Génétique et évolution en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de génétique et évolution pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
- Méiose et brassage intrachromosomique
- Brassage inter et intrachromosomique
- Mutations et polymorphisme génétique
- Sélection naturelle et adaptation
- Dérive génétique et effet fondateur
- Notion d'espèce biologique
- Spéciation et mécanismes d'isolement
- Diversification sans modification génétique
- Évolution et phylogénie
- Lignée humaine et histoire évolutive
- Sélection sexuelle et préférences
Ce que tu vas réviser
- Brassage génétique et diversité (méiose, crossing-over)
- Mécanismes de l'évolution : sélection naturelle, dérive génétique
- Mutations et polymorphisme génétique
- L'évolution humaine : lignée humaine et histoire évolutive
- Spéciation et notion d'espèce biologique
Méiose et brassage intrachromosomique
La méiose est une division cellulaire qui produit quatre cellules haploïdes (n chromosomes) à partir d'une cellule diploïde (2n). Le crossing-over échange des segments d'ADN entre chromosomes homologues, créant de nouvelles combinaisons génétiques.
Exemple
Lors de la formation de vos spermatozoïdes ou ovules, vos chromosomes se croisent et échangent des morceaux de gènes, ce qui explique pourquoi vous n'êtes pas identique à vos parents.
À retenir : Le crossing-over pendant la prophase I de la méiose crée de la diversité génétique en recombinant les allèles sur un même chromosome.
Brassage inter et intrachromosomique
Le brassage intrachromosomique résulte du crossing-over (échange entre chromatides d'un même chromosome). Le brassage interchromosomique vient de la séparation aléatoire des chromosomes homologues lors de l'anaphase I.
Exemple
Vous avez 23 paires de chromosomes. Lors de la méiose, chaque chromosome peut aller dans n'importe quel gamète : cela crée $2^{23}$ combinaisons possibles, soit plus de 8 millions de possibilités différentes.
À retenir : Ces deux brassages génétiques garantissent que chaque gamète est unique et augmentent la diversité génétique de la population.
Mutations et polymorphisme génétique
Une mutation est une modification de la séquence d'ADN. Le polymorphisme génétique est l'existence de plusieurs versions (allèles) d'un même gène dans une population. Les mutations créent de nouveaux allèles.
Exemple
La couleur des yeux bleus est apparue par mutation chez un ancêtre commun il y a environ 10 000 ans. Aujourd'hui, plusieurs allèles du gène OCA2 coexistent dans l'humanité.
À retenir : Les mutations sont la source ultime de variation génétique ; sans elles, il n'y aurait pas d'évolution possible.
Sélection naturelle et adaptation
La sélection naturelle est le mécanisme par lequel les individus ayant les traits les mieux adaptés à leur environnement survivent et se reproduisent davantage, transmettant leurs allèles à la génération suivante.
Exemple
Les papillons du Royaume-Uni sont devenus noirs pendant la Révolution industrielle car les arbres étaient couverts de suie. Les papillons clairs se faisaient manger par les oiseaux, les noirs survivaient mieux.
À retenir : La sélection naturelle change les fréquences alléliques d'une population en favorisant les génotypes les plus adaptés.
Dérive génétique et effet fondateur
La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences alléliques dans une petite population, indépendamment de la sélection. L'effet fondateur est une dérive génétique extrême quand une petite population colonise un nouveau territoire.
Exemple
Les Amish aux États-Unis descendent de quelques centaines de fondateurs. Certains allèles rares en Europe sont devenus fréquents chez eux par hasard, causant des maladies génétiques plus courantes.
À retenir : La dérive génétique est plus forte dans les petites populations et peut fixer des allèles neutres ou même nuisibles.
Notion d'espèce biologique
Une espèce biologique est un groupe d'organismes qui peuvent se reproduire entre eux et produire une descendance fertile, mais qui ne peuvent pas se reproduire avec d'autres espèces.
Exemple
Un cheval et un âne peuvent avoir un mulet, mais ce mulet est stérile. Le cheval et l'âne sont donc deux espèces différentes.
À retenir : L'isolement reproducteur (impossibilité de se reproduire avec d'autres espèces) est le critère principal de définition d'une espèce.
Spéciation et mécanismes d'isolement
La spéciation est le processus de formation d'une nouvelle espèce. L'isolement reproducteur peut être géographique (populations séparées), écologique (niches différentes) ou comportemental (rituels d'accouplement différents).
Exemple
Les pinsons de Darwin aux Galápagos : une population ancestrale s'est divisée sur différentes îles. Isolées géographiquement, elles ont évolué différemment et ne peuvent plus se reproduire ensemble.
À retenir : L'isolement reproducteur, qu'il soit géographique ou autre, est essentiel pour que deux populations deviennent deux espèces distinctes.
Diversification sans modification génétique
La diversité phénotypique peut augmenter sans changement génétique par plasticité phénotypique (un même génotype produit des phénotypes différents selon l'environnement) ou par comportements différents.
Exemple
Une graine de tournesol peut devenir une plante courte ou grande selon la quantité de lumière, sans que son ADN change. Un même génotype, deux phénotypes différents.
À retenir : L'environnement peut modifier l'expression des gènes sans changer la séquence d'ADN, créant de la diversité phénotypique.
Évolution et phylogénie
La phylogénie est l'histoire évolutive des espèces, représentée par un arbre phylogénétique. Elle montre les relations de parenté entre espèces et les ancêtres communs.
Exemple
L'arbre phylogénétique des primates montre que l'homme et le chimpanzé partagent un ancêtre commun il y a environ 6 millions d'années.
À retenir : Les arbres phylogénétiques reconstituent l'histoire évolutive en se basant sur les ressemblances génétiques et morphologiques.
Lignée humaine et histoire évolutive
La lignée humaine (hominidés) a évolué en Afrique. Elle comprend plusieurs genres : Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus, Homo néandertalensis et Homo sapiens (nous).
Exemple
Lucy (Australopithecus afarensis, -3,2 millions d'années) était bipède mais avait un petit cerveau. Homo sapiens est apparu il y a environ 300 000 ans avec un cerveau plus grand.
À retenir : L'évolution humaine est marquée par l'augmentation du volume cérébral, la bipédie et l'utilisation d'outils.
Sélection sexuelle et préférences
La sélection sexuelle est la sélection naturelle basée sur le succès reproducteur. Un trait peut être désavantageux pour la survie mais avantageux pour l'accouplement s'il plaît au sexe opposé.
Exemple
La queue du paon est énorme et gêne sa fuite face aux prédateurs, mais elle plaît aux femelles. Les paons avec les plus belles queues se reproduisent plus, même s'ils survivent moins bien.
À retenir : La sélection sexuelle peut favoriser des traits coûteux en survie mais bénéfiques pour la reproduction.
Les points clés
- La méiose et le crossing-over créent de la diversité génétique à chaque génération
- Les mutations sont la source ultime de variation génétique et d'évolution
- La sélection naturelle change les fréquences alléliques en favorisant les génotypes adaptés
- La dérive génétique est plus importante dans les petites populations
- L'isolement reproducteur est le mécanisme clé de la spéciation
- La phylogénie reconstruit l'histoire évolutive par les ressemblances génétiques
- L'évolution humaine montre une augmentation progressive du cerveau et de la bipédie
- La sélection sexuelle peut favoriser des traits coûteux pour la survie
L'essentiel
L'évolution résulte de la variation génétique (mutations, brassage) et de la sélection naturelle qui change les fréquences alléliques, créant la diversité du vivant et la spéciation.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Une population de 100 individus possède deux allèles A et a pour un gène. Initialement, 60 individus sont AA, 30 sont Aa et 10 sont aa. Calculez les fréquences alléliques initiales et expliquez comment la dérive génétique pourrait modifier ces fréquences dans une population de 10 individus.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Deux populations de mouches Drosophila sont isolées géographiquement depuis 100 000 ans. Elles ont accumulé des mutations différentes et leurs rituels d'accouplement ont divergé. Expliquez comment ces deux populations pourraient être considérées comme deux espèces différentes et identifiez les mécanismes d'isolement reproducteur en jeu.
Corrige cet exercice avec le tuteur →