616 quatrième partie Les mécanismes de l’évolution
Réponses du chapiTRe 25
Questions des figures
Figure 25.2 Les protéines sont presque toujours composées des 20 acides
aminés que montre la figure 5.16 (p. 87). Cependant, de nombreux
autres acides aminés pourraient se former au cours de cette expérience
(ou d’autres). Par exemple, n’importe quelle molécule possédant un
groupe R différent de ceux des acides aminés listés dans la figure 5.16
(tout en contenant aussi un carbone a, un groupe aminé et un groupe
carboxyle) serait un acide aminé – même si ce n’est pas un des 20 acides
aminés que l’on trouve communément dans la nature. Figure 25.5
Comme l’uranium 238 a une demi-vie de 4,5 milliards d’années, l’axe des
abscisses devrait être marqué en milliards d’années de la façon suivante :
4,5 ; 9 ; 13,5 ; et 18. Figure 25.10 Vous devriez avoir encerclé l’intersection
qui mène à la lignée Échinodermes/Cordés et à la lignée qui a donné
naissance aux Brachiopodes, aux Annélides, aux Mollusques et aux
Arthropodes (à environ 580 millions d’années dans le diagramme).
Même si cette datation n’est qu’une estimation, cet ancêtre commun
doit être au moins aussi vieux que n’importe lequel de ses descendants.
Étant donné que les fossiles des Mollusques ont environ 555 millions
d’années, l’ancêtre commun représenté par l’intersection encerclée doit
avoir au moins 555 millions d’années. Figure 25.15 La courbe bleue
correspond aux familles d’animaux marins. Comme les familles englobent
souvent de nombreuses espèces, on doit s’attendre à ce que le pourcentage
de familles éteintes soit plus faible que le pourcentage d’espèces éteintes.
Figure 25.25 La séquence codante du gène Pitx1 différerait entre
les populations marines et les populations lacustres, mais le mode
d’expression des gènes serait le même.
retour sur le concept 25.1
1. L’hypothèse selon laquelle les conditions sur la Terre primitive
auraient permis la synthèse de molécules organiques à partir d’ingrédients
inorganiques. 2. Parce que les membranes des protocellules jouaient un
rôle crucial. Alors que dans une solution sans compartiments toutes les
molécules se mélangent aléatoirement, les membranes isolent du milieu
externe certains systèmes moléculaires dans lesquels peuvent se concentrer
des molécules organiques. Cette concentration facilite le déroulement des
réactions biochimiques. 3. De nos jours, l’information génétique va
généralement de l’ADN vers l’ARN, comme lorsque la séquence d’ADN
d’un gène sert de patron pour synthétiser l’ARNm qui encode une protéine en particulier. Cependant, le cycle de vie des rétrovirus comme le
VIH montre que l’information génétique peut circuler en sens inverse
(de l’ARN à l’ADN). Dans ces virus, l’enzyme transcriptase inverse utilise
de l’ARN comme patron pour la synthèse de l’ADN, ce qui semble indiquer qu’une enzyme similaire pourrait avoir joué un rôle clé dans la transition du monde de l’ARN au monde de l’ADN.
retour sur le concept 25.2
1. 22 920 ans (quatre demi-vies : 5 730 ans 3 4). 2. Les archives fossiles
montrent que différents groupes d’organismes ont dominé la vie sur la
Terre à différents moments, et que de nombreux organismes qui ont
vécu sont maintenant éteints ; la figure 25.4 donne des exemples précis
de ces deux cas. Les archives fossiles indiquent aussi que la modification
graduelle d’organismes qui existaient autrefois peut entraîner l’apparition
de nouveaux groupes d’organismes, comme en témoignent les fossiles qui
montrent que les Mammifères sont issus d’ancêtres Cynodontes. 3. La
découverte d’un tel fossile d’organisme (hypothétique) indiquerait que
certains aspects de notre compréhension actuelle de l’origine des Mammifères sont erronés puisque les scientifiques croient que les Mammifères
sont d’apparition beaucoup plus récente (voir la figure 25.6). Une telle
découverte sous-entendrait que la datation des fossiles découverts antérieurement est erronée ou que les lignées que montre la figure 25.6 ont des
caractéristiques en commun avec les Mammifères, sans être pour autant
leurs ancêtres directs. Enfin, cela signifierait que des changements radicaux
de multiples aspects de la structure squelettique des organismes peuvent
surgir soudainement – ce que contredisent les archives fossiles connues.
retour sur le concept 25.3
1. L’oxygène moléculaire brise les liaisons chimiques et peut inhiber les
enzymes et endommager les cellules. Par conséquent, les procaryotes qui
prospéraient dans des milieux anaérobies auraient eu du mal à survivre
et à se reproduire dans un environnement riche en oxygène, ce qui
aurait causé l’extinction de nombreuses espèces. 2. Tous les Eucaryotes
possèdent des mitochondries ou des vestiges de ces organites, mais les
Eucaryotes ne contiennent pas tous des plastes. 3. Les archives fossiles
d’aujourd’hui incluraient les nombreux organismes dotés de structures
corporelles dures (comme les vertébrés et de nombreux invertébrés marins).
En revanche, elles pourraient ne pas inclure certaines espèces que nous
connaissons bien, mais qui sont confinées à de petits territoires géographiques ou qui forment des populations très restreintes (par exemple, les
espèces menacées d’extinction comme le panda géant, le tigre et plusieurs
espèces de rhinocéros).
retour sur le concept 25.4
1. La dérive des continents transforme la géographie physique et
climatique de la Terre, ainsi que l’isolement géographique relatif des
organismes. Comme ces facteurs influent sur les taux de spéciation et
d’extinction, la dérive des continents a des répercussions très importantes
sur la vie sur la Terre. 2. Les extinctions massives ; des innovations
évolutives majeures ; la diversification d’un autre groupe d’organismes
(qui peut fournir de nouvelles sources de nourriture) ; la migration vers
de nouveaux endroits où il y a peu d’espèces concurrentes. 3. En principe,
on devrait trouver des fossiles des espèces communes et des espèces rares
jusqu’au moment de la catastrophe ; après quoi, on observerait l’absence
totale de ces fossiles. La réalité est cependant plus complexe parce que les
archives fossiles ne sont pas parfaites. Les fossiles les plus récents d’une
espèce peuvent donc dater d’un million d’années avant l’extinction
massive – même si cette espèce n’a disparu qu’au moment de l’extinction
massive. Ce problème est particulièrement plausible pour les espèces
rares parce que peu de leurs fossiles seront conservés et encore moins
découverts. Par conséquent, pour de nombreuses espèces rares, on ne
peut compter sur les archives fossiles pour prouver qu’elles étaient
vivantes immédiatement avant l’extinction (même si c’était le cas).
retour sur le concept 25.5
1. L’hétérochronie peut causer toutes sortes de changements morphologiques. Par exemple, une variation du moment du début de la maturité
sexuelle peut entraîner la persistance de certaines caractéristiques juvéniles
(pédomorphose). La pédomorphose résulte de petites modifications
génétiques qui entraînent d’importants changements morphologiques,
comme on le voit chez la salamandre axolotl. 2. Chez les embryons
animaux, les gènes Hox influent sur le développement de structures
comme les membres et les appendices servant à l’alimentation. Une
modification de ces gènes ou une variation dans leur régulation risque
donc d’avoir des effets importants sur la morphologie. 3. Par la génétique,
nous savons que l’efficacité avec laquelle les facteurs de transcription se
lient à des séquences d’ADN non codant appelées éléments régulateurs
influe sur la régulation des gènes. Par conséquent, si les changements
dans la morphologie sont souvent causés par des variations dans la régulation des gènes, il est probable que des portions de la séquence d’ADN
non codant qui contient ces éléments régulateurs soient fortement
touchées par la sélection naturelle.
retour sur le concept 25.6
1. Les structures complexes n’évoluent pas d’un seul coup, mais petit à
petit, la sélection naturelle sélectionnant les variantes adaptatives des
versions antérieures. 2. Même si le virus de la myxomatose est hautement
létal, au début, certains des lapins y résistent (0,2 % des lapins infectés ne
meurent pas). Comme cette résistance est un trait héréditaire, on peut
s’attendre à ce que la population de lapins affiche une tendance à une
résistance accrue au virus. On peut aussi présumer que le virus affichera
une tendance évolutive vers une moindre létalité puisqu’un lapin infecté
par un virus moins létal est plus susceptible de vivre assez longtemps
pour qu’un moustique le pique et transmette le virus à un autre lapin
(un virus mourra avec son hôte s’il le tue avant qu’un moustique l’ait
transmis à un autre lapin.)
Questions du résumé des concepts clés
25.1 Les particules de montmorillonite peuvent avoir fourni des surfaces
sur lesquelles des molécules organiques se sont concentrées, améliorant
Réponses du chapiTRe 25
Questions des figures
Figure 25.2 Les protéines sont presque toujours composées des 20 acides
aminés que montre la figure 5.16 (p. 87). Cependant, de nombreux
autres acides aminés pourraient se former au cours de cette expérience
(ou d’autres). Par exemple, n’importe quelle molécule possédant un
groupe R différent de ceux des acides aminés listés dans la figure 5.16
(tout en contenant aussi un carbone a, un groupe aminé et un groupe
carboxyle) serait un acide aminé – même si ce n’est pas un des 20 acides
aminés que l’on trouve communément dans la nature. Figure 25.5
Comme l’uranium 238 a une demi-vie de 4,5 milliards d’années, l’axe des
abscisses devrait être marqué en milliards d’années de la façon suivante :
4,5 ; 9 ; 13,5 ; et 18. Figure 25.10 Vous devriez avoir encerclé l’intersection
qui mène à la lignée Échinodermes/Cordés et à la lignée qui a donné
naissance aux Brachiopodes, aux Annélides, aux Mollusques et aux
Arthropodes (à environ 580 millions d’années dans le diagramme).
Même si cette datation n’est qu’une estimation, cet ancêtre commun
doit être au moins aussi vieux que n’importe lequel de ses descendants.
Étant donné que les fossiles des Mollusques ont environ 555 millions
d’années, l’ancêtre commun représenté par l’intersection encerclée doit
avoir au moins 555 millions d’années. Figure 25.15 La courbe bleue
correspond aux familles d’animaux marins. Comme les familles englobent
souvent de nombreuses espèces, on doit s’attendre à ce que le pourcentage
de familles éteintes soit plus faible que le pourcentage d’espèces éteintes.
Figure 25.25 La séquence codante du gène Pitx1 différerait entre
les populations marines et les populations lacustres, mais le mode
d’expression des gènes serait le même.
retour sur le concept 25.1
1. L’hypothèse selon laquelle les conditions sur la Terre primitive
auraient permis la synthèse de molécules organiques à partir d’ingrédients
inorganiques. 2. Parce que les membranes des protocellules jouaient un
rôle crucial. Alors que dans une solution sans compartiments toutes les
molécules se mélangent aléatoirement, les membranes isolent du milieu
externe certains systèmes moléculaires dans lesquels peuvent se concentrer
des molécules organiques. Cette concentration facilite le déroulement des
réactions biochimiques. 3. De nos jours, l’information génétique va
généralement de l’ADN vers l’ARN, comme lorsque la séquence d’ADN
d’un gène sert de patron pour synthétiser l’ARNm qui encode une protéine en particulier. Cependant, le cycle de vie des rétrovirus comme le
VIH montre que l’information génétique peut circuler en sens inverse
(de l’ARN à l’ADN). Dans ces virus, l’enzyme transcriptase inverse utilise
de l’ARN comme patron pour la synthèse de l’ADN, ce qui semble indiquer qu’une enzyme similaire pourrait avoir joué un rôle clé dans la transition du monde de l’ARN au monde de l’ADN.
retour sur le concept 25.2
1. 22 920 ans (quatre demi-vies : 5 730 ans 3 4). 2. Les archives fossiles
montrent que différents groupes d’organismes ont dominé la vie sur la
Terre à différents moments, et que de nombreux organismes qui ont
vécu sont maintenant éteints ; la figure 25.4 donne des exemples précis
de ces deux cas. Les archives fossiles indiquent aussi que la modification
graduelle d’organismes qui existaient autrefois peut entraîner l’apparition
de nouveaux groupes d’organismes, comme en témoignent les fossiles qui
montrent que les Mammifères sont issus d’ancêtres Cynodontes. 3. La
découverte d’un tel fossile d’organisme (hypothétique) indiquerait que
certains aspects de notre compréhension actuelle de l’origine des Mammifères sont erronés puisque les scientifiques croient que les Mammifères
sont d’apparition beaucoup plus récente (voir la figure 25.6). Une telle
découverte sous-entendrait que la datation des fossiles découverts antérieurement est erronée ou que les lignées que montre la figure 25.6 ont des
caractéristiques en commun avec les Mammifères, sans être pour autant
leurs ancêtres directs. Enfin, cela signifierait que des changements radicaux
de multiples aspects de la structure squelettique des organismes peuvent
surgir soudainement – ce que contredisent les archives fossiles connues.
retour sur le concept 25.3
1. L’oxygène moléculaire brise les liaisons chimiques et peut inhiber les
enzymes et endommager les cellules. Par conséquent, les procaryotes qui
prospéraient dans des milieux anaérobies auraient eu du mal à survivre
et à se reproduire dans un environnement riche en oxygène, ce qui
aurait causé l’extinction de nombreuses espèces. 2. Tous les Eucaryotes
possèdent des mitochondries ou des vestiges de ces organites, mais les
Eucaryotes ne contiennent pas tous des plastes. 3. Les archives fossiles
d’aujourd’hui incluraient les nombreux organismes dotés de structures
corporelles dures (comme les vertébrés et de nombreux invertébrés marins).
En revanche, elles pourraient ne pas inclure certaines espèces que nous
connaissons bien, mais qui sont confinées à de petits territoires géographiques ou qui forment des populations très restreintes (par exemple, les
espèces menacées d’extinction comme le panda géant, le tigre et plusieurs
espèces de rhinocéros).
retour sur le concept 25.4
1. La dérive des continents transforme la géographie physique et
climatique de la Terre, ainsi que l’isolement géographique relatif des
organismes. Comme ces facteurs influent sur les taux de spéciation et
d’extinction, la dérive des continents a des répercussions très importantes
sur la vie sur la Terre. 2. Les extinctions massives ; des innovations
évolutives majeures ; la diversification d’un autre groupe d’organismes
(qui peut fournir de nouvelles sources de nourriture) ; la migration vers
de nouveaux endroits où il y a peu d’espèces concurrentes. 3. En principe,
on devrait trouver des fossiles des espèces communes et des espèces rares
jusqu’au moment de la catastrophe ; après quoi, on observerait l’absence
totale de ces fossiles. La réalité est cependant plus complexe parce que les
archives fossiles ne sont pas parfaites. Les fossiles les plus récents d’une
espèce peuvent donc dater d’un million d’années avant l’extinction
massive – même si cette espèce n’a disparu qu’au moment de l’extinction
massive. Ce problème est particulièrement plausible pour les espèces
rares parce que peu de leurs fossiles seront conservés et encore moins
découverts. Par conséquent, pour de nombreuses espèces rares, on ne
peut compter sur les archives fossiles pour prouver qu’elles étaient
vivantes immédiatement avant l’extinction (même si c’était le cas).
retour sur le concept 25.5
1. L’hétérochronie peut causer toutes sortes de changements morphologiques. Par exemple, une variation du moment du début de la maturité
sexuelle peut entraîner la persistance de certaines caractéristiques juvéniles
(pédomorphose). La pédomorphose résulte de petites modifications
génétiques qui entraînent d’importants changements morphologiques,
comme on le voit chez la salamandre axolotl. 2. Chez les embryons
animaux, les gènes Hox influent sur le développement de structures
comme les membres et les appendices servant à l’alimentation. Une
modification de ces gènes ou une variation dans leur régulation risque
donc d’avoir des effets importants sur la morphologie. 3. Par la génétique,
nous savons que l’efficacité avec laquelle les facteurs de transcription se
lient à des séquences d’ADN non codant appelées éléments régulateurs
influe sur la régulation des gènes. Par conséquent, si les changements
dans la morphologie sont souvent causés par des variations dans la régulation des gènes, il est probable que des portions de la séquence d’ADN
non codant qui contient ces éléments régulateurs soient fortement
touchées par la sélection naturelle.
retour sur le concept 25.6
1. Les structures complexes n’évoluent pas d’un seul coup, mais petit à
petit, la sélection naturelle sélectionnant les variantes adaptatives des
versions antérieures. 2. Même si le virus de la myxomatose est hautement
létal, au début, certains des lapins y résistent (0,2 % des lapins infectés ne
meurent pas). Comme cette résistance est un trait héréditaire, on peut
s’attendre à ce que la population de lapins affiche une tendance à une
résistance accrue au virus. On peut aussi présumer que le virus affichera
une tendance évolutive vers une moindre létalité puisqu’un lapin infecté
par un virus moins létal est plus susceptible de vivre assez longtemps
pour qu’un moustique le pique et transmette le virus à un autre lapin
(un virus mourra avec son hôte s’il le tue avant qu’un moustique l’ait
transmis à un autre lapin.)
Questions du résumé des concepts clés
25.1 Les particules de montmorillonite peuvent avoir fourni des surfaces
sur lesquelles des molécules organiques se sont concentrées, améliorant