SVT - LaboSVT.com - Sélection naturelle et évolution

Une nouvelle fiche d'activité de type "Activité en tâches complexes" portant sur un exemple simple (et empirique, celui de la Phalène du bouleau) des effets possibles de la sélection naturelle sur la biodiversité. Il permet de comprendre ce lien entre à différentes échelles de la biodiversité. (population, individu, patrimoine génétique)

Remarque : Une fiche de même type devrait illustrer les relations entre dérive génétique et biodiversité... Mais la difficulté de compréhension liée au paradoxe entre l'effet d'érosion génétique (et spécifique) qu'entraine généralement celle-ci et son potentiel évolutif dans certaines circonstances (effet fondateur, goulet d'étranglement) me semble trop complexe pour une approche autonome de mes "petits élèves". Cette notion sera donc abordée de manière bien plus "magistrale" ! Cela dit, je suis preneur de toute idée d'activité constructive sur ce sujet, en commentaire de cet article... ou via le forum !

Situation initiale - Problématique

Le phalène du bouleau est un petit papillon de nuit assez commun qui peut se rencontrer sous deux formes, l'une de couleur claire dite typica et sous une sombre dite carbonaria, très rare jusqu'au milieu du XIXe siècle. On sait que ces papillons nocturnes se posent en journée sur les troncs d'arbres avec lesquels ils se "fondent" pour ne pas être visibles aux yeux de leurs prédateurs (oiseaux). A partir de 1850, les entomologistes observent que la forme sombre devient de plus en plus fréquente à proximité des villes industrielles d'Angleterre ; cette forme sombre devenant largement majoritaire en 1895 dans cette même région (plus de 98% de la population). Cette observation est alors rapprochée d'un autre phénomène : en raison de la pollution atmosphérique par les résidus de combustion du charbon, les troncs et les branches des arbres devenaient à cette époque de plus en plus sombres...

PROBL�MATIQUE : Comment expliquer des modifications aussi rapides dans les fréquences de ces deux caractères héréditaire ?

Consignes de travail élève

[ Durée de l'activité : 30 minutes ]

Dans cette activité, vous devez mettre en relation les différents documents et données fournis pour :
1 - expliquer le mécanisme biologique à l'origine des rapides modifications dans les fréquences des formes claire et sombre de la Phalène du bouleau en Angleterre dans la deuxième moitié du XIXe siècle. (intro, info 2 et info 3)
2 - donner une explication des ces variations à l'échelle génétique (info 1 et activité informatique)
3 - conclure (répondre à la problématique de manière synthétique)

Documents et données

Rappel : Comme toujours, la partie "Situation initiale" contient des informations utiles...

Info 1 : On sait que le déterminisme génétique de cette coloration est lié à un seul gène existant sous deux formes alléliques : l'allèle c1 ⇒ couleur claire et l'allèle c2 (dominant) ⇒ couleur sombre. Le génotype (c1//c1) est donc celui des Phalènes de couleur claire alors que les génotypes (c2//c2) et (c1//c2) correspondent à des individus sombres.

Info 2 : Photo présentant les deux formes de Phalène du bouleau :

Info 3 : Un avantage sélectif est un caractère héréditaire présent chez un être vivant et qui lui permet de se reproduire plus que les autres êtres vivants et donc transmettre davantage ce caractère. On peut attribuer une valeur, nommée "valeur sélective" et notée "W", aux différents allèles d'un gène qui traduit l'effet sélectif du milieu sur les chances de transmission de celui-ci. (sans effet sélectif, w=1)

INFORMATIQUE : Le simulateur disponible sur la page web http://darwin.eeb.uconn.edu/simulations/selection.html permet de visualiser les conséquences d'un avantage sélectif qui s'exercent sur un allèle par rapport à un autre. Pour l'utiliser, vous devez :

• Fixer la fréquence initiale du premier allèle à 0.9 (valeur de "p" à l'écran). Cela correspond à la valeur la plus proche possible de la fréquence de l'allèle c2 du gène de la couleur des Phalènes jusqu'en 1850.
• Donner à chacune des trois combinaisons alléliques une valeur de sélection neutre (w.. = 1.0) et lancer la simulation, observer, analyser le(s) résultat(s) puis conclure.
• Donner un avantage sélectif à l'allèle c1 en modifiant certaines des valeurs de "w" des trois combinaisons alléliques (w11, w12 et w22) afin de "favoriser" les individus sombres, comme ce fût le cas à partir de 1850. Lancer la simulation, observer, analyser le(s) résultat(s) puis conclure. (réaliser plusieurs simulations)
• Mettre ces résultats en relation avec les observations faites en Angleterre et le problème posé.

Ã?valuation

Vous avez mené à bien la tâche demandée si :

• Vous avez identifié la pression de sélection exercée par la prédation comme défavorable à la reproduction ;
• Vous avez identifié le mimétisme (entre couleur des troncs et des papillons) comme un avantage sélectif ;
• Vous avez utilisé le logiciel de simulation comme demandé ;
• Vous avez montré l'action de la "sélection naturelle" sur le patrimoine génétique des Phalènes du bouleau.

Aides à la réalisation