La diversification des êtres vivants
Cours · SVT (terminale), chapitre 2 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'histoire de la vie sur Terre est celle d'une extraordinaire diversification. À partir d'ancêtres communs, des formes de vie d'une variété saisissante sont apparues, occupant tous les milieux. Cette diversité du vivant, ou biodiversité, ne se résume pas à la simple accumulation de mutations au sein des génomes. Elle résulte de mécanismes génétiques variés, mais aussi de mécanismes qui ne modifient pas le génome lui-même.
Comment expliquer la diversité des êtres vivants à partir d'un patrimoine génétique transmis de génération en génération ? Ce chapitre distingue deux grandes catégories de mécanismes : la diversification génétique, qui modifie l'information héréditaire, et la diversification non génétique, qui agit sans toucher au génome. Nous verrons enfin comment ces processus alimentent la biodiversité actuelle et passée.
2.1 La diversification génétique des êtres vivants
La diversification génétique regroupe l'ensemble des mécanismes qui font apparaître de nouveaux gènes, de nouveaux allèles ou de nouvelles combinaisons d'information génétique, transmissibles à la descendance.
2.1.1 Mutations et innovation génétique
Une mutation est une modification de la séquence nucléotidique de l'ADN. Lorsqu'elle affecte les cellules de la lignée germinale, elle est transmissible à la descendance et constitue la source première de nouveaux allèles, donc de variabilité génétique au sein des populations.
Les mutations peuvent être ponctuelles (substitution, insertion ou délétion d'un nucléotide) ou affecter des fragments entiers de chromosomes. Elles surviennent spontanément lors de la réplication de l'ADN ou sous l'action d'agents mutagènes. La plupart sont neutres ou défavorables, mais certaines confèrent un avantage et peuvent se répandre dans la population sous l'effet de la sélection naturelle.
Chez de nombreux mammifères, plusieurs allèles du gène codant une enzyme de la synthèse des pigments (la mélanine) existent. Une mutation ponctuelle peut inactiver l'enzyme et conduire à un pelage clair ou albinos. Selon le milieu (neige, forêt sombre), tel ou tel allèle est favorisé, illustrant le rôle des mutations dans la diversification phénotypique.
2.1.2 Duplications géniques et familles multigéniques
Au-delà des mutations ponctuelles, des accidents génétiques de plus grande ampleur permettent l'apparition de gènes nouveaux à partir de gènes préexistants.
Une duplication génique est un mécanisme par lequel un gène (ou un segment chromosomique) est copié en deux exemplaires au sein du génome. La copie surnuméraire, n'étant pas indispensable, peut accumuler des mutations sans nuire à l'organisme et acquérir, au fil du temps, une fonction nouvelle.
Une famille multigénique est un ensemble de gènes présentant de fortes ressemblances de séquence, dérivant d'un même gène ancestral par duplications successives suivies de mutations. Les gènes d'une même famille sont dits homologues.
Le devenir d'un gène dupliqué peut être :
- la conservation de la fonction d'origine (renforcement de la production) ;
- l'acquisition d'une fonction nouvelle (néofonctionnalisation) ;
- l'inactivation de la copie, devenue un pseudogène non fonctionnel.
La succession duplication mutations sélection est un moteur majeur de la complexification des génomes.
Exercices du chapitre
- La famille des globines corrigé
- L'origine des mitochondries corrigé
- Une mutation ponctuelle à l'origine d'un pelage foncé corrigé
- Problème — Reconstituer l'histoire d'une famille multigénique corrigé
- Problème — Coraux, symbiose et fragilité de la biodiversité corrigé
- Antibiorésistance et transfert horizontal corrigé