L'évolution des êtres vivants

5 cours · 9 exercices corrigés disponibles

Imprime cette fiche depuis le menu de ton navigateur, ou choisis Enregistrer au format PDF.

À revoir avant : Reproduction sexuée : méiose et fécondation, Mutations et maladies génétiques, Variabilité et sélection naturelle, Parenté des êtres vivants et arbres phylogénétiques.

Ressources par notion

Notion	Cours	Exercices
Variabilité et sélection naturelle	Disponible	2
Espèce et spéciation	Disponible	2
Parenté des êtres vivants et arbres phylogénétiques	Disponible	3
La lignée humaine	Disponible	1
Des théories de l'évolution au néodarwinisme	Disponible	1

Fiche de révision

Repère 1 : fréquence d'un allèle : $f(A) = \frac{\text{nombre d'allèles } A}{\text{nombre total d'allèles}}$ , chaque individu portant deux allèles
Repère 2 : microévolution : variation de la fréquence des allèles d'une génération à l'autre
Repère 3 : facteurs : mutations, brassage génétique, sélection naturelle et sexuelle, dérive génétique (effet fondateur, goulot d'étranglement), flux génétique
Repère 1 : spéciation allopatrique : populations isolées géographiquement, par fragmentation de l'habitat ou migration
Repère 2 : spéciation sympatrique : nouvelle espèce dans la même aire, par une barrière non géographique, comme un changement des signaux de reconnaissance
Repère 3 : isolement reproductif : les individus ne se reconnaissent plus comme partenaires ou leurs hybrides sont stériles
Repère 1 : innovation évolutive : état dérivé d'un caractère, partagé par tous les descendants de l'espèce où il est apparu
Repère 2 : clade ou groupe monophylétique : un ancêtre commun et tous ses descendants
Repère 3 : différence entre deux séquences, en % : $\frac{\text{nombre de différences}}{\text{nombre de positions comparées}} \times 100$
Repère 1 : critères de primate : ongles plats, pouce opposable, yeux vers l'avant pour une vision du relief
Repère 2 : divergence avec la lignée des chimpanzés : entre 6,6 et 9 millions d'années, d'après WBE 478
Repère 3 : quelques représentants : Toumaï, Australopithecus afarensis (Lucy), Homo habilis, Homo erectus, Homo sapiens
Repère 1 : fixisme (Linné) ; transformisme de Lamarck (usage et non-usage, transmission des caractères acquis) ; sélection naturelle de Darwin (1859) ; néodarwinisme ou théorie synthétique, vers 1950
Repère 2 : modèle scientifique : fondé sur des faits, testable et révisable ; croyance : ni testable ni réfutable
Repère 3 : chronologie : la Terre a environ 4,6 milliards d'années ; les plus anciennes traces de vie connues ont environ 3,5 milliards d'années

Variabilité et sélection naturelle

Les individus d'une population diffèrent par leurs allèles, grâce aux mutations et au brassage génétique de la méiose et de la fécondation. La sélection naturelle favorise ceux dont les caractères aident à survivre et à se reproduire dans leur milieu, comme la phalène du bouleau. La dérive génétique change les fréquences des allèles au hasard, surtout dans les petites populations.

À retenir

Repère 1: fréquence d'un allèle : $f(A) = \frac{\text{nombre d'allèles } A}{\text{nombre total d'allèles}}$ , chaque individu portant deux allèles
Repère 2: microévolution : variation de la fréquence des allèles d'une génération à l'autre
Repère 3: facteurs : mutations, brassage génétique, sélection naturelle et sexuelle, dérive génétique (effet fondateur, goulot d'étranglement), flux génétique

Méthode

Mutations et brassage génétique créent de nouvelles combinaisons d'allèles à chaque génération.
Les individus les mieux adaptés à leur milieu laissent plus de descendants.
Le hasard modifie les fréquences des allèles, d'autant plus que la population est petite.
On compte les allèles, deux par individu, et on divise par le total.

Exemple expliqué

Dans une population de 250 papillons, on compte 100 individus de génotype AA, 110 de génotype Aa et 40 de génotype aa. Chaque individu porte deux allèles de ce gène.

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique.

Question 1. Principe : chaque individu porte 2 allèles. Calcul : 250 × 2 = 500 allèles.
Question 2. Grandeur cherchée : f(A). Formule : f(A) = nombre d'allèles A / nombre total d'allèles. Allèles A : 2 × 100 (les AA) + 110 (les Aa) = 310. Calcul : 310 / 500 = 0,62 (62 %).
Question 3. Allèles a : 2 × 40 (les aa) + 110 (les Aa) = 190. Calcul : 190 / 500 = 0,38 (38 %). Vérification : 0,62 + 0,38 = 1.
Question 4. La fréquence d'un allèle dans la population change d'une génération à l'autre : c'est une microévolution. Elle peut résulter de la sélection naturelle, de la dérive génétique (surtout dans une petite population), de nouvelles mutations ou de flux génétiques (migrations).

1) 500 allèles ; 2) f(A) = 0,62 ; 3) f(a) = 0,38 ; 4) microévolution, causée par exemple par la sélection naturelle ou la dérive.

Espèce et spéciation

Une espèce réunit des individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile. Quand des populations d'une espèce restent séparées assez longtemps, la sélection naturelle et la dérive les font diverger jusqu'à l'isolement reproductif. La spéciation est allopatrique si une barrière géographique les sépare, sympatrique si l'isolement naît dans la même aire.

À retenir

Repère 1: spéciation allopatrique : populations isolées géographiquement, par fragmentation de l'habitat ou migration
Repère 2: spéciation sympatrique : nouvelle espèce dans la même aire, par une barrière non géographique, comme un changement des signaux de reconnaissance
Repère 3: isolement reproductif : les individus ne se reconnaissent plus comme partenaires ou leurs hybrides sont stériles

Méthode

Même espèce : reproduction possible et descendance fertile.
Une barrière géographique sépare les populations, qui divergent.
Une nouvelle espèce apparaît sans séparation géographique.

Exemple expliqué

Cocher la définition d'une espèce.

Définition. Une espèce est un ensemble d'individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.
Contre-exemple. Un âne et une jument peuvent avoir un petit, le mulet, mais il est stérile : l'âne et le cheval sont deux espèces. Se ressembler, vivre dans le même milieu ou avoir le même nombre de chromosomes ne suffit pas à faire une espèce.

Un ensemble d'individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.

Parenté des êtres vivants et arbres phylogénétiques

Des structures homologues, comme le bras de l'Homme et l'aile de la chauve-souris, ont les mêmes os hérités d'un ancêtre commun ; des structures analogues se ressemblent sans origine commune. Un arbre phylogénétique regroupe les espèces selon les innovations évolutives qu'elles partagent. Ses nœuds sont des ancêtres communs hypothétiques ; un clade réunit un ancêtre et tous ses descendants.

À retenir

Repère 1: innovation évolutive : état dérivé d'un caractère, partagé par tous les descendants de l'espèce où il est apparu
Repère 2: clade ou groupe monophylétique : un ancêtre commun et tous ses descendants
Repère 3: différence entre deux séquences, en % : $\frac{\text{nombre de différences}}{\text{nombre de positions comparées}} \times 100$

Méthode

Mêmes os et même plan : homologues ; même fonction sans origine commune : analogues.
Plus deux espèces partagent d'innovations, plus leur ancêtre commun est récent.
Un clade contient un ancêtre commun hypothétique et tous ses descendants.
Moins deux séquences diffèrent, plus les espèces sont proches parentes.

Exemple expliqué

On compare la séquence d'une même protéine de 120 acides aminés chez quatre espèces A, B, C et D. Le nombre de positions où la séquence diffère de celle de l'espèce A est de 6 pour l'espèce B, de 18 pour l'espèce C et de 42 pour l'espèce D.

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique et l'unité.

Question 1. Formule : différence (%) = nombre de différences / nombre de positions comparées × 100. Calcul : 6 / 120 × 100 = 5 %.
Question 2. 18 / 120 × 100 = 15 %.
Question 3. 42 / 120 × 100 = 35 %.
Question 4. Plus deux espèces ont d'ancêtre commun récent, moins leurs séquences ont eu le temps de diverger. L'espèce B, qui ne diffère de A que de 5 %, est la plus proche parente de A.

1) 5 % ; 2) 15 % ; 3) 35 % ; 4) l'espèce B.

La lignée humaine

L'Homme est un primate : ongles plats, pouce opposable, vision du relief. La lignée humaine s'est séparée de celle des chimpanzés en Afrique, il y a plusieurs millions d'années. Son évolution est buissonnante : plusieurs espèces humaines ont vécu en même temps. On la reconnaît à la bipédie (bassin, trou occipital avancé, membres inférieurs), à un crâne plus volumineux et à une face aplatie.

À retenir

Repère 1: critères de primate : ongles plats, pouce opposable, yeux vers l'avant pour une vision du relief
Repère 2: divergence avec la lignée des chimpanzés : entre 6,6 et 9 millions d'années, d'après WBE 478
Repère 3: quelques représentants : Toumaï, Australopithecus afarensis (Lucy), Homo habilis, Homo erectus, Homo sapiens

Méthode

Ongles plats, pouce opposable et vision du relief.
Bassin large et court, trou occipital avancé, membres inférieurs longs, crâne plus grand.
Plusieurs espèces humaines ont coexisté ; elles ne descendent pas toutes les unes des autres.
La lignée humaine naît en Afrique, il y a entre 6,6 et 9 millions d'années selon le programme.

Exemple expliqué

Le tableau donne le volume crânien moyen (valeurs arrondies) de trois représentants de la lignée humaine.

Espèce	Volume crânien moyen (cm³)
Australopithecus afarensis	450
Homo erectus	950
Homo sapiens	1 350

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique et l'unité.

Question 1. Formule : rapport = 1 350 / 450. Calcul : 1 350 / 450 = 3. Réponse : le volume crânien est multiplié par 3.
Question 2. Formule : augmentation (%) = (final − initial) / initial × 100. Calcul : (1 350 − 950) / 950 × 100 = 400 / 950 × 100 ≈ 42,1. Réponse : augmentation d'environ 42 %.
Question 3. Exemples de critères liés à la bipédie : un bassin court et large qui soutient les organes en position debout ; un trou occipital avancé, placé sous le crâne, qui permet de tenir la tête en équilibre ; des membres inférieurs plus longs que les membres supérieurs.

1) multiplié par 3 ; 2) environ 42 % ; 3) bassin court et large, trou occipital avancé (bipédie).

Des théories de l'évolution au néodarwinisme

Pour le fixisme de Linné, les espèces sont immuables. Lamarck propose que l'usage développe un organe et que les caractères acquis se transmettent. En 1859, Darwin explique l'évolution par la sélection naturelle. Weismann réfute l'hérédité des caractères acquis ; la génétique et les mutations donnent ensuite la théorie synthétique. Le créationnisme n'est pas scientifique : il ne se teste pas.

À retenir

Repère 1: fixisme (Linné) ; transformisme de Lamarck (usage et non-usage, transmission des caractères acquis) ; sélection naturelle de Darwin (1859) ; néodarwinisme ou théorie synthétique, vers 1950
Repère 2: modèle scientifique : fondé sur des faits, testable et révisable ; croyance : ni testable ni réfutable
Repère 3: chronologie : la Terre a environ 4,6 milliards d'années ; les plus anciennes traces de vie connues ont environ 3,5 milliards d'années

Méthode

Fixisme, transformisme de Lamarck, sélection naturelle de Darwin, puis théorie synthétique.
On confronte chaque explication aux faits et à ce qu'on peut tester.
Un modèle scientifique peut être testé et révisé ; une croyance non.
La Terre a environ 4,6 milliards d'années ; les plus anciennes traces de vie en ont environ 3,5.

Exemple expliqué

Analyser le document, puis répondre aux questions.

Document 1 : l'expérience de Weismann. Vers 1880, Weismann coupe la queue de souris pendant 22 générations successives. À chaque génération, les souriceaux naissent avec une queue de longueur normale.

Document 2 : la girafe. Les girafes actuelles ont un très long cou. Elles se nourrissent des feuilles hautes des arbres.

Question 1. Lamarck pensait que les modifications acquises pendant la vie d'un individu se transmettent à ses descendants. Weismann coupe la queue des souris pendant 22 générations : les petits naissent toujours avec une queue complète.
Réponse. L'hérédité des caractères acquis.
Question 2. Lamarck fait agir l'usage sur l'individu ; le néodarwinisme fait agir le tri du milieu sur des différences héréditaires préexistantes.
Réponse rédigée. Selon Lamarck, les girafes ont étiré leur cou pour atteindre les feuilles hautes : l'usage a allongé leur cou et ce caractère acquis aurait été transmis à leurs petits. Selon la théorie néodarwinienne, les girafes d'une population avaient un cou de longueurs différentes, à cause de la variabilité génétique due aux mutations et au brassage des gènes. Celles au cou plus long avaient accès à plus de nourriture, survivaient et se reproduisaient davantage : la sélection naturelle a augmenté la fréquence de l'allèle du cou long.
Question 3. Le néodarwinisme (théorie synthétique) associe la sélection naturelle de Darwin et la génétique : c'est le modèle validé par les faits.
Réponse. Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle.
Question 4. On distingue un modèle scientifique d'une croyance par la possibilité de le tester et de le réfuter.
Réponse rédigée. Un modèle scientifique repose sur des faits, peut être testé et peut être modifié ou rejeté si de nouveaux faits le contredisent. Le créationnisme est une croyance : il ne peut ni être testé ni être réfuté par l'expérience.

1) L'hérédité des caractères acquis ; 2) voir la réponse rédigée ; 3) Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle ; 4) voir la réponse rédigée

Exercice 1

Cocher la définition d'une espèce.

Un ensemble d'individus qui se ressemblent
Un ensemble d'individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile
Un ensemble d'individus qui vivent dans le même milieu
Un ensemble d'individus qui ont le même nombre de chromosomes

Correction

Définition
Une espèce est un ensemble d'individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.
Contre-exemple
Un âne et une jument peuvent avoir un petit, le mulet, mais il est stérile : l'âne et le cheval sont deux espèces. Se ressembler, vivre dans le même milieu ou avoir le même nombre de chromosomes ne suffit pas à faire une espèce.

Un ensemble d'individus qui peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.

Exercice 2

Dans une population de 250 papillons, on compte 100 individus de génotype AA, 110 de génotype Aa et 40 de génotype aa. Chaque individu porte deux allèles de ce gène.

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique.

1.
Calculer le nombre total d'allèles de ce gène dans la population.
2.
Calculer la fréquence de l'allèle A.
3.
Calculer la fréquence de l'allèle a.
4.
Plusieurs générations plus tard, la fréquence de l'allèle a n'est plus que de 0,20. Que s'est-il passé au sens de la théorie de l'évolution ? Citer deux mécanismes qui peuvent l'expliquer.

Correction

Question 1
Principe : chaque individu porte 2 allèles. Calcul : 250 × 2 = 500 allèles.
Question 2
Grandeur cherchée : f(A). Formule : f(A) = nombre d'allèles A / nombre total d'allèles. Allèles A : 2 × 100 (les AA) + 110 (les Aa) = 310. Calcul : 310 / 500 = 0,62 (62 %).
Question 3
Allèles a : 2 × 40 (les aa) + 110 (les Aa) = 190. Calcul : 190 / 500 = 0,38 (38 %). Vérification : 0,62 + 0,38 = 1.
Question 4
La fréquence d'un allèle dans la population change d'une génération à l'autre : c'est une microévolution. Elle peut résulter de la sélection naturelle, de la dérive génétique (surtout dans une petite population), de nouvelles mutations ou de flux génétiques (migrations).

1) 500 allèles ; 2) f(A) = 0,62 ; 3) f(a) = 0,38 ; 4) microévolution, causée par exemple par la sélection naturelle ou la dérive.

Barème de cet exercice

1 : Principe : chaque individu porte deux allèles du gène (1 point)
1 : Calcul effectué et réponse : 250 × 2 = 500 allèles (1 point)
2 : Nombre d'allèles A : 2 × 100 + 110 = 310 (1 point)
2 : Formule : f(A) = nombre d'allèles A / nombre total d'allèles (1 point)
2 : Calcul et réponse : 310 / 500 = 0,62 (62 %) (1 point)
3 : Nombre d'allèles a : 2 × 40 + 110 = 190 (1 point)
3 : Calcul et réponse : 190 / 500 = 0,38 (38 %), ce qui vérifie f(A) + f(a) = 1 (1 point)
4 : Constat : la fréquence d'un allèle a varié d'une génération à l'autre, c'est de la microévolution (1 point)
4 : Deux mécanismes possibles : la sélection naturelle, la dérive génétique, les mutations ou les flux génétiques (1 point)

Exercice 3

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique et l'unité.

1.
Calculer le pourcentage de différence entre les espèces A et B.
2.
Calculer le pourcentage de différence entre les espèces A et C.
3.
Calculer le pourcentage de différence entre les espèces A et D.
4.
Nommer l'espèce la plus proche parente de l'espèce A. Justifier.

Correction

Question 1
Formule : différence (%) = nombre de différences / nombre de positions comparées × 100. Calcul : 6 / 120 × 100 = 5 %.
Question 2
18 / 120 × 100 = 15 %.
Question 3
42 / 120 × 100 = 35 %.
Question 4
Plus deux espèces ont d'ancêtre commun récent, moins leurs séquences ont eu le temps de diverger. L'espèce B, qui ne diffère de A que de 5 %, est la plus proche parente de A.

1) 5 % ; 2) 15 % ; 3) 35 % ; 4) l'espèce B.

Barème de cet exercice

1 : Formule : différence (%) = nombre de différences / nombre de positions comparées × 100 (0.5 point)
1 : Calcul effectué : 6 / 120 × 100 (1 point)
1 : Réponse avec l'unité : 5 % (0.5 point)
2 : Calcul effectué : 18 / 120 × 100 (1.5 points)
2 : Réponse avec l'unité : 15 % (0.5 point)
3 : Calcul effectué : 42 / 120 × 100 (1.5 points)
3 : Réponse avec l'unité : 35 % (0.5 point)
4 : Justification : plus le pourcentage de différence est faible, plus l'ancêtre commun est récent et plus les espèces sont proches parentes (1 point)
4 : Conclusion : l'espèce B, avec 5 % de différence seulement (1 point)

Exercice 4

Le tableau donne le volume crânien moyen (valeurs arrondies) de trois représentants de la lignée humaine.

Espèce	Volume crânien moyen (cm³)
Australopithecus afarensis	450
Homo erectus	950
Homo sapiens	1 350

Toute réponse numérique est justifiée par un calcul détaillé : la grandeur recherchée, la formule utilisée, le calcul effectué, la réponse numérique et l'unité.

1.
Calculer par combien le volume crânien moyen de Homo sapiens est multiplié par rapport à celui d'Australopithecus afarensis.
2.
Calculer l'augmentation, en pourcentage, du volume crânien moyen entre Homo erectus et Homo sapiens. Arrondir à l'unité.
3.
Citer deux critères anatomiques, autres que le volume crânien, qui permettent de reconnaître un membre de la lignée humaine et les relier à la bipédie.

Correction

Question 1
Formule : rapport = 1 350 / 450. Calcul : 1 350 / 450 = 3. Réponse : le volume crânien est multiplié par 3.
Question 2
Formule : augmentation (%) = (final − initial) / initial × 100. Calcul : (1 350 − 950) / 950 × 100 = 400 / 950 × 100 ≈ 42,1. Réponse : augmentation d'environ 42 %.
Question 3
Exemples de critères liés à la bipédie : un bassin court et large qui soutient les organes en position debout ; un trou occipital avancé, placé sous le crâne, qui permet de tenir la tête en équilibre ; des membres inférieurs plus longs que les membres supérieurs.

1) multiplié par 3 ; 2) environ 42 % ; 3) bassin court et large, trou occipital avancé (bipédie).

Barème de cet exercice

1 : Grandeur cherchée et formule : rapport = volume de Homo sapiens / volume d'A. afarensis (1 point)
1 : Calcul effectué : 1 350 / 450 (1 point)
1 : Réponse numérique : le volume est multiplié par 3 (1 point)
2 : Formule : augmentation (%) = (volume final − volume initial) / volume initial × 100 (1 point)
2 : Calcul effectué : (1 350 − 950) / 950 × 100 ≈ 42,1 (1 point)
2 : Réponse arrondie avec l'unité : 42 % (1 point)
3 : Premier critère cité et son lien avec la bipédie (par exemple un bassin court et large qui soutient les organes en position debout) (1 point)
3 : Deuxième critère cité et son lien avec la bipédie (par exemple un trou occipital avancé sous le crâne, ou des membres inférieurs plus longs que les supérieurs) (1 point)

Exercice 5

Analyser le document, puis répondre aux questions.

Document : trois paires de structures

Paire	Structures comparées	Ce que l'on observe
A	bras d'un être humain et aile d'une chauve-souris	mêmes os (humérus, radius, cubitus, os de la main) organisés de la même façon ; fonctions différentes
B	aile d'un oiseau et aile d'un papillon	même fonction, voler ; structures internes très différentes (os chez l'oiseau, membrane soutenue par des nervures chez le papillon)
C	nageoire d'un dauphin et nageoire d'un requin	même fonction, nager, et forme voisine ; la nageoire du dauphin contient les mêmes os que le bras humain, celle du requin est soutenue par du cartilage

1.
Cocher la relation qui unit le bras d'un être humain et l'aile d'une chauve-souris (paire A).
- Structures homologues
- Structures analogues
2.
Cocher la relation qui unit l'aile d'un oiseau et l'aile d'un papillon (paire B).
- Structures homologues
- Structures analogues
3.
Justifier pourquoi les nageoires du dauphin et du requin (paire C) sont des structures analogues.
4.
Vrai ou faux ? Des structures homologues ont toujours la même fonction.

Correction

Question 1
Les deux membres ont les mêmes os organisés de la même façon, hérités d'un ancêtre commun, malgré des fonctions différentes : ce sont des structures homologues.
Réponse. Structures homologues.
Question 2
Les deux ailes ont la même fonction, voler, mais une structure interne très différente et pas d'origine commune : ce sont des structures analogues.
Réponse. Structures analogues.
Question 3
Deux structures sont analogues quand elles ont la même fonction sans avoir la même origine.
Réponse rédigée. Les deux nageoires ont la même fonction, nager, et une forme voisine. Mais leur structure interne est différente : la nageoire du dauphin contient les mêmes os que le bras humain, celle du requin est soutenue par du cartilage. L'ancêtre commun du dauphin et du requin n'avait pas de nageoire : elles sont apparues séparément, comme adaptations indépendantes à la vie dans l'eau.
Question 4
Le bras humain sert à saisir, l'aile de la chauve-souris à voler : leur fonction diffère, leur organisation est la même.
Réponse. Faux.

1) Structures homologues ; 2) Structures analogues ; 3) voir la réponse rédigée ; 4) Faux

Barème de cet exercice

1 : Réponse attendue : Structures homologues (1 point)
2 : Réponse attendue : Structures analogues (1 point)
3 : Les deux nageoires ont la même fonction, nager, et une forme voisine. (1 point)
3 : Leur structure interne est différente : os semblables à ceux d'un bras chez le dauphin, cartilage chez le requin. (1 point)
3 : L'ancêtre commun n'avait pas de nageoire : elles sont apparues séparément, comme adaptations indépendantes à la vie dans l'eau. (1 point)
4 : Réponse attendue : Faux (1 point)

Exercice 6

Vers 1850, en Angleterre, les phalènes du bouleau sont presque toutes claires : la forme sombre est rare. Vers 1895, près des villes industrielles, plus de 90 % des phalènes sont sombres. La suie des usines a noirci l'écorce des arbres.

Pour comprendre ce changement, on réalise une expérience de lâcher et de recapture. Analyser le document, puis répondre aux questions.

Document : lâcher et recapture de phalènes du bouleau (données inventées)

On lâche 200 phalènes claires et 200 phalènes sombres dans une forêt polluée, puis autant dans une forêt non polluée. Quelques jours plus tard, on recapture des phalènes avec des pièges lumineux.

Forêt	Forme	Lâchées	Recapturées
polluée	claire	200	30
polluée	sombre	200	60
non polluée	claire	200	64
non polluée	sombre	200	32

1.
Compléter le tableau en calculant, pour chaque situation, le pourcentage de phalènes recapturées (recapturées / lâchées × 100).
Forêt Forme Lâchées Recapturées Pourcentage recapturé
polluée claire 200 30 ...
polluée sombre 200 60 ...
non polluée claire 200 64 ...
non polluée sombre 200 32 ...
2.
Cocher la forme qui survit le mieux dans la forêt polluée.
- La forme claire
- La forme sombre
3.
À l'aide de la théorie de la sélection naturelle, expliquer pourquoi la forme sombre est devenue la plus fréquente près des villes industrielles.
4.
Les émissions de suie cessent et les écorces s'éclaircissent. Prévoir l'évolution de la proportion de phalènes sombres et justifier.

Forêt	Forme	Lâchées	Recapturées	Pourcentage recapturé
polluée	claire	200	30	...
polluée	sombre	200	60	...
non polluée	claire	200	64	...
non polluée	sombre	200	32	...

Correction

Question 1
Pourcentage = recapturées / lâchées × 100 : 30/200 = 15 %, 60/200 = 30 %, 64/200 = 32 %, 32/200 = 16 %.
Réponse. Forêt Forme Lâchées Recapturées Pourcentage recapturé
polluée claire 200 30 15 %
polluée sombre 200 60 30 %
non polluée claire 200 64 32 %
non polluée sombre 200 32 16 % .
Question 2
Dans la forêt polluée, 30 % des phalènes sombres sont recapturées contre 15 % des claires : la forme sombre survit mieux.
Réponse. La forme sombre.
Question 3
La sélection naturelle suppose une variabilité, un tri par le milieu, une transmission héréditaire, puis un changement de fréquence.
Réponse rédigée. La population de phalènes présente une variabilité : des phalènes sombres existaient déjà, par mutation. Près des villes industrielles, la suie a noirci l'écorce des arbres. Les phalènes sombres, mieux camouflées, sont moins mangées par les oiseaux que les claires. Elles survivent et se reproduisent davantage et transmettent leur allèle à leurs descendants. Génération après génération, la fréquence de l'allèle de la forme sombre augmente.
Question 4
Le milieu change : le tri se fait en sens inverse.
Réponse rédigée. La proportion de phalènes sombres devrait diminuer. Sur des écorces claires, la forme claire est mieux camouflée, moins mangée par les oiseaux, se reproduit davantage : la sélection naturelle favorise à nouveau la forme claire.

Réponse.	Forêt	Forme	Lâchées	Recapturées	Pourcentage recapturé
polluée	claire	200	30	15 %
polluée	sombre	200	60	30 %
non polluée	claire	200	64	32 %
non polluée	sombre	200	32	16 %	.

1) voir le tableau complété ; 2) La forme sombre ; 3) voir la réponse rédigée ; 4) voir la réponse rédigée

Barème de cet exercice

1 : Forêt polluée, forme claire : 30 / 200 × 100 = 15 % (1 point)
1 : Forêt polluée, forme sombre : 60 / 200 × 100 = 30 % (1 point)
1 : Forêt non polluée, forme claire : 64 / 200 × 100 = 32 % (1 point)
1 : Forêt non polluée, forme sombre : 32 / 200 × 100 = 16 % (1 point)
2 : Réponse attendue : La forme sombre (1 point)
3 : Il existe une variabilité : des phalènes sombres existaient déjà dans la population, par mutation. (1 point)
3 : La suie a noirci l'écorce : les phalènes sombres y sont mieux camouflées et moins mangées par les oiseaux. (1 point)
3 : Elles survivent et se reproduisent davantage et transmettent leur allèle. (1 point)
3 : La fréquence de l'allèle sombre augmente de génération en génération : c'est la sélection naturelle. (1 point)
4 : La proportion de phalènes sombres diminue. (1 point)
4 : Sur des écorces claires, la forme claire est mieux camouflée : la sélection naturelle la favorise. (1 point)

Exercice 7

Le tableau indique la présence (oui) ou l'absence (non) de cinq caractères chez cinq vertébrés. Analyser le tableau, puis répondre aux questions.

Document : cinq caractères chez cinq vertébrés

Caractère	Requin	Truite	Grenouille	Lézard	Souris
mâchoires	oui	oui	oui	oui	oui
squelette osseux	non	oui	oui	oui	oui
quatre membres	non	non	oui	oui	oui
amnios	non	non	non	oui	oui
poils et glandes mammaires	non	non	non	non	oui

1.
Cocher le caractère que partagent la grenouille, le lézard et la souris mais que la truite n'a pas.
- Mâchoires
- Squelette osseux
- Quatre membres
- Amnios
2.
Nommer le type de caractère nouveau qui apparaît chez un ancêtre commun et que partagent tous ses descendants.
3.
Cocher l'espèce avec laquelle la souris partage l'ancêtre commun le plus récent.
- La grenouille
- Le lézard
- La truite
4.
Justifier la réponse à la question 3 en utilisant les innovations évolutives du tableau.
5.
Classer les quatre espèces dans l'ordre où leurs lignées se séparent de celle de la souris, de la plus ancienne séparation à la plus récente. Écrire les numéros dans l'ordre.
1. la grenouille ; 2. le requin ; 3. le lézard ; 4. la truite.

Correction

Question 1
Le tableau montre que les mâchoires sont chez toutes les espèces et le squelette osseux chez la truite aussi. Les quatre membres n'existent que chez la grenouille, le lézard et la souris.
Réponse. Quatre membres.
Question 2
C'est une innovation évolutive : elle définit un groupe formé de l'ancêtre et de tous ses descendants.
Réponse. Une innovation évolutive.
Question 3
La souris partage avec le lézard quatre caractères, dont l'amnios, absent chez la grenouille et la truite.
Réponse. Le lézard.
Question 4
On regroupe les espèces d'après les innovations évolutives qu'elles partagent : plus elles en partagent, plus leur ancêtre commun est récent.
Réponse rédigée. Le lézard et la souris partagent l'amnios, une innovation évolutive que ni la grenouille ni la truite ne possèdent. Cette innovation est apparue chez un ancêtre commun qui n'est pas celui de la grenouille : la souris et le lézard partagent donc un ancêtre commun plus récent qu'avec la grenouille. La souris partage plus de caractères dérivés avec le lézard qu'avec les autres espèces.
Question 5
Le requin ne partage qu'un caractère avec la souris (les mâchoires), la truite deux, la grenouille trois, le lézard quatre. Plus une espèce partage de caractères dérivés avec la souris, plus sa séparation est récente : requin, truite, grenouille, lézard.
Réponse. 2 ; 4 ; 1 ; 3.

1) Quatre membres ; 2) Une innovation évolutive ; 3) Le lézard ; 4) voir la réponse rédigée ; 5) 2 ; 4 ; 1 ; 3

Barème de cet exercice

1 : Réponse attendue : Quatre membres (1 point)
2 : Réponse attendue : Une innovation évolutive (1 point)
3 : Réponse attendue : Le lézard (1 point)
4 : Le lézard et la souris partagent l'amnios, une innovation évolutive absente chez la grenouille et la truite. (1 point)
4 : Cette innovation est apparue chez un ancêtre commun à la souris et au lézard, qui n'est pas celui de la grenouille. (1 point)
4 : La souris partage plus de caractères dérivés avec le lézard qu'avec les autres espèces : ils ont un ancêtre commun plus récent. (1 point)
5 : Réponse attendue : 2 ; 4 ; 1 ; 3 (2 points)

Exercice 8

Analyser le document, puis répondre aux questions.

Document 2 : la girafe. Les girafes actuelles ont un très long cou. Elles se nourrissent des feuilles hautes des arbres.

1.
Nommer l'idée de Lamarck que l'expérience de Weismann contredit.
2.
Expliquer le long cou de la girafe selon Lamarck, puis selon la théorie néodarwinienne.
3.
Cocher l'explication retenue aujourd'hui par la communauté scientifique.
- Le fixisme : les espèces ne changent pas
- Le lamarckisme : l'usage modifie les organes et les modifications se transmettent
- Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle
4.
Expliquer pourquoi le créationnisme n'est pas un modèle scientifique.

Correction

Question 1
Lamarck pensait que les modifications acquises pendant la vie d'un individu se transmettent à ses descendants. Weismann coupe la queue des souris pendant 22 générations : les petits naissent toujours avec une queue complète.
Réponse. L'hérédité des caractères acquis.
Question 2
Lamarck fait agir l'usage sur l'individu ; le néodarwinisme fait agir le tri du milieu sur des différences héréditaires préexistantes.
Réponse rédigée. Selon Lamarck, les girafes ont étiré leur cou pour atteindre les feuilles hautes : l'usage a allongé leur cou et ce caractère acquis aurait été transmis à leurs petits. Selon la théorie néodarwinienne, les girafes d'une population avaient un cou de longueurs différentes, à cause de la variabilité génétique due aux mutations et au brassage des gènes. Celles au cou plus long avaient accès à plus de nourriture, survivaient et se reproduisaient davantage : la sélection naturelle a augmenté la fréquence de l'allèle du cou long.
Question 3
Le néodarwinisme (théorie synthétique) associe la sélection naturelle de Darwin et la génétique : c'est le modèle validé par les faits.
Réponse. Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle.
Question 4
On distingue un modèle scientifique d'une croyance par la possibilité de le tester et de le réfuter.
Réponse rédigée. Un modèle scientifique repose sur des faits, peut être testé et peut être modifié ou rejeté si de nouveaux faits le contredisent. Le créationnisme est une croyance : il ne peut ni être testé ni être réfuté par l'expérience.

1) L'hérédité des caractères acquis ; 2) voir la réponse rédigée ; 3) Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle ; 4) voir la réponse rédigée

Barème de cet exercice

1 : Réponse attendue : L'hérédité des caractères acquis (1 point)
2 : Selon Lamarck, l'usage étire le cou et ce caractère acquis est transmis aux petits. (1 point)
2 : Selon la théorie néodarwinienne, les cous sont de longueurs différentes par variabilité génétique (mutations, brassage). (1 point)
2 : Les girafes au cou plus long ont accès à plus de nourriture, survivent et se reproduisent davantage : la sélection naturelle augmente la fréquence de l'allèle. (1 point)
3 : Réponse attendue : Le néodarwinisme : variabilité génétique et sélection naturelle (1 point)
4 : Un modèle scientifique repose sur des faits, se teste et peut être réfuté. (1 point)
4 : Le créationnisme est une croyance : il ne peut être ni testé ni réfuté. (1 point)

Exercice 9

À l'aide des documents et de vos connaissances, expliquer comment une seule espèce ancêtre a pu donner naissance à plusieurs espèces de pinsons sur un archipel. Utiliser les termes scientifiques du cours.

Document 1 : les pinsons de Darwin. Les îles Galápagos sont à environ 1 000 km des côtes d'Amérique du Sud. Elles abritent une quinzaine d'espèces de pinsons, proches les unes des autres, qui se distinguent surtout par la forme du bec : bec épais et court sur les îles où les graines dures dominent, bec fin et pointu là où on trouve surtout des insectes. Toutes ces espèces descendent d'une espèce venue du continent.

Document 2 : une sécheresse sur une île (données simplifiées). Sur une île, une longue sécheresse fait disparaître les petites graines : il ne reste que des graines dures. Les pinsons à bec épais survivent mieux. La profondeur moyenne du bec des pinsons est de 9,2 mm avant la sécheresse, de 9,7 mm chez les survivants et de 9,6 mm chez leurs descendants.

Correction

Plan de la réponse
Une réponse complète suit le cheminement de la spéciation : isolement géographique, variabilité héréditaire, sélection naturelle propre à chaque milieu, isolement reproductif.
Rédaction
Une population ancêtre colonise plusieurs îles. Isolées, les populations ne s'échangent plus de gènes. Le document 2 montre que le bec varie d'un individu à l'autre et que cette variation se transmet. Là où les graines dures dominent, les becs épais sont favorisés ; ailleurs, d'autres becs. Les populations divergent jusqu'à l'isolement reproductif : ce sont de nouvelles espèces (spéciation allopatrique).

Quelques individus d'une espèce ancêtre venus du continent colonisent les îles : les populations sont isolées géographiquement. Les milieux des îles sont différents et la nourriture disponible n'est pas la même. Dans chaque population, la forme du bec varie de façon héréditaire, à cause des mutations et du brassage génétique. Sur chaque île, la sélection naturelle favorise les becs adaptés à la nourriture disponible, et ces caractères héréditaires se transmettent. Sans échange de gènes entre les îles, les populations divergent jusqu'à ne plus pouvoir se reproduire entre elles : de nouvelles espèces apparaissent, c'est une spéciation allopatrique.

Programme et consignes

Les consignes dépendent du cycle. Vérifie celles de ton inscription ; les exemples officiels ne couvrent pas tout le programme.