TP3: TROIS MECANISMES DE DIVERSIFICATION

DU VIVANT

Situation déclenchante

« Ce n’est certainement pas moins remarquable que si une vache avait donné naissance à un veau à tête de loup.» Linné, naturaliste suédois

En 1744, un étudiant apporte à son professeur Linné une plante curieuse qu’il a découvert sur une île proche de Stockholm. Tous les caractères de cette plante en font une linaire commune sauf sa fleur ! Elle est à symétrie radiale et non bilatérale comme la linaire commune. De plus, cette variante est stable, c’est-à-dire se reproduit normalement par reproduction sexuée.

En 1744, un étudiant apporte à son professeur Linné une plante curieuse qu’il a découvert sur une île proche de Stockholm. Tous les caractères de cette plante en font une linaire commune sauf sa fleur ! Elle est à symétrie radiale et non bilatérale comme la linaire commune. De plus, cette variante est stable, c’est-à-dire se reproduit normalement par reproduction sexuée.

Comme la pensée de Linné n’admet aucune variation des espèces, créées par Dieu selon lui, et que cette plante est impossible à classer, il la baptise peloria, ce qui signifie monstre en grec.Linné doit reconnaître cependant que l’apparition d’espèces nouvelles est possible dans la nature.

Au XXe siècle, les généticiens pensèrent naturellement qu'une mutation génétique était responsable de la forme de Peloria. Toutefois, lorsque Enrico Coen et ses collègues du centre John Innes, à Norwich, en Angleterre, ont comparé les séquences d'ADN de la linaire commune et de Peloria, ils n'ont trouvé aucune différence.

Au XXe siècle, les généticiens pensèrent naturellement qu'une mutation génétique était responsable de la forme de Peloria. Toutefois, lorsque Enrico Coen et ses collègues du centre John Innes, à Norwich, en Angleterre, ont comparé les séquences d'ADN de la linaire commune et de Peloria, ils n'ont trouvé aucune différence.

Linaire commune(Linaria vulgaris)

Linaire monstrueuse(linaria peloria)

Montrer que des processus évolutifs, génétiques ou non génétiques, sont à l’origine

d’une diversification des êtres vivants.

Problématique

- Répondre aux questions proposées au niveau des différentes activités.

- Compléter le tableau-bilan situé à la fin du diaporama.

ConsigneConsigne

Etude du chant du

Pinson des arbres

Etude du chant du

Pinson des arbres

Diversification chez la banane:

Création de variétés comestibles

Diversification chez la banane:

Création de variétés comestibles

La symbiose lichénique

Tableau-bilan

On appelle « tuteur » un mâle adulte ayant acquis la « phrase complète » du chant du Pinson des arbres (durée de 2,5 s) et « élève » un jeune ayant été mis au contact d’un tuteur pendant les 10 premiers mois de sa vie.

Sonogrammes de quelques pinsons du Sud-ouest de la France.

-Comparer les 4 sonogrammes et relever les arguments montrant que la diversification du chant des pinsons est non génétique.

-Identifier alors le processus de diversification des populations de pinsons en fonction du chant.

La banane sauvage: La banane sauvage: Musa acuminata

Coupe transversale de banane sauvage

Coupe longitudinale de banane sauvage

Schéma de la coupe transversale de banane sauvage

Caryotype de la banane sauvage

- Réaliser une coupe transversale de la banane cultivée variété Cavendish (matériel proposé) et comparer le phénotype de la banane sauvage Musa acuminata (document page précédente) avec celui d’une banane cultivée M. cavendish.- Faire un schéma légendé de la coupe de cette banane cultivée. Indiquer alors la caractéristique de la banane cultivée imposant sa reproduction par bouturage.- Comparer le caryotype de la banane sauvage (document page précédente) avec celui de la banane Cavendish présenté ci-dessous.

- Proposer un mécanisme de diversification des espèces reposant sur la multiplication de la ploïdie (=polyploïdisation) à l’origine de la variété cavendish sachant que celle-ci est issue de deux parents diploïdes sauvages de génome AA (schématisation de l’évolution des génomes).- Expliquer alors l’impossibilité de la banane cultivée (banane Cavendish) à se reproduire par reproduction sexuée.

Aide

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Fruits/banane.htm

La polyploïdisation peut résulter d’un accident de méiose correspondant à la non séparation des chromosomes homologues. Ces gamètes anormaux peuvent fusionner entre eux ou avec des gamètes normaux de la même espèce : on parle alors autoploïdisation.

La polyploïdisation peut résulter d’un accident de méiose correspondant à la non séparation des chromosomes homologues. Ces gamètes anormaux peuvent fusionner entre eux ou avec des gamètes normaux de la même espèce : on parle alors autoploïdisation.

Pourquoi l’autoploïdisation des bananes aboutit-elle à des bananes sans pépin ? Pourquoi l’autoploïdisation des bananes aboutit-elle à des bananes sans pépin ?

Donc comestiblesDonc comestibles

complément

Diversités des bananes comestibles:

Banane rose : fruit à peau rouge-rosée et chaire

jaune claire très parfumée

Banane plantain : fruit long quasiment rectiligne vert à jaune pâle, c'est la banane légume la plus cultivée

Figue-pomme: petite banane très sucrée et à saveur prononcée cultivée aux Antilles,

très fragile elle est peu importée.

Parmi les bananes à cuire, les plantains (AAB) possèdent une pulpe orange très ferme que l’on ne retrouve pas chez les autres bananiers « à cuire » (Laknao-AAB, Popoulou-AAB, Bluggoe-ABB et Monthan-ABB).

Les bananes à alcool d’Afrique de l’Est (AAA) sont très spécifiques et utilisées, selon les clones, pour la cuisson ou la fabrication de bière.

Les parfums des bananes « dessert » sont variés ainsi que leurs goûts : très sucré chez certaines variétés diploïdes(Figue Sucrée –AA) et la banane rose, doux-acidulé chez les Figue-Pomme (AAB), neutre et universellement apprécié chez les bananes Cavendish (AAA) destinées à l’exportation.

Cavendish : fruit jaune assez incurvé, c'est la plus courante (50% de la production)

Les bananes comestibles sont issues, pour l’essentiel, de deux espèces sauvages diploïdes: Musa acuminata (génome A) et Musa balbisiana (génome B)

Les lichens résistants aux conditions les plus difficiles ont conquis tous les milieux, à l'exception de la haute mer.Pionniers exceptionnels, ils sont capables de pousser sur le sable, les pierres, le sol nu, sur les coulées de lave sitôt refroidies, là où aucun végétal ou champignon ne peut s'aventurer.

Les lichens résistants aux conditions les plus difficiles ont conquis tous les milieux, à l'exception de la haute mer.Pionniers exceptionnels, ils sont capables de pousser sur le sable, les pierres, le sol nu, sur les coulées de lave sitôt refroidies, là où aucun végétal ou champignon ne peut s'aventurer.

L’observation au MO d’un lichen foliacé en coupe montre en périphérie un réseau dense de filaments mycéliens entrelacés constituant une couche protectrice appelée la zone corticale supérieure. Vers l'intérieur du thalle, on voit encore des filaments non enchevêtrées, mais entourant de place en place les cellules sphériques bleu-verdâtre de l'algue. Sous cette couche se trouve la zone médullaire formée exclusivement d'un tissu mycélien. En dessous se retrouve une zone corticale inférieure qui, en union avec des filaments issus de la zone médullaire forme de fausses racines appelées rhizines.

L’observation au MO d’un lichen foliacé en coupe montre en périphérie un réseau dense de filaments mycéliens entrelacés constituant une couche protectrice appelée la zone corticale supérieure. Vers l'intérieur du thalle, on voit encore des filaments non enchevêtrées, mais entourant de place en place les cellules sphériques bleu-verdâtre de l'algue. Sous cette couche se trouve la zone médullaire formée exclusivement d'un tissu mycélien. En dessous se retrouve une zone corticale inférieure qui, en union avec des filaments issus de la zone médullaire forme de fausses racines appelées rhizines.

Lorsque les scientifiques isolent et cultivent seul le mycobionte (=champignon), ils n'obtiennent qu'une masse informe qui ne ressemble en rien au lichen dont il provient. Le phytobionte (=l'algue) peut dans des conditions optimales, mener une vie autonome dans la nature.

Lorsque les scientifiques isolent et cultivent seul le mycobionte (=champignon), ils n'obtiennent qu'une masse informe qui ne ressemble en rien au lichen dont il provient. Le phytobionte (=l'algue) peut dans des conditions optimales, mener une vie autonome dans la nature.

Les lichens sont des organismes composés résultant d'une symbiose entre un champignon hétérotrophe appelé mycobionte, représentant 90 % de l'ensemble, et une algue verte autotrophe nommée photobionte .

Les lichens sont des organismes composés résultant d'une symbiose entre un champignon hétérotrophe appelé mycobionte, représentant 90 % de l'ensemble, et une algue verte autotrophe nommée photobionte .

Saint George: tableau montrant une diversité de lichens représentés de façon très réalistes

Antoni Pitxot (1934-)Peintre catalan

Saint George: tableau montrant une diversité de lichens représentés de façon très réalistes

Antoni Pitxot (1934-)Peintre catalan

Le champignon consomme les métabolites fabriqués par l'algue par photosynthèse (les glucides notamment). En échange, il lui offre une protection contre le vent et les excès des rayons lumineux, il l'alimente en eau, en dioxyde de carbone, en éléments minéraux.

Le champignon consomme les métabolites fabriqués par l'algue par photosynthèse (les glucides notamment). En échange, il lui offre une protection contre le vent et les excès des rayons lumineux, il l'alimente en eau, en dioxyde de carbone, en éléments minéraux.

- Faire, avec une lame de rasoir neuve, une coupe (très fine) dans un thalle lichénique foliacé. Pour s'aider on peut placer le fragment de thalle entre deux morceaux de moelle de sureau. - Monter les coupes entre lame et lamelle dans une goutte de rouge congo.- Rechercher, vers la périphérie des coupes, des zones plus minces où il est possible d'observer les algues vertes et les fins filaments correspondant aux hyphes du champignon.

- Faire, avec une lame de rasoir neuve, une coupe (très fine) dans un thalle lichénique foliacé. Pour s'aider on peut placer le fragment de thalle entre deux morceaux de moelle de sureau. - Monter les coupes entre lame et lamelle dans une goutte de rouge congo.- Rechercher, vers la périphérie des coupes, des zones plus minces où il est possible d'observer les algues vertes et les fins filaments correspondant aux hyphes du champignon.

- Légender une capture d’écran en situant le mycobionte et le photobionte (à partir de votre préparation ou de celle du commerce) - Définir le terme « Symbiose » en justifiant à l’aide de l’exemple du lichen.

- Expliquer en quoi l’existence des lichens montre un nouveau processus de diversification du vivant.

- Réaliser l’observation microscopique selon le protocole ci-dessous.

Exemples

Processus de diversification

nature génétique ou non génétique

Avantages éventuels liés à l‘innovation(pour les organismes concernés par cette innovation)

Espèce Ade

Génome AA

Espèce Ade

Génome AA

Espèce B deGénome BB (ou espèce ADe génome

AA)

Espèce CGénome

hybride (AAA,…AAB etc…..

Espèce CGénome

hybride (AAA,…AAB etc…..

Espèce A Espèce B

Espèce APopulation AGénome AA

Espèce APopulation AGénome AA

Population A

Génome AA

Population A

Génome AA

Population B

Génome AA

Organisme A

Génome AA

Organisme A

Génome AA

Organisme BGénome BB

Organisme AB

Génome AA+BB

Organisme AB

Génome AA+BB

Organisme BOrganisme A

CONSIGNE GLOBALE: Compléter le tableau à partir des exemples étudiés y compris dans la situation

déclenchante.