Recherche de liens de parenté chez les vertébrés

Malgré l'extraordinaire diversité des mondes vivants, il est possible de trouver une unité qui se manifeste à deux niveaux...

Premierement au niveau structurel, en effet,  tous les êtres vivants possèdent au moins une cellule toujours constituée de la même façon: membrane, cytoplasme, matériel génétique. On trouve aussi une unité au niveau du fonctionnement cellulaire. En effet le métabolisme cellulaire est unique pour tous.
Cette unité chez les êtres vivants traduit un lien de parenté. Ils possèdent un ancêtre commun datant de 3.8 milliards d'années. Les êtres vivants sont donc tous apparentés de façon plus ou moins proche.
Comment rechercher des liens de parenté plus ou moins proches entre les différentes espèces ?

I - La recherche de liens de parenté chez les vertébrés

 

A) Etudes de différents caractères


Un caractère est un attribut observable chez un organisme.
L'établissement du lien de parenté entre les espèces fossiles et actuelles se fait par des comparaisons de caractères. Plusieurs caractères peuvent etres obsérvés:

  • Les caractères macroscopiques (morphologique / anatomiques)
  • Les caractères embryologiques (impossible à établir pour les fossiles)
  • Les caractères moléculaires

Tous ces caractères doivent être homologues pour pouvoir être comparés (même fonction)

Il ne faut pas confondre homologue avec analogue. Par exemple les ailes de la libelulle et les ailes de la chauve souris ont la même fonction mais pas la même structure, ils sont donc analogues.


Des caractères homologues dérivent d'une structure ancestrale commune. Ainsi toutes les espèces qui présenteront ce caractère seront aparentés et pourront être regroupés.

B) Etats des caractères ancestraux


Un caractere homologue peut se présenter sous deux états:

  • Ancestral (primitif)
  • Dérivé (évolué)

En effet, ce dernier aurait pu subir une innovation évolutive au cours de l'évolution. Pour définir les liens de parenté, on étudie le partage de caracteres à l'état dérivé. Plus le nombre de caractères dérivés communs à deux especes sont importants, plus elles seront proches.

On ne se base jamais sur le partage de caractères primitfs pour établir le rapprochement entre l'évolution de deux espèces.


L'état dérivé provient d'une transformation qu'aurait subi un ancêtre commun (population ancestrale) et cette transformation se serait transmise de génération en génération.
Plus le nombre d'espèces qui vont partager un caractere dérivé sera faible, plus l'ancêtre commun sera récent.
On utilise les fossiles : ainsi on peut dater avec précision l'apparition de nouveaux caracteres.

II Etablissement des arbres phylogenetiques.


Un arbre phylogenetique est une figure qui va illustrer une idée simple. C'est à dire les liens de parenté. Plus l'ancêtre commun a différentes espèces sera eloigné dans l'histoire de la vie, plus les espèces seront éloignés.

Les ancêtres communs sont hypothétiques car on ne peut jamais être sûr qu'un fossile trouvé est le premier représentant à posséder cette innovation évolutive.
Pour dresser le portrait robot d'un ancêtre commun, on fait la somme de tous les caractères dérivés possédés par les descendants. Lorsqu'on a reussi à etablir l'ancêtre commun et ses descendants, on constitue un groupe monophyletique: groupe défini par la possession en commun de caractères  dérivés qu'ils ont hérité d'un ancêtre commun exclusif, contrairement à un groupe polyphiletique qui contient des espèces mais pas l'ancêtre commun à toutes les espèces de ce groupe.

Schéma général d'un arbre phylogénétique




B) Les apports de données moléculaire dans la construction d'un arbre phylogénétique


Il est possible de comparer des protéines ou des acides nucléiques (ADN ou ARN) si ces molécules, bien qu'elles n'aient pas toujours forcément la même fonction, présentent de très grandes similitudes dans la succession d'acides aminés ou de nucléotides, on les qualifie alors d'homologue. Ces molécules homologues sont issues d'une même molécule ancestrale. Cependant les différences obsérvées sur ces molécules proviennent de mutations qui se sont exercées sur l'ADN. Ces mutations seraient apparues chez l'ancêtre commun et se sont transmises de générations en génération. Plus le nombre d'acides aminés/nucléotides est important, plus ces deux espèces seront éloignées. On estime que l'apparition de mutations dans une espèce se fait à des fréquences fixes, on définit ainsi ce que l'on appelle l'horloge moléculaire.
Par exemple, on compte le nombre de mutations accumulées entre deux espèces et on peut connaitre le temps qui s'est écoulé depuis leur séparation.
Plus les séquences étudiées sont longues, plus les résultats sont valables/fiables.
Les données moléculaires convergent avec les données anatomiques, de ce fait la construction d'un arbre doit prendre en compte toutes ces données.

III - L'apport des données paléontologiques


Les fossiles permettent de détérminer si un caractère étudié est ancestral ou dérivé, il permettent de dater approximativement l'apparition d'un caractère et d'affiner les liens de parenté entre les espèces.

Ces fossiles ne se placent jamais au niveau des noeuds, ils occupent la même place que les espèces actuelles. Ainsi un arbre phylogénétique représente les liens de parenté (il ne s'agit pas d'un arbre généalogique)
 
 
 

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