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Hardy Weinberg Spéciation Mise à jour: |
Hypothèses du principe de Hardy-Weinberg
Le principe de Hardy-Weinberg exige qu’il y ait:
Pas de migration
Pas de mutation
Pas de sélection
Grande population
L’accouplement est aléatoire
Utilité du principe de Hardy-Weinberg
Hardy-Weinberg fournit une référence théorique contre quelles populations réelles peuvent être comparées.
Des écarts par rapport aux hypothèses se produisent: Hardy-Weinberg fournit un point de référence pour évaluer les causes et les conséquences des départs.
Dérive génétique: changements aléatoires dans les fréquences des gènes
La dérive génétique signifie le changement aléatoire des fréquences des gènes dans une population.
Certains de ces changements sont « neutres »: changements de fréquences des allèles lorsque les allèles n’ont pas de conséquence immédiate sur la biologie de la population. Exemple : les codons synonymes codent pour les mêmes acides aminés et fabriquent ainsi exactement la même protéine.
Exemples de dérive génétique
Goulot d’étranglement de la population. Les espèces temporairement réduites à un nombre très faible perdent leur diversité génétique. Exemple: guépards – faible population au Pléistocène; éléphants de mer – chassés jusqu’à l’extinction au 19ème siècle.
Effet fondateur. Les populations fondées par seulement quelques individus ont des fréquences génétiques inhabituelles.
Signification de la dérive génétique
L’effet fondateur peut déclencher une nouvelle population avec des fréquences génétiques inhabituelles qui deviennent la base de nouvelles adaptations.
Le goulot d’étranglement entraîne une réduction de la diversité génétique.
Pour les allèles neutres, la dérive génétique se produit dans toutes les populations et toutes les espèces. En conséquence, les populations séparées (et les espèces) accumulent des différences génétiques.
Flux de gènes
Flux de gènes signifie le mouvement d’organismes individuels d’une population à une autre, ou simplement le mouvement de gamètes (par exemple, le pollen).
Le flux de gènes rapproche les fréquences génétiques des populations adjacentes. Le flux de gènes a l’effet inverse de l’effet fondateur: s’il se produit, il empêche l’accumulation de différences génétiques.
Signification du flux de gènes
S’il se produit, le flux de gènes maintient les populations adjacentes liées entre elles.
Si les populations doivent être suffisamment séparées pour être considérées comme des espèces distinctes, il doit y avoir des barrières pour empêcher tout flux génétique important.Mutation
Mutation
Les mutations sont des modifications spontanées du matériel génétique. Ces changements comprennent :
Mutations ponctuelles : modifications d’une seule paire de bases dans l’ADN
Mutations par décalage de trame : suppression ou insertion d’une seule paire de bases supplémentaire (codon = 3 bases).
Modifications chromosomiques: duplication, délétion, inversion, translocation.
Signification de la mutation
Les mutations introduisent de nouveaux allèles. Habituellement, les nouveaux allèles sont délétères. Quelques-uns, dans un nouveau contexte environnemental, s’avèrent bénéfiques. (Peut-être pas tout de suite!)
Certaines mutations chromosomiques (par exemple l’inversion) créent des barrières à la reproduction entre un nouvel arrangement chromosomique et l’arrangement ancestral.
Accouplement non aléatoire
Le principe de Hardy-Weinberg suppose un accouplement aléatoire: sélection du partenaire sans égard au génotype.
L’accouplement non aléatoire signifie que la sélection du partenaire est influencée par des différences phénotypiques basées sur des différences génotypiques sous-jacentes.
Exemple d’accouplement non aléatoire: Sélection sexuelle
Chez certaines espèces, les mâles acquièrent des harems et monopolisent les femelles. (Wapitis, éléphants de mer, chevaux, lions, etc.) Généralement, les mâles de ces espèces sont beaucoup plus grands que les femelles.
Chez certaines espèces, les femelles choisissent des partenaires plus attrayants. (Paons, bécasseaux, mouches des fruits à ailes d’image, etc.)
Signification de l’accouplement non aléatoire.
Le dimorphisme sexuel (différences remarquables entre les deux sexes) résulte d’un accouplement non aléatoire. Le processus est un cas particulier de sélection naturelle connu sous le nom de sélection sexuelle.
La sélection sexuelle peut servir de barrière à la reproduction entre espèces étroitement similaires. Exemple: rituels de parade nuptiale.
Résumé des exceptions aux hypothèses H/W.
Dérive génétique changes changements aléatoires (effet fondateur, goulot d’étranglement et dérive génétique neutre).
Flux de gènesmovementmouvement des allèles.
Mutation new nouveau matériel génétique.
Accouplement non aléatoire selection sélection sexuelle, etc.
Sélection naturelle changes modifications adaptatives du pool génétique.
Hardy-Weinberg aide à identifier les processus naturels des populations.
Chaque type de départ produit des écarts caractéristiques par rapport aux prédictions de Hardy-Weinberg.
Exemple : la sélection produit des changements dans les fréquences géniques attendues entre les nouveaux-nés et les survivants adultes.
Hardy-Weinberg est l' » hypothèse nulle » statistique utilisée pour tester les données de génétique des populations.
Évolution, sélection naturelle, dérive génétique
L’évolution est : des changements dans les fréquences génétiques d’une population sur plusieurs générations.
La sélection naturelle est un processus: cela se produit si une population présente des variations, des différences de fitness, un héritage.
La dérive génétique est: des changements aléatoires de la fréquence des gènes d’une génération à l’autre.
L’évolution peut être le résultat de….
Sélection naturelle, si l’environnement change. La sélection naturelle est responsable de l’évolution adaptative.
Dérive génétique, si des changements aléatoires dans les fréquences des gènes se produisent. La dérive génétique ne produit pas d’évolution adaptative. Les allèles neutres changent en raison de la dérive génétique.
Qu’est-ce qu’une espèce?
Les individus appartenant à la même espèce sont « similaires » (mais qu’en est-il du dimorphisme sexuel? différences phénotypiques remarquables?, …)
Une espèce biologique est définie comme une population ou un groupe de populations dont les membres ont le potentiel de se croiser et de produire une progéniture fertile.
Espèces : liées entre elles par un pool génétique commun
Les mules sont des individus robustes produits par un croisement entre des individus de deux espèces différentes : Cheval x Âne. Mais les mules sont stérileshence les deux espèces restent donc séparées malgré le métissage.
L’est et l’ouest des prés se ressemblent presque, mais le chant de parade nuptiale est très différent – ils ne se croisent pas.
Une espèce est…
Un groupe d’individus qui se croisent et représentent donc un pool génétique commun.
S’il existe des barrières de reproduction qui empêchent (en permanence) deux populations de se croiser, elles appartiennent à des espèces distinctes.
Un aparté sur l’orthographe
Le singulier des espèces est….
Espèces
Le pluriel des espèces est…
Espèces
Les espèces similaires sont regroupées en un genre (singulier). Le pluriel est genera: deux genres ou plus.
Spéciation : la division d’une espèce en deux espèces ou plus.
Divers mécanismes ont été découverts qui peuvent provoquer la spéciation – la division d’une espèce (ancestrale) en deux espèces ou plus (descendantes).
La clé est l’isolement reproductif. Les mécanismes introduisent des barrières à la reproduction. Les barrières peuvent être augmentées par sélection ou effacées par métissage. Le temps nous le dira.
Importance des barrières reproductives
L’importance des barrières reproductives est qu’elles maintiennent l’isolement génétique entre deux populations. Si ces barrières sont complètes, les populations représentent des espèces distinctes.
Les obstacles peuvent survenir par divers moyens. Exemple : isolement géographique suivi d’une dérive, d’une mutation ou d’une sélection jusqu’à ce que l’isolement reproductif soit complet.
Le processus de spéciation
De nombreux mécanismes différents ont été étudiés.
Deux exemples
* Spéciation allopatriquespec spéciation basée sur la séparation géographique, et.
* Polyploïdiespec spéciation basée sur un mécanisme chromosomique.
Spéciation allopatrique
L’isolement géographique est l’un des mécanismes pouvant entraîner l’isolement reproductif.
Spéciation allopatrique signifie: spéciation qui suit (dans le temps) après l’isolement géographique. La barrière initiale à la reproduction est la séparation physique. Avec un temps suffisant (plusieurs générations), des différences suffisantes peuvent s’accumuler pour rendre la séparation permanente.
Exemple de spéciation allopatrique
Le labre à tête bleue (Caraïbes) et le labre arc-en-ciel (Pacifique) sont étroitement similaires. Leur population commune ancestrale a été divisée par la croissance de l’Isthme de Panama il y a environ 5 millions d’années.
Depuis cette séparation allopatrique, les deux espèces ont changé indépendamment.
Un exemple ambigu
La spéciation allopatrique est un processus qui peut être interrompu avant d’être terminé.
Exemple possible : deermice. Il y a 4 populations étroitement apparentées dans l’ouest Intermountain. Tous les 4 sont distincts à certains égards mais se croisent, sauf: deux des sous-espèces ne se croisent pas même si elles se chevauchent.
Ces espèces sont-elles donc ou simplement des populations de la même espèce?
Deux des populations (dans le Montana et l’Idaho) se chevauchent mais ne se croisent pas. Par conséquent, ils doivent être des espèces différentes.
Ces deux populations se croisent avec les deux autres populations, de sorte que les gènes peuvent circuler de l’une à l’autre.
La réponse : Le temps nous le dira. Avec plus de divergence, la spéciation se produira. Avec plus de métissage, cela ne se produira pas.
Spéciation: un processus dynamique
La spéciation est un processus dynamiqueit elle a lieu à de nombreux endroits dans de nombreuses populations, mais elle est inversée dans de nombreux endroits par métissage.
Nous devrions nous attendre à voir : des populations susceptibles de diverger (p. ex. Escargot p238), populations qui ont divergé chevaux et ânes), populations qui pourraient être en cours (cerf).
Barrières de reproductionmany de nombreux types. (voir p241).
Les barrières à la reproduction peuvent empêcher tout accouplement : comportemental (parade nuptiale, etc.); habitat (les populations choisissent des habitats différents et ne se rencontrent jamais), etc. De telles barrières sont des barrières prézygotiques. Pas de fertilisation.
Les obstacles à la reproduction peuvent empêcher le succès reproducteur ultérieur: stérilité (les hybrides meurent ou sont infertiles), etc. De telles barrières sont des barrières postzygotiques.
Signification de la polyploïdie
L’apparition de gamètes diploïdes (rares) peut donner naissance à un individu polyploïde après la fécondation.
De nombreuses plantes (p. ex. pois de Mendel) sont hermaphrodites.
La polyploïdie peut donner naissance à une nouvelle espèce: en raison de l’incompatibilité entre le parent et la progéniture, la progéniture est distincte.
Polyploïdie: moyens courants de spéciation chez les plantes
Un moyen courant de développer l’isolement génétique chez les plantes est connu sous le nom de polyploïdie.
Contrairement à la plupart des animaux, des ensembles supplémentaires de chromosomes chez de nombreuses plantes ne perturbent pas.
Les plantes produisent parfois (rarement) des gamètes avec un ensemble de chromosomes diploïdes. Si fertilisé, le résultat est une plante polyploïde.
Vocabulaire de « ploïdie ».
Haploïdehalf demi-ensemble de chromosomes
Diploïdedoubledouble ensemble de chromosomes (la norme chez les organismes sexuels typiques)
Triploïde33 ensembles de chromosomes (généralement stériles, car l’appariement des chromosomes pendant la méiose est impossible).
Tétraploïde4 4 ensembles de chromosomes. (Méiose OK pour toute ploïdie de nombre pair.)
Blé : un cas de polyploïdie et de spéciation.
Le blé moderne est le résultat de deux hybridations successives (voir figure 15.6).
Hybridation 1 : Blé d’Inde avec un blé sauvage. Le blé d’inde et le blé sauvage avaient chacun 14 chromosomes. L’hybride avait (finalement) 28 chromosomes: la polyploïdie.
La deuxième hybridation a porté le nombre de chromosomes à 42 chez le blé moderne
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