🧬 La parenté entre les êtres vivants
Un dauphin est-il plus proche d'un requin ou d'une vache ? Découvre comment les scientifiques classent le vivant !
Introduction
Tu as sûrement déjà remarqué que certains animaux se ressemblent. Un chat et un lion partagent des griffes rétractiles et des moustaches. Mais ces ressemblances signifient-elles qu'ils sont proches parents ? Et qu'en est-il de la baleine et du poisson, qui ont tous les deux une forme adaptée à la vie aquatique ? Pendant longtemps, les scientifiques ont classé les êtres vivants principalement sur leur apparence. Aujourd'hui, ils disposent d'un outil bien plus puissant : l'étude de l'ADN. Ce cours va te montrer comment, en combinant observations et analyses génétiques, on peut reconstituer l'histoire de la vie et ses ramifications.
Sur quels critères peut-on affirmer que deux espèces sont apparentées ?
1🔍 Les caractères : indices de parenté
Pour établir des liens de parenté, les scientifiques comparent des caractères observables chez différentes espèces. Un caractère peut être une structure anatomique (une aile, un membre), un organe (un cœur), un comportement, ou une séquence d'ADN.
Un trait observable (morphologique, anatomique, moléculaire) qui peut être comparé entre différents êtres vivants.
On distingue les caractères homologues (qui témoignent d'une parenté) des caractères analogues (qui résultent d'une adaptation similaire à un même milieu, sans parenté).
Caractère homologue : La structure du membre antérieur (un os, deux os, des os du carpe, des métacarpiens, des phalanges) est similaire chez l'homme, la baleine, la chauve-souris et le cheval, malgré des fonctions différentes (saisir, nager, voler, courir). Cela indique un ancêtre commun.
Caractère analogue : L'aile d'un oiseau et l'aile d'un papillon permettent toutes deux de voler, mais leur structure anatomique est totalement différente. C'est une adaptation convergente à la vie aérienne.
Schéma comparant le membre antérieur de différents vertébrés (homologie) et les ailes d'un oiseau et d'un insecte (analogie).
- 1. Membre antérieur (homologie): humain, baleine, chauve-souris, cheval
- 2. Ailes (analogie): oiseau (os et plumes), papillon (membrane chitineuse)
2🌳 Construire un arbre de parenté
Les liens de parenté sont représentés sous forme d'arbres phylogénétiques (ou arbres de parenté). Ces arbres montrent les relations de parenté entre espèces et permettent de visualiser leur histoire évolutive.
Représentation schématique en forme d'arbre montrant les relations de parenté entre différents groupes d'êtres vivants. Les nœuds représentent des ancêtres communs.
Pour construire cet arbre, on utilise la méthode de la groupe externe et on recherche les états dérivés des caractères (ceux qui sont apparus plus récemment). Plus deux espèces partagent d'états dérivés, plus elles sont proches parentes.
3🧬 La révolution de l'ADN
L'étude des caractères morphologiques a ses limites et peut induire en erreur (cas des caractères analogues). L'analyse des molécules du vivant, et surtout de l'ADN, fournit des données bien plus précises et objectives pour établir la parenté.
Le principe est simple : plus deux espèces sont proches parentes, plus leurs séquences d'ADN (par exemple d'un gène commun comme celui du cytochrome b) sont similaires. Les différences (mutations) s'accumulent avec le temps depuis la séparation des lignées.
L'ADN est une « horloge moléculaire » : en comptant les différences entre deux séquences, on peut estimer le temps écoulé depuis leur ancêtre commun.
La comparaison de l'ADN a montré que le dauphin (un mammifère) est bien plus proche génétiquement de la vache (autre mammifère) que du requin (un poisson), malgré leurs ressemblances morphologiques dues à la vie aquatique. Cela a permis de corriger des classifications anciennes.
Arbre simplifié montrant les relations entre l'Humain, le Chimpanzé, le Gorille et l'Orang-outan, avec des pourcentages de similitude d'ADN indiqués sur les branches.
- 1. Humain - Chimpanzé : ~99%
- 2. Humain - Gorille : ~98%
- 3. Ancêtre commun des grands singes
4📊 Lire et interpréter un arbre évolutif
Lire un arbre phylogénétique est essentiel pour comprendre l'évolution. Voici les règles clés :
- Les extrémités des branches représentent les espèces actuelles (ou fossiles) étudiées.
- Les nœuds (points de ramification) représentent un ancêtre commun hypothétique à tous les groupes qui en descendent.
- Plus un nœud est récent (proche des extrémités), plus l'ancêtre commun est récent.
- La longueur des branches peut parfois représenter le nombre de changements évolutifs ou le temps.
Sur un arbre, seuls les groupes situés après un même nœud sont étroitement apparentés. L'ordre de lecture de gauche à droite n'a pas de signification.
Sur un arbre regroupant Crocodile, Oiseau, Lézard et Mammifère : le nœud qui unit le Crocodile et l'Oiseau est plus récent que celui qui les unit au Lézard. Cela signifie que les Crocodiles sont plus proches parents des Oiseaux que des Lézards, un résultat contre-intuitif qui s'explique par l'analyse génétique.
Vocabulaire
Caractère partagé par plusieurs espèces en raison d'une héritage commun depuis un ancêtre commun.
Ex: Le membre chiridien (à 5 doigts) est homologue chez tous les Tétrapodes.
Caractère ayant la même fonction chez différentes espèces mais pas la même origine évolutive (convergence).
Ex: Les ailes de la chauve-souris (membrane entre les doigts) et de l'oiseau (plumes sur le bras) sont analogues pour le vol.
Schéma représentant les relations de parenté entre espèces, basé sur l'étude de leurs caractères.
Ex: L'arbre de la vie montre que tous les êtres vivants partagent un ancêtre commun universel.
Espèce hypothétique dont descendent deux ou plusieurs espèces actuelles ou fossiles.
Ex: L'ancêtre commun à l'Homme et au Chimpanzé vivait il y a environ 7 millions d'années.
État modifié d'un caractère, apparu plus récemment au cours de l'évolution par rapport à l'état ancestral.
Ex: La présence de plumes est un état dérivé par rapport à l'état ancestral 'écailles', chez les reptiles.
Groupe d'êtres vivants choisi pour sa parenté éloignée avec les groupes étudiés, servant de référence pour identifier les états ancestraux des caractères.
Ex: Pour étudier les Mammifères, on peut prendre un Poisson comme groupe externe.
Hypothèse selon laquelle les mutations dans l'ADN s'accumulent à un rythme relativement constant, permettant d'estimer la date de séparation entre deux lignées.
Ex: En comparant l'ADN de l'Homme et du Chimpanzé, on estime leur divergence à environ 7 millions d'années.
