664 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
Questions des figures
Figure 27.10 L’expression ou la séquence de gènes qui influe sur le
métabolisme du glucose a probablement changé ; les gènes des mécanismes métaboliques qui ne sont plus utiles aux cellules ont peutêtre
aussi subi des mutations. Figure 27.11 La transduction provoque un
transfert horizontal lorsque la bactérie donneuse n’est pas de la même
espèce que la bactérie receveuse. Figure 27.16 Les thermophiles vivent
dans des environnements très chauds ; il est donc probable que leurs
enzymes fonctionnent normalement à des températures plus élevées
que ne peuvent le faire les enzymes d’autres organismes. À des températures plus basses, en revanche, les enzymes des thermophiles risquent
de ne pas fonctionner aussi bien que ceux des autres organismes.
Figure 27.18 D’après le diagramme, on peut estimer la quantité de
potassium absorbée à 0,7, 0,6 et 0,95 mg pour les souches 1, 2 et 3,
respec tivement, selon une moyenne de 0,75 mg de potassium. Si la bactérie n’avait eu aucun effet, l’absorption moyenne de potassium par
les plants devrait être de l’ordre de 0,5 mg pour les trois souches, soit
la valeur observée pour les plants cultivés dans un sol dépourvu de
cette bactérie.
retour sur le concept 27.1
1. La capsule (qui protège les Procaryotes du système immunitaire
de leur hôte) et la formation d’endospores (qui permettent aux cellules
de survivre dans des milieux hostiles et de reprendre leur métabolisme
lorsque les conditions redeviennent favorables). 2. Les cellules procaryotes ne possèdent pas la compartimentation interne des cellules eucaryotes. Leur génome contient beaucoup moins d’ADN que celui des cellules
eucaryotes ; presque tout cet ADN se trouve dans un seul chromosome,
de forme circulaire, situé dans une région nommée nucléoïde et non dans
un véritable noyau entouré d’une membrane. De plus, beaucoup de
Procaryotes contiennent des plasmides, qui sont formés de petites molécules d’ADN ressemblant à un anneau et renfermant seulement quelques
gènes. 3. Les plastes, tels que les chloroplastes, auraient évolué d’un
Procaryote photosynthétique et endosymbiotique. L’arbre phylogénétique
de la figure 26.21 montre que les plastes sont étroitement apparentés aux
Cyanobactéries. Nous pouvons donc formuler l’hypothèse que les thylakoïdes des chloroplastes ressemblent à ceux des Cyanobactéries parce
que les chloroplastes ont évolué d’une Cyanobactérie endosymbiote.
retour sur le concept 27.2
1. Les populations procaryotes sont immenses, notamment en raison
de leur temps de génération très court. Le grand nombre d’individus que
compte une population procaryote accroît la probabilité qu’à chaque
génération des milliers d’individus subissent de nouvelles mutations
génétiques, ce qui augmente considérablement la diversité génétique de
la population. 2. Lors de la transformation, une cellule bactérienne capte
un ADN étranger libre provenant du milieu environnant. La transduction
est le transfert de gènes bactériens d’une cellule à l’autre à l’aide d’un
phage. La conjugaison est le transfert direct par une cellule bactérienne
de l’ADN d’un plasmide ou de l’ADN chromosomique à une autre cellule
par l’intermédiaire d’un pont de conjugaison temporaire qui unit les
deux cellules. 3. La population qui comprend des individus capables de
conjugaison présentera probablement les meilleures chances de survie,
puisque certains d’entre eux pourront former des bactéries recombinées.
Dans un nouvel environnement, ces bactéries tireront profit de ces
nouvelles combinaisons génétiques. 4. Oui. Des gènes de résistance aux
antibiotiques peuvent être transférés (par transformation, transduction
ou conjugaison) de la bactérie non pathogène vers une bactérie pathogène, ce qui rendrait cette dernière encore plus dangereuse pour la santé
humaine. La transformation, la transduction et la conjugaison ont
t endance à accroître la propagation des gènes de résistance.
retour sur le concept 27.3
1. Les espèces phototrophes tirent leur énergie de la lumière, alors
que les espèces chimiotrophes l’obtiennent de substances chimiques.
Les espèces autotrophes synthétisent le carbone à partir de CO 2 , alors
que les espèces hétérotrophes se procurent le carbone sous forme organique, comme le glucose. On observe donc quatre modes de nutrition :
photoautotrophe, photohétérotrophe (particulier aux Procaryotes),
chimioautotrophe et chimiohétérotrophe. 2. Le mode de nutrition
chimiohétérotrophe ; cette bactérie doit tirer son énergie de substances
chimiques, car elle n’a pas accès à la lumière ; de plus, si elle a besoin
d’une source organique de carbone plutôt que de CO 2 , elle est nécessairement hétérotrophe. 3. Si l’humain pouvait fixer l’azote, nous pourrions
tirer des protéines du diazote atmosphérique (N 2 ) et n’aurions donc pas
besoin d’aliments à haute teneur en protéines comme la viande, le poisson ou le soya. Notre régime alimentaire devrait cependant comprendre
une source de carbone ainsi que des minéraux et de l’eau. Un repas type
se composerait de glucides (la source de carbone) ainsi que de fruits et
de légumes, qui procureraient les minéraux essentiels (et du carbone).
retour sur le concept 27.4
1. Avant la systématique moléculaire, les taxinomistes classaient les
Procaryotes en fonction de caractéristiques phénotypiques qui ne clarifiaient pas les liens de l’évolution. La comparaison des caractéristiques
moléculaires – de l’ADN particulièrement – révèle des divergences fondamentales entre les lignées de Procaryotes. 2. Parce qu’elle n’exige pas de
cultiver les organismes en laboratoire, la prospection génétique a permis
de découvrir une immense diversité d’espèces procaryotes. La découverte
ininterrompue de nouvelles espèces par prospection génétique finira sans
doute par modifier considérablement notre compréhension de la phylogenèse des Procaryotes. 3. À ce jour, tous les méthanogènes connus sont
des Archées du clade des Euryarchées, ce qui donne à penser que cette
voie métabolique unique trouve probablement sa source auprès d’une
espèce ancestrale d’Euryarchées. Puisque les lignées des Bactéries et des
Archées se sont séparées il y a plusieurs milliards d’années, la découverte
d’un méthanogène du domaine des Bactéries semblerait indiquer que les
adaptations permettant l’utilisation de CO 2 pour oxyder le H 2 se seraient
produites deux fois : une fois dans le domaine des Archées (chez les
Euryarchées) et une fois dans le domaine des Bactéries. (Il se peut aussi
qu’un méthanogène bactérien découvert récemment ait acquis les gènes
de cette voie métabolique par transfert horizontal d’un méthanogène du
domaine des Archées. Cette hypothèse n’est cependant pas l’explication
la plus plausible en raison du grand nombre de gènes en cause, mais
aussi parce que les transferts génétiques entre des espèces appartenant
à des domaines différents sont rares.)
retour sur le concept 27.5
1. Bien que les Procaryotes soient des organismes minuscules, leur grand
nombre et leurs aptitudes métaboliques leur permettent de remplir d’importantes fonctions au sein des écosystèmes : ils décomposent les déchets,
recyclent les éléments chimiques et influent sur la concentration des
nutriments accessibles aux autres organismes. 2. Les Cyanobactéries
produisent de l’oxygène lorsque les molécules d’eau sont scindées par les
réactions de photosynthèse. Le cycle de Calvin incorpore le CO 2 contenu
dans l’air aux molécules organiques, qui sont alors converties en glucides.
retour sur le concept 27.6
1. Exemples de réponses : Consommer des aliments fermentés, comme
le yogourt, le pain au levain ou le fromage ; disposer d’une eau propre
provenant d’une usine de traitement des eaux usées ; prendre des médicaments produits par des Procaryotes. 2. Non. Si le poison est une exotoxine, des bactéries vivantes pourraient être transmises d’une personne
à une autre. On peut en dire autant si le poison est une endotoxine, sauf
qu’alors les bactéries transmises descendent peutêtre des bactéries (mortes
à présent) qui ont produit le poison. 3. Parmi les nombreuses espèces de
Procaryotes vivant dans votre intestin, certaines se disputent les
ressources (en l’occurrence, ce que vous mangez). Dans la mesure où
les espèces procaryotes présentent diverses adaptations, une modification
de votre alimentation peut avoir des effets sur la rapidité de la croissance
de certaines espèces, ce qui modifiera l’abondance des espèces.
Questions du résumé des concepts clés
27.1 Les Procaryotes sont petits, leur temps de génération est court et
leurs populations comptent des trillions d’individus. Par conséquent,
les populations de Procaryotes peuvent évoluer considérablement sur de
courtes périodes, ce qui leur permet de s’adapter à des environnements
très différents. Les Procaryotes présentent des caractéristiques structurelles
Réponses du chApitRe 27
Questions des figures
Figure 27.10 L’expression ou la séquence de gènes qui influe sur le
métabolisme du glucose a probablement changé ; les gènes des mécanismes métaboliques qui ne sont plus utiles aux cellules ont peutêtre
aussi subi des mutations. Figure 27.11 La transduction provoque un
transfert horizontal lorsque la bactérie donneuse n’est pas de la même
espèce que la bactérie receveuse. Figure 27.16 Les thermophiles vivent
dans des environnements très chauds ; il est donc probable que leurs
enzymes fonctionnent normalement à des températures plus élevées
que ne peuvent le faire les enzymes d’autres organismes. À des températures plus basses, en revanche, les enzymes des thermophiles risquent
de ne pas fonctionner aussi bien que ceux des autres organismes.
Figure 27.18 D’après le diagramme, on peut estimer la quantité de
potassium absorbée à 0,7, 0,6 et 0,95 mg pour les souches 1, 2 et 3,
respec tivement, selon une moyenne de 0,75 mg de potassium. Si la bactérie n’avait eu aucun effet, l’absorption moyenne de potassium par
les plants devrait être de l’ordre de 0,5 mg pour les trois souches, soit
la valeur observée pour les plants cultivés dans un sol dépourvu de
cette bactérie.
retour sur le concept 27.1
1. La capsule (qui protège les Procaryotes du système immunitaire
de leur hôte) et la formation d’endospores (qui permettent aux cellules
de survivre dans des milieux hostiles et de reprendre leur métabolisme
lorsque les conditions redeviennent favorables). 2. Les cellules procaryotes ne possèdent pas la compartimentation interne des cellules eucaryotes. Leur génome contient beaucoup moins d’ADN que celui des cellules
eucaryotes ; presque tout cet ADN se trouve dans un seul chromosome,
de forme circulaire, situé dans une région nommée nucléoïde et non dans
un véritable noyau entouré d’une membrane. De plus, beaucoup de
Procaryotes contiennent des plasmides, qui sont formés de petites molécules d’ADN ressemblant à un anneau et renfermant seulement quelques
gènes. 3. Les plastes, tels que les chloroplastes, auraient évolué d’un
Procaryote photosynthétique et endosymbiotique. L’arbre phylogénétique
de la figure 26.21 montre que les plastes sont étroitement apparentés aux
Cyanobactéries. Nous pouvons donc formuler l’hypothèse que les thylakoïdes des chloroplastes ressemblent à ceux des Cyanobactéries parce
que les chloroplastes ont évolué d’une Cyanobactérie endosymbiote.
retour sur le concept 27.2
1. Les populations procaryotes sont immenses, notamment en raison
de leur temps de génération très court. Le grand nombre d’individus que
compte une population procaryote accroît la probabilité qu’à chaque
génération des milliers d’individus subissent de nouvelles mutations
génétiques, ce qui augmente considérablement la diversité génétique de
la population. 2. Lors de la transformation, une cellule bactérienne capte
un ADN étranger libre provenant du milieu environnant. La transduction
est le transfert de gènes bactériens d’une cellule à l’autre à l’aide d’un
phage. La conjugaison est le transfert direct par une cellule bactérienne
de l’ADN d’un plasmide ou de l’ADN chromosomique à une autre cellule
par l’intermédiaire d’un pont de conjugaison temporaire qui unit les
deux cellules. 3. La population qui comprend des individus capables de
conjugaison présentera probablement les meilleures chances de survie,
puisque certains d’entre eux pourront former des bactéries recombinées.
Dans un nouvel environnement, ces bactéries tireront profit de ces
nouvelles combinaisons génétiques. 4. Oui. Des gènes de résistance aux
antibiotiques peuvent être transférés (par transformation, transduction
ou conjugaison) de la bactérie non pathogène vers une bactérie pathogène, ce qui rendrait cette dernière encore plus dangereuse pour la santé
humaine. La transformation, la transduction et la conjugaison ont
t endance à accroître la propagation des gènes de résistance.
retour sur le concept 27.3
1. Les espèces phototrophes tirent leur énergie de la lumière, alors
que les espèces chimiotrophes l’obtiennent de substances chimiques.
Les espèces autotrophes synthétisent le carbone à partir de CO 2 , alors
que les espèces hétérotrophes se procurent le carbone sous forme organique, comme le glucose. On observe donc quatre modes de nutrition :
photoautotrophe, photohétérotrophe (particulier aux Procaryotes),
chimioautotrophe et chimiohétérotrophe. 2. Le mode de nutrition
chimiohétérotrophe ; cette bactérie doit tirer son énergie de substances
chimiques, car elle n’a pas accès à la lumière ; de plus, si elle a besoin
d’une source organique de carbone plutôt que de CO 2 , elle est nécessairement hétérotrophe. 3. Si l’humain pouvait fixer l’azote, nous pourrions
tirer des protéines du diazote atmosphérique (N 2 ) et n’aurions donc pas
besoin d’aliments à haute teneur en protéines comme la viande, le poisson ou le soya. Notre régime alimentaire devrait cependant comprendre
une source de carbone ainsi que des minéraux et de l’eau. Un repas type
se composerait de glucides (la source de carbone) ainsi que de fruits et
de légumes, qui procureraient les minéraux essentiels (et du carbone).
retour sur le concept 27.4
1. Avant la systématique moléculaire, les taxinomistes classaient les
Procaryotes en fonction de caractéristiques phénotypiques qui ne clarifiaient pas les liens de l’évolution. La comparaison des caractéristiques
moléculaires – de l’ADN particulièrement – révèle des divergences fondamentales entre les lignées de Procaryotes. 2. Parce qu’elle n’exige pas de
cultiver les organismes en laboratoire, la prospection génétique a permis
de découvrir une immense diversité d’espèces procaryotes. La découverte
ininterrompue de nouvelles espèces par prospection génétique finira sans
doute par modifier considérablement notre compréhension de la phylogenèse des Procaryotes. 3. À ce jour, tous les méthanogènes connus sont
des Archées du clade des Euryarchées, ce qui donne à penser que cette
voie métabolique unique trouve probablement sa source auprès d’une
espèce ancestrale d’Euryarchées. Puisque les lignées des Bactéries et des
Archées se sont séparées il y a plusieurs milliards d’années, la découverte
d’un méthanogène du domaine des Bactéries semblerait indiquer que les
adaptations permettant l’utilisation de CO 2 pour oxyder le H 2 se seraient
produites deux fois : une fois dans le domaine des Archées (chez les
Euryarchées) et une fois dans le domaine des Bactéries. (Il se peut aussi
qu’un méthanogène bactérien découvert récemment ait acquis les gènes
de cette voie métabolique par transfert horizontal d’un méthanogène du
domaine des Archées. Cette hypothèse n’est cependant pas l’explication
la plus plausible en raison du grand nombre de gènes en cause, mais
aussi parce que les transferts génétiques entre des espèces appartenant
à des domaines différents sont rares.)
retour sur le concept 27.5
1. Bien que les Procaryotes soient des organismes minuscules, leur grand
nombre et leurs aptitudes métaboliques leur permettent de remplir d’importantes fonctions au sein des écosystèmes : ils décomposent les déchets,
recyclent les éléments chimiques et influent sur la concentration des
nutriments accessibles aux autres organismes. 2. Les Cyanobactéries
produisent de l’oxygène lorsque les molécules d’eau sont scindées par les
réactions de photosynthèse. Le cycle de Calvin incorpore le CO 2 contenu
dans l’air aux molécules organiques, qui sont alors converties en glucides.
retour sur le concept 27.6
1. Exemples de réponses : Consommer des aliments fermentés, comme
le yogourt, le pain au levain ou le fromage ; disposer d’une eau propre
provenant d’une usine de traitement des eaux usées ; prendre des médicaments produits par des Procaryotes. 2. Non. Si le poison est une exotoxine, des bactéries vivantes pourraient être transmises d’une personne
à une autre. On peut en dire autant si le poison est une endotoxine, sauf
qu’alors les bactéries transmises descendent peutêtre des bactéries (mortes
à présent) qui ont produit le poison. 3. Parmi les nombreuses espèces de
Procaryotes vivant dans votre intestin, certaines se disputent les
ressources (en l’occurrence, ce que vous mangez). Dans la mesure où
les espèces procaryotes présentent diverses adaptations, une modification
de votre alimentation peut avoir des effets sur la rapidité de la croissance
de certaines espèces, ce qui modifiera l’abondance des espèces.
Questions du résumé des concepts clés
27.1 Les Procaryotes sont petits, leur temps de génération est court et
leurs populations comptent des trillions d’individus. Par conséquent,
les populations de Procaryotes peuvent évoluer considérablement sur de
courtes périodes, ce qui leur permet de s’adapter à des environnements
très différents. Les Procaryotes présentent des caractéristiques structurelles
Réponses du chApitRe 27