L'évolution comme grille de lecture du monde (PDF)

L’évolution comme grille de lecture du monde Chapitre 3 Introduction – notion d’évolution Notre planète a environ 4,6 milliards d'années et la Vie est apparue il y a...

L’évolution comme grille de lecture du monde Chapitre 3 Introduction – notion d’évolution Notre planète a environ 4,6 milliards d'années et la Vie est apparue il y a environ 3,5 milliards d'années sous des formes très "rudimentaires" depuis elle ne cesse de se développer ! https://www.youtube.com/watch?v=ilHSq390JQc 2 Mme Algera Introduction – mais qui est Charles Darwin? https://www.youtube.com/watch?v=JOk_0mUT_JU 3 Mme Algera Introduction – problématique et plan du cours DE NOTRE ANATOMIE JUSQU'AUX CONSÉQUENCES DE NOS ACTIONS SUR LA BIODIVERSITÉ, COMMENT L'ÉVOLUTION NOUS PERMET-ELLE DE MIEUX COMPRENDRE LE MONDE ? I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution Pbl: Comment expliquer l’existence d’un organe aussi complexe que l’œil? II) Des structures anatomiques imparfaites Pbl: Comment l’évolution peut-elle expliquer certaines caractéristiques étonnantes? III) Les pratiques agricoles et médicales en question Pbl: Comment les mécanismes de l’évolution permettent-ils de comprendre les impacts des pratiques « modernes » sur la biodiversité? 4 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution COMMENT EXPLIQUER L’EXISTENCE D’UN ORGANE AUSSI COMPLEXE QUE L’ŒIL? 5 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours La composition de l’œil humain Schéma de l’œil humain – Hachette éducation 6 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Le trajet des rayons lumineux dans l’oeil 7 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Accomodation du cristallin Les muscles ciliaires viennent tirer sur le cristallin pour permettre l’accommodation de la vision 8 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Les cellules photoréceptrices de la rétine 9 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Les cellules photoréceptrices de la rétine 1 0 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Les cellules photoréceptrices de la rétine Bâtonnet: photorécepteurs sensibles aux variations de la quantité de lumière 1 1 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Les cellules photoréceptrices de la rétine Bâtonnet: photorécepteurs sensibles aux variations de la quantité de lumière Cônes: photorécepteurs captant certaines longueurs d’onde - Vert - Bleu - Rouge 1 2 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours Les cellules photoréceptrices de la rétine Bâtonnet: photorécepteurs sensibles aux variations de la quantité de lumière Cônes: photorécepteurs captant certaines longueurs d’onde, lorsque la luminosité est suffisante - Vert - Bleu - Rouge ➔ Vision trichromatique de l’œil humain 1 3 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution A) L’œil humain et son fonctionnement - cours La vision: de l’œil au cerveau 1 4 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - Activité La principale raison pour laquelle Darwin a dit : "la pensée de l'œil me donne des frissons dans tout le corps" est le fait qu'il n'avait aucune explication à donner à l’encontre de cette extraordinaire complexité qu’est l'œil. [...] Les darwinistes d'aujourd'hui sont silencieux face à cette structure extraordinairement complexe. [...] Le fait est que l'œil cesse de fonctionner intégralement, même en l'absence de fluide oculaire seul. Il est privé de toute fonction sans cils, pas d'huile produisant les glandes intérieures de l'œil ou si la fonction optique de focalisation cesse. Si l'œil fonctionne comme un œil, il est essentiel qu’il dispose d’une structure parfaite avec toutes ses composantes. Harun Yaya 1 5 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - Activité 1 6 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - Activité 1 7 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 1 8 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 1 9 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 0 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION → Contrairement à ce qui est avancé par l’auteur du livre, l’œil humain n’est pas parfaitement optimisé, donc l’argument « c’est une structure trop complexe pour être le résultat de l’évolution » ne tient pas. 2 1 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 2 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 3 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION Apparition de structures photosensibles ou photorecepteurs 2 4 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 5 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION Perception de la lumière Apparition de structures photosensibles ou photorecepteurs 2 6 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 7 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 2 8 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION Apparition d’un dispositif de mise au point Perception de la lumière Apparition de structures photosensibles ou photorecepteurs 2 9 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION Apparition d’un dispositif de mise au point Perception de la lumière Apparition de structures Vision des couleurs => photosensibles ou Plusieurs mutations photorecepteurs 3 0 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION Apparition d’un dispositif de mise au point Perception de la lumière Apparition de structures Vision des couleurs => photosensibles ou Plusieurs mutations photorecepteurs 3 1 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 3 2 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 3 3 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION 3 4 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - CORRECTION ➔ Œil se complexifie grâce à l’apparition de mutations → Mutation = force évolutive 3 5 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution - BILAN Chez tout être vivant, des mutations (variations génétiques) surviennent au hasard et sont parfois à l'origine de caractères nouveaux, qui sont d'autant mieux transmis aux générations suivantes qu'ils favorisent la survie ou le succès reproducteur des individus. Ce tri entre individus est le processus de sélection naturelle, qui a pour conséquence une adaptation des populations à leur environnement à un moment donné. L'œil des animaux est un exemple d'organe dont la complexité résulte des mécanismes de l'évolution. L'anatomie de l'œil a varié au gré de mutations et sélections durant des millions d'années. Certaines structures de l'œil montrent une adaptation des êtres vivants à leur milieu de vie. La structure actuelle des yeux dans le monde vivant témoigne donc de l'histoire évolutive des espèces. 3 6 Mme Algera I) L’œil, un organe complexe, résultat de l’évolution B) L’œil, résultat de l’évolution – Vidéo https://www.youtube.com/watch?v=qrKZBh8BL_U&t=16s 3 7 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Certains traits persistent dans les populations alors qu'ils semblent « inutiles ». Pour un public non spécialisé, l’évolution peut être perçue comme allant vers le progrès et la complexification. Ce n’est pas vrai, certaines adaptations peuvent conduire à des régressions et à des simplifications. Par exemple, les pattes arrières des baleines ont disparu et les yeux des taupes et des poissons cavernicoles ont régressé jusqu’à perdre leur fonction visuelle. La question de la dégénérescence des organes inutilisés a fait l’objet de houleux débats chez les évolutionnistes. La question étant de comprendre pourquoi certains avaient totalement disparu et d’autres, non. Source: Planet vie Pourquoi les structures anatomiques étudiées sont davantage liées à l'histoire évolutive de l'Homme qu'à la sélection naturelle? 3 8 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Binôme 1 – sujet 1: Le maintien des tétons chez les hommes Partie 1: Activité par Binôme 2 – sujet 2: Les dents de sagesse, vers leurs Expliquer pourquoi les binôme disparition? structures anatomiques Binôme 3 - sujet 3: les difficultés obstétriques, un étudiées sont davantage compromis sélectif? liées à l'histoire évolutive de l'Homme qu'à la sélection naturelle. Partie 2: Réaliser une synthèse écrite reprenant les Activité par éléments vus dans vos 3 sujets permettant groupes (1 d’expliquer pourquoi les structures anatomiques binôme par étudiées sont davantage liées à l'histoire évolutive sujet) de l'Homme qu'à la sélection naturelle. 3 9 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Etude en binôme d’un sujet 4 0 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Etude en binôme d’un sujet 4 1 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Etude en binôme d’un sujet 4 2 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 1 – points de correction Montrer que le téton des hommes, bien qu’apparaissant comme inutile, persiste au cours de l’évolution en tant que contrainte de construction. Ce schéma montre que hommes et femmes sont pourvus de tétons à l’extrémité du sein. La structure du sein est identique chez l’homme et chez la femme, mais elle n’est pas développée chez les hommes. 4 3 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 1 – points de correction Montrer que le téton des hommes, bien qu’apparaissant comme inutile, persiste au cours de l’évolution en tant que contrainte de construction. Le schéma explique comment le téton se met en place au cours du développement embryonnaire dans les deux sexes. Il permet d’introduire la notion de déterminants génétiques communs et spécifiques. 4 4 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 1 – points de correction Montrer que le téton des hommes, bien qu’apparaissant comme inutile, persiste au cours de l’évolution en tant que contrainte de construction. Le schéma explique comment le téton se met en place au cours du développement embryonnaire dans les deux sexes. Il permet d’introduire la notion de déterminants génétiques communs et spécifiques. 4 5 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 1 – points de correction Montrer que le téton des hommes, bien qu’apparaissant comme inutile, persiste au cours de l’évolution en tant que contrainte de construction. 4 6 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 1 – points de correction Montrer que le téton des hommes, bien qu’apparaissant comme inutile, persiste au cours de l’évolution en tant que contrainte de construction. Conclusion : la présence du téton des hommes se comprend par l’expression d’un programme génétique commun qui permet sa mise en place lors des premiers stades du développement embryonnaire, avant la différenciation sexuelle. Le téton masculin ne se comprend qu’à la lumière de cette contrainte de construction au cours du développement embryonnaire humain. 4 7 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Des informations en plus sur les tétons Source: Planetvie 4 48 8 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Des informations en plus sur les tétons En biologie de l’évolution, on dit qu’un trait est « robuste » lorsque sa différenciation est très ancienne dans la phylogenèse, et que sa structure et son adaptation semblent Source: Planetvie stables et achevées. Les gonades mâles et femelles, ainsi que l’utérus sont des traits robustes. Les hommes n’auront jamais de grossesse quelles que soient les prouesses chirurgicales que l’on puisse imaginer. Inversement, le sein et le mamelon ne sont pas robustes. Sous l’effet de produits chimiques ou de certaines hormones, notamment œstrogène et prolactine, ou d’une baisse de la testostérone, le glande mammaire des hommes peut se développer ; c’est ce que l’on nomme une gynécomastie. 4 9 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. Radiographie de la face humaine permettant de comprendre l’implantation dentaire humaine. Les dents de sagesse sont relativement bien positionnées sur la mâchoire supérieure 5 50 0 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. Comparaison du développement des dents molaires M3 entre les humains et les chimpanzés. L’âge de l’éruption de ces dents de sagesse est précisé. 5 51 1 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. La radiographie permet d'illustrer un mauvais positionnement de la dent de sagesse chez un patient, au point d’être en contact avec le nerf mandibulaire et de modifier l’orientation des autres dents. L’extraction est nécessaire pour limiter la douleur et maintenir les autres dents correctement disposées. 5 52 2 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. Les données suggèrent que c’est une meilleure prise en charge par la médecine dentaire qui expliquerait les données actuelles présentées sur le document 8. Si cette régression se confirmait, ce caractère anatomique évoluerait par dérive génétique. 5 53 3 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. Les données de ce tableau indiquent une forte proportion de dents de sagesse mal positionnées, des dents de sagesse qui ne poussent pas pour une partie non négligeable de la population, ainsi qu’une diminution manifeste de leur taille au cours des temps. →On peut supposer une régression de ces dents de sagesse. 5 54 4 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – points de correction Expliquer quelles sont les forces évolutives qui semblent entraîner ou non la régression actuelle des dents de sagesse dans la population. Conclusion: On voit sur le document 5 que leur développement débute bien après celui des autres dents chez les humains. Leur éruption se fait vers une vingtaine d’années. Elles portent donc bien leur nom de « dents de sagesse ». Les documents 6 et 7 donnent des exemples de mauvais positionnement des dents de sagesse et montrent que, pour une forte proportion de la population, ces dents ne poussent jamais (proportion bien supérieure à celle des autres dents). Il semblerait qu’on assiste à une évolution en cours d’un caractère anatomique : une régression d’un organe (ou de sa fonction). Une absence de troisième molaire ne change pas le succès reproducteur des individus. Ainsi, l’évolution de ce caractère « présence de dents de sagesse » se fait certainement par dérive génétique. Des mutations qui touchent ce caractère ne sont pas fortement contre-sélectionnées. 5 55 5 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 2 – pour aller + loin https://www.youtube.com/watch?v=mbrpzBGJtp4&t=1s 5 56 6 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 3 – points de correction Montrer que l’évolution du bassin de l’espèce humaine est le résultat d’un compromis évolutif entre bipédie et accouchement. Le graphique du document 12 permet d’établir une tendance : l’augmentation de la taille du crâne au cours du temps. Homo sapiens a le crâne le plus volumineux : entre 1 400 et 1 550 cm3, d’après les données des 66 crânes étudiés. 5 57 7 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 3 – points de correction Montrer que l’évolution du bassin de l’espèce humaine est le résultat d’un compromis évolutif entre bipédie et accouchement. Une première pression de sélection s’exerce sur le bassin en relation avec la bipédie. Des traits facilitant la station debout sont avantageux et donc sélectionnés, comme son caractère « bassin court et large ». 5 58 8 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 3 – points de correction Montrer que l’évolution du bassin de l’espèce humaine est le résultat d’un compromis évolutif entre bipédie et accouchement. On voit que les espèces bipèdes ou partiellement bipèdes ont un bassin court : le sacrum s’insère profondément dans les ailes du bassin. En d’autres termes, le canal d’accouchement est bien plus étroit. Un deuxième niveau de sélection s’exerce sur le bassin en lien avec l’accouchement : le canal d’accouchement doit être suffisamment large pour permettre le passage du bébé, et notamment sa tête. 5 59 9 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 1 – Sujet 3 – points de correction Montrer que l’évolution du bassin de l’espèce humaine est le résultat d’un compromis évolutif entre bipédie et accouchement. On voit donc deux pressions de sélection opposées qui s’exercent sur le bassin : - une première qui tend à favoriser les individus avec un bassin court et large, ainsi qu’un canal d’accouchement étroit : autant d’adaptations à la bipédie. - une seconde qui tend au contraire à favoriser les individus avec un canal d’accouchement plus large : les accouchements sont plus faciles, y compris pour les bébés aux crânes volumineux. → Il existe donc deux forces opposées qui s’exercent sur le bassin : on parle de compromis sélectif. 60 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites Activité partie 2 – rédaction d’une synthèse en groupe Réaliser une synthèse écrite reprenant les éléments vus dans vos 3 sujets permettant d’expliquer pourquoi les structures anatomiques étudiées sont davantage liées à l'histoire évolutive de l'Homme qu'à la sélection naturelle. 61 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites – Document supplémentaire 62 Mme Algera II) Des structures anatomiques imparfaites – BILAN Bilan : Les caractères anatomiques peuvent être le résultat d’une adaptation à un milieu donné, par mutations aléatoires et sélection naturelle. C’est notamment le cas d’organes complexes comme l’œil. L’évolution n’engendre pas toujours des structures anatomiques optimales. Certains caractères sont mieux expliqués par l’héritage de l’histoire évolutive que par leur fonction : on parle de contrainte historique (trajet du nerf laryngé : voir document ci-dessous) ou de construction (tétons masculins). De plus, les organes qui n’ont plus de fonction avérée ne régressent pas forcément s’ils ne pénalisent pas la reproduction ou la survie des individus alors que d’autres, hérités d’ancêtres mais n’ayant plus d’intérêt subissent des variations aléatoires conduisant le plus souvent à leur disparition par régression (dents de sagesse). Enfin, l’évolution de chaque organe est également contrainte par le développement des autres organes : cela mène à des compromis sélectifs (bassin des Homo sapiens). 63 Mme Algera