632 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
des nids et couvaient leurs œufs est venue renforcer la
conclusion générale émergeant des recherches entreprises sur
ce sujet. Enfin, en renforçant l’hypothèse phylogénétique
illustrée à la figure 26.16, la découverte de nids et de comportement de couvaison chez les dinosaures fossilisés a
fourni des données indépendantes confirmant la justesse
de l’hypothèse.
retour sur le ConCept 26.3
1. Pour distinguer un clade particulier de Mammifères
au sein du clade plus vaste qui correspond à la
classe des Mammifères, le poil serait-il un caractère
utile ? Pourquoi ?
2. L’arbre le plus simple n’est pas nécessairement celui
qui représente le plus justement les liens évolutifs.
Dans quelles circonstances cela se produit-il ?
3.
et sI ?
Dessinez un arbre phylogénétique qui
montre les liens évolutifs des figures 25.6 (p. 594) et
26.16. Traditionnellement, tous les taxons présentés,
hormis les Oiseaux et les Mammifères, étaient
classifiés comme des reptiles. Est-ce que la méthode
cladis tique soutiendrait cette classification ?
Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
26.4
Le génome recèle l’histoire évolutive
de tout organisme
Nous avons vu dans ce chapitre que la systématique moléculaire, c’est-à-dire la comparaison des acides nucléiques ou
d’autres molécules pour en déduire des liens, est une démarche
utile pour reconstituer l’histoire évolutive des organismes.
Cette approche nous aide à comprendre les liens phylogénétiques qu’on ne peut pas déterminer par des méthodes non
moléculaires, comme l’anatomie comparative. Par exemple, la
systématique moléculaire permet de préciser les liens évolutifs
entre des groupes présentant peu de ressemblances morphologiques susceptibles d’ête comparées, tels les Animaux et les
Eumycètes. En outre, la méthode moléculaire permet d’élaborer la phylogenèse de groupes d’organismes modernes au
sujet desquels les archives géologiques ne donnent pas d’indications. La biologie moléculaire aide à appliquer la systématique aux relations évolutives, mais à un niveau situé au-dessus
comme au-dessous des espèces, allant des branches principales
jusqu’aux ramifications les plus fines de l’arbre de la vie.
Les divers types de gènes ont évolué à différents rythmes,
y compris dans la même lignée évolutive. Par conséquent,
les arbres moléculaires peuvent représenter des périodes
courtes ou des périodes longues ; tout dépend du type de
gènes en cause. Par exemple, l’ADN nucléaire qui code pour
l’ARN ribosomique (ARNr) évolue relativement lentement.
De ce fait, la comparaison de séquences d’ADN de ces gènes
(ou de leurs produits, c’est-à-dire de l’ARNr) est utile lorsqu’on
analyse les relations entre des taxons qui ont divergé il y a
des centaines de millions d’années. Ainsi, les études sur les
séquences d’ARN indiquent que les Eumycètes sont plus
étroitement apparentés aux Animaux qu’aux Végétaux (voir la
figure 26.2). Par comparaison, l’ADN mitochondrial (ADNmt)
évolue relativement vite et peut servir à explorer des changements récents dans l’évolution. Ainsi, une équipe de recherche a recouru au séquençage de l’ADNmt pour faire le point
sur les relations entre les divers groupes d’Amérindiens. Les
résultats qu’elle a obtenus confirment certaines preuves
indiquant que les Pimas de l’Arizona, les Mayas du Mexique
et les Yanomamis du Venezuela sont étroitement apparentés. Ces populations humaines descendent sans doute de la
première des trois vagues d’immigrants qui sont passés de
l’Asie à l’Amérique en traversant le détroit de Béring, il y a
environ 15 000 ans.
Les duplications de gènes
et les familles de gènes
Que révèle la systématique moléculaire sur l’histoire évolutive
du génome ? Prenons la duplication de gènes, un mécanisme
particulièrement important dans l’évolution parce qu’il augmente le nombre de gènes dans le génome et, par le fait même,
les possibilités de changements évolutifs. Les techniques
moléculaires nous permettent aujourd’hui de déterminer la
phylogenèse des duplications génétiques et d’estimer l’influence de ces duplications sur l’évolution du génome. Ces
phylogenèses moléculaires doivent rendre compte des duplications répétées qui ont généré des familles de gènes, c’està-dire des groupes de gènes apparentés à l’intérieur du génome
d’un organisme (voir la figure 21.11, p. 507). En tenant compte
de ces duplications, on distingue deux types de gènes homologues : les gènes orthologues et les gènes paralogues. Les
gènes orthologues (du grec orthos, « droit ») sont des gènes
présents dans des espèces différentes et dont la divergence
remonte aux spéciations qui les ont produites (figure 26.18a).
Par exemple, chez l’humain et chez le chien, les gènes du
cytochrome c (qui codent pour une structure pro téique chargée du transport des électrons) sont des gènes orthologues.
L’homologie des gènes paralogues (du grec para, « en parallèle ») découle d’une duplication génétique ; par conséquent,
de nombreux exemplaires de ces gènes ont divergé les uns
des autres au sein d’une même espèce (figure 26.18b). Au
chapitre 23, nous en avons vu un exemple, celui des gènes
des récepteurs olfactifs qui ont subi de nombreuses duplications chez les Vertébrés. Par exemple, les humains et les
souris ont d’immenses familles de gènes, renfermant plus de
1 000 gènes paralogues.
Notons que, pour les gènes orthologues, la divergence n’est
possible qu’après la spéciation. Par le fait même, on retrouve
ces gènes dans des patrimoines génétiques distincts. Par exemple, bien que les cytochromes c remplissent la même fonction
chez les humains et chez les chiens, la séquence géné tique
de l’humain a divergé de celle du chien depuis l’époque où
ces deux espèces avaient un ancêtre commun. Dans le cas des
gènes paralogues, la divergence peut avoir lieu au sein de la
des nids et couvaient leurs œufs est venue renforcer la
conclusion générale émergeant des recherches entreprises sur
ce sujet. Enfin, en renforçant l’hypothèse phylogénétique
illustrée à la figure 26.16, la découverte de nids et de comportement de couvaison chez les dinosaures fossilisés a
fourni des données indépendantes confirmant la justesse
de l’hypothèse.
retour sur le ConCept 26.3
1. Pour distinguer un clade particulier de Mammifères
au sein du clade plus vaste qui correspond à la
classe des Mammifères, le poil serait-il un caractère
utile ? Pourquoi ?
2. L’arbre le plus simple n’est pas nécessairement celui
qui représente le plus justement les liens évolutifs.
Dans quelles circonstances cela se produit-il ?
3.
et sI ?
Dessinez un arbre phylogénétique qui
montre les liens évolutifs des figures 25.6 (p. 594) et
26.16. Traditionnellement, tous les taxons présentés,
hormis les Oiseaux et les Mammifères, étaient
classifiés comme des reptiles. Est-ce que la méthode
cladis tique soutiendrait cette classification ?
Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
26.4
Le génome recèle l’histoire évolutive
de tout organisme
Nous avons vu dans ce chapitre que la systématique moléculaire, c’est-à-dire la comparaison des acides nucléiques ou
d’autres molécules pour en déduire des liens, est une démarche
utile pour reconstituer l’histoire évolutive des organismes.
Cette approche nous aide à comprendre les liens phylogénétiques qu’on ne peut pas déterminer par des méthodes non
moléculaires, comme l’anatomie comparative. Par exemple, la
systématique moléculaire permet de préciser les liens évolutifs
entre des groupes présentant peu de ressemblances morphologiques susceptibles d’ête comparées, tels les Animaux et les
Eumycètes. En outre, la méthode moléculaire permet d’élaborer la phylogenèse de groupes d’organismes modernes au
sujet desquels les archives géologiques ne donnent pas d’indications. La biologie moléculaire aide à appliquer la systématique aux relations évolutives, mais à un niveau situé au-dessus
comme au-dessous des espèces, allant des branches principales
jusqu’aux ramifications les plus fines de l’arbre de la vie.
Les divers types de gènes ont évolué à différents rythmes,
y compris dans la même lignée évolutive. Par conséquent,
les arbres moléculaires peuvent représenter des périodes
courtes ou des périodes longues ; tout dépend du type de
gènes en cause. Par exemple, l’ADN nucléaire qui code pour
l’ARN ribosomique (ARNr) évolue relativement lentement.
De ce fait, la comparaison de séquences d’ADN de ces gènes
(ou de leurs produits, c’est-à-dire de l’ARNr) est utile lorsqu’on
analyse les relations entre des taxons qui ont divergé il y a
des centaines de millions d’années. Ainsi, les études sur les
séquences d’ARN indiquent que les Eumycètes sont plus
étroitement apparentés aux Animaux qu’aux Végétaux (voir la
figure 26.2). Par comparaison, l’ADN mitochondrial (ADNmt)
évolue relativement vite et peut servir à explorer des changements récents dans l’évolution. Ainsi, une équipe de recherche a recouru au séquençage de l’ADNmt pour faire le point
sur les relations entre les divers groupes d’Amérindiens. Les
résultats qu’elle a obtenus confirment certaines preuves
indiquant que les Pimas de l’Arizona, les Mayas du Mexique
et les Yanomamis du Venezuela sont étroitement apparentés. Ces populations humaines descendent sans doute de la
première des trois vagues d’immigrants qui sont passés de
l’Asie à l’Amérique en traversant le détroit de Béring, il y a
environ 15 000 ans.
Les duplications de gènes
et les familles de gènes
Que révèle la systématique moléculaire sur l’histoire évolutive
du génome ? Prenons la duplication de gènes, un mécanisme
particulièrement important dans l’évolution parce qu’il augmente le nombre de gènes dans le génome et, par le fait même,
les possibilités de changements évolutifs. Les techniques
moléculaires nous permettent aujourd’hui de déterminer la
phylogenèse des duplications génétiques et d’estimer l’influence de ces duplications sur l’évolution du génome. Ces
phylogenèses moléculaires doivent rendre compte des duplications répétées qui ont généré des familles de gènes, c’està-dire des groupes de gènes apparentés à l’intérieur du génome
d’un organisme (voir la figure 21.11, p. 507). En tenant compte
de ces duplications, on distingue deux types de gènes homologues : les gènes orthologues et les gènes paralogues. Les
gènes orthologues (du grec orthos, « droit ») sont des gènes
présents dans des espèces différentes et dont la divergence
remonte aux spéciations qui les ont produites (figure 26.18a).
Par exemple, chez l’humain et chez le chien, les gènes du
cytochrome c (qui codent pour une structure pro téique chargée du transport des électrons) sont des gènes orthologues.
L’homologie des gènes paralogues (du grec para, « en parallèle ») découle d’une duplication génétique ; par conséquent,
de nombreux exemplaires de ces gènes ont divergé les uns
des autres au sein d’une même espèce (figure 26.18b). Au
chapitre 23, nous en avons vu un exemple, celui des gènes
des récepteurs olfactifs qui ont subi de nombreuses duplications chez les Vertébrés. Par exemple, les humains et les
souris ont d’immenses familles de gènes, renfermant plus de
1 000 gènes paralogues.
Notons que, pour les gènes orthologues, la divergence n’est
possible qu’après la spéciation. Par le fait même, on retrouve
ces gènes dans des patrimoines génétiques distincts. Par exemple, bien que les cytochromes c remplissent la même fonction
chez les humains et chez les chiens, la séquence géné tique
de l’humain a divergé de celle du chien depuis l’époque où
ces deux espèces avaient un ancêtre commun. Dans le cas des
gènes paralogues, la divergence peut avoir lieu au sein de la