléatoire, qu’ils
soient bénéfiques ou non. 2. La dérive génétique résulte de phénomènes
aléatoires qui font fluctuer les fréquences alléliques au hasard de génération en génération. Au sein d’une population, ce processus tend à réduire
la variation génétique avec le temps. Le flux génétique consiste en un
échange d’allèles entre deux ou plusieurs populations, un processus qui
peut introduire de nouveaux allèles dans une population et en accroître
ainsi la variation génétique (quoique légèrement, car le taux de flux
génétique est généralement faible). 3. La sélection n’est pas importante
à ce locus ; de plus, les populations ne sont pas petites, et les effets de la
dérive génétique ne devraient pas être prononcés. Le flux génétique se
fait par le mouvement du pollen et des graines. En raison du flux génétique, les fréquences alléliques et génotypiques devraient donc devenir
plus semblables avec le temps.
Retour sur le concept 23.4
1. Il n’y en a aucune, parce que la valeur adaptative inclut la contribution
reproductive à la génération suivante, et qu’un mulet est stérile par définition. 2. Même s’ils peuvent tous deux augmenter la fréquence des allèles
9.
éCRIVez Un teXte
les propriétés émergentes Les hétérozygotes pour le locus
des hématies falciformes produisent de l’hémoglobine normale
et de l’hémoglobine anormale (à hématie falciforme) (voir le
concept 14.4). Lorsque les molécules d’hémoglobine se retrouvent
dans les globules rouges d’un sujet hétérozygote, certains de ces
globules reçoivent des quantités relativement importantes d’hémoglobine anormale, ce qui les rend plus sujets à devenir falciformes.
Rédigez un court texte (de 100 à 150 mots) pour expliquer comment ces événements moléculaires et cellulaires amènent des
propriétés émergentes sur le plan individuel et sur le plan populationnel de l’organisation biologique.
Réponses du chapitRe 23
Questions des figures
Figure 23.8 Ces fréquences seront de 36 % de C
R
C
R , 48 % de C
R
C
B
et 16 % de C
B
C
B
. Figure 23.13 La sélection directionnelle. Les fruits du
Koelreuteria elegans sont plus petits que ceux de la plante hôte habituelle,
le faux-persil (Aethusia cynapium). Chez les populations qui se nourrissaient sur le Koelreuteria elegans, les punaises à épaules rouges (Jadera
haematoloma) au bec plus court avaient donc un avantage, de sorte
que la sélection directionnelle a favorisé ce type de bec.
Figure 23.16 Féconder les œufs d’une seule femelle avec le sperme
d’un mâle CA et d’un mâle LA permettait aux chercheurs de comparer
directement les effets de la contribution de chaque type de mâle à la
nouvelle génération, puisque la contribution de la femelle sur chaque
groupe d’œufs est la même. En isolant ainsi la contribution de chaque
type de mâle, les chercheurs ont pu tirer des conclusions sur les différences dans la « qualité » génétique des mâles CA et LA. Figure 23.18
Les chercheurs ont mesuré pour chaque phénotype le pourcentage
d’adultes qui réussissaient à se reproduire dans la population. Cette façon
de déterminer quel phénotype la sélection avait favorisé suppose (1)
que le succès reproductif était un indicateur suffisant de la valeur adaptative (contrairement au dénombrement des œufs pondus ou des œufs
éclos, par exemple) et (2) que le phénotype de la gueule était le facteur
qui déterminait la capacité reproductive.
Retour sur le concept 23.1
1. (a) Au sein d’une population, les différences génétiques entre les
individus fournissent le matériau brut sur lequel la sélection naturelle et
les autres mécanismes peuvent agir. Sans ces différences, les fréquences
alléliques ne pourraient pas changer avec le temps – et la population ne
pourrait donc pas évoluer. (b) Les différences génétiques entre des populations séparées peuvent résulter de la sélection naturelle si différents
allèles sont favorisés dans différentes populations, par exemple si les
diverses populations ont connu des conditions environnementales
différentes (comme dans la figure 23.4). Les différences génétiques entre
diverses populations peuvent également résulter de phénomènes aléatoires
(dérive génétique) si les changements génétiques ont peu d’effets
phénotypiques ou n’en ont pas du tout (comme dans la figure 23.3).
2. De nombreuses mutations surviennent dans les cellules somatiques
qui ne produisent pas de gamètes, de sorte qu’elles s’éteignent avec la
mort de l’organisme. Parmi les mutations qui ont lieu dans les lignées
cellulaires, qui produisent des gamètes, bon nombre n’ont pas d’effet
phénotypique sur lequel la sélection pourrait agir ; d’autres ont des effets
dommageables qui rendent l’augmentation de leur fréquence improbable
puisqu’elles réduisent le succès reproductif de leurs porteurs. 3. Sa variation génétique (mesurée soit sur le plan du gène, soit sur les séquences
nucléotidiques) diminuerait probablement avec le temps. Au cours de
la méiose, l’enjambement et l’assortiment indépendant de chromosomes
produisent de nombreuses nouvelles combinaisons d’allèles. De plus,
une population offre un grand nombre de combinaisons possibles, et la
fécondation réunit des gamètes d’individus dont les antécédents génétiques
diffèrent. Par conséquent, par l’enjambement, l’assortiment indépendant
de chromosomes et la fécondation, la reproduction sexuée brasse les
allèles et amène de nouvelles combinaisons à chaque génération. Sans
la reproduction sexuée, le taux de formation de nouvelles combinaisons
d’allèles serait considérablement réduit, ce qui diminuerait la variation
génétique.
Retour sur le concept 23.2
1. 30 000. La moitié des loci (10 000) sont fixés, ce qui signifie qu’il
y a un seul type d’allèle pour chaque locus : 10 000 3 1 5 10 000. Il y a
deux types d’allèles pour chacun des autres loci : 10 000 3 2 5 20 000.
10 000 1 20 000 5 30 000. 2. p
2 1 2pq ; p
2 représente les homozygotes
avec deux allèles A, et 2pq représente les hétérozygotes avec un allèle A.
3. La population compte 120 individus, donc 240 allèles. Parmi ceux-ci, on
compte 124 allèles A : 32 des 16 individus AA et la totalité des individus
Aa, soit 92. Par conséquent, la fréquence de l’allèle A est p 5 124/240
5 0,52 ; la fréquence de l’allèle a est q = 0,48. Selon l’équation de HardyWeinberg, si la population n’évoluait pas, la fréquence du génotype AA
devrait être p
2 5 0,52 3 0,52 5 0,27 ; la fréquence du génotype Aa devrait
être 2pq 5 2 3 0,52 3 0,48 5 0,5 ; et la fréquence du génotype aa
devrait être q
2 5 0,48 3 0,48 5 0,23. Dans une population de 120 individus, ces fréquences génotypiques attendues nous amènent à prédire
qu’il y aurait 32 individus AA (0,27 3 120), 60 individus Aa (0,5 3 120)
et 28 individus aa (0,23 3 120). Or les nombres d’individus qu’on trouve
dans la population réelle (16 AA, 92 Aa, 12 aa) s’écartent de ces prévisions
(il y a moins d’homozygotes et plus d’hétérozygotes que prévu). Cela
indique que la population n’est pas en équilibre de Hardy-Weinberg
et qu’elle pourrait être en évolution pour ce locus.
Retour sur le concept 23.3
1. La sélection naturelle est plus « prévisible » en ce qu’elle modifie les
fréquences alléliques d’une manière non aléatoire. En effet, elle tend à
augmenter la fréquence des allèles qui augmentent le succès reproductif
de l’organisme dans son environnement et à faire baisser la fréquence
des allèles qui le réduisent. La fréquence des allèles soumis à la dérive
génétique augmente ou diminue de manière strictement aléatoire, qu’ils
soient bénéfiques ou non. 2. La dérive génétique résulte de phénomènes
aléatoires qui font fluctuer les fréquences alléliques au hasard de génération en génération. Au sein d’une population, ce processus tend à réduire
la variation génétique avec le temps. Le flux génétique consiste en un
échange d’allèles entre deux ou plusieurs populations, un processus qui
peut introduire de nouveaux allèles dans une population et en accroître
ainsi la variation génétique (quoique légèrement, car le taux de flux
génétique est généralement faible). 3. La sélection n’est pas importante
à ce locus ; de plus, les populations ne sont pas petites, et les effets de la
dérive génétique ne devraient pas être prononcés. Le flux génétique se
fait par le mouvement du pollen et des graines. En raison du flux génétique, les fréquences alléliques et génotypiques devraient donc devenir
plus semblables avec le temps.
Retour sur le concept 23.4
1. Il n’y en a aucune, parce que la valeur adaptative inclut la contribution
reproductive à la génération suivante, et qu’un mulet est stérile par définition. 2. Même s’ils peuvent tous deux augmenter la fréquence des allèles