Génétique et évolution
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Ens. spécifique
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Amérique du Sud • Novembre 2014
Exercice 2 • 5 points
La place de l’homme et des chimpanzés n’a cessé d’interroger les scientifiques dès les premières classifications.
Le premier à classer l’homme parmi les primates, juste à côté des singes, est le suédois Carl Von Linné, en 1758, qui va attribuer le nom savant d’Homo sapiens à l’homme et d’Homo troglodytes (homme des cavernes) au chimpanzé.
Cependant, en 1767, c’est au Français Buffon que revient l’idée de placer l’homme à part, dans son dernier volume consacré aux singes. Il faudra deux siècles pour que le singe soit à nouveau classé parmi les primates avec l’homme.
Des travaux réalisés par M. Goodman et publiés en 2003 ont été consacrés à l’étude de séquences de différentes molécules chez l’homme et le chimpanzé. Ils ont permis à M. Goodman et ses collaborateurs d’envisager de réunir l’homme et le chimpanzé en un seul genre : Homo.
La COX2 (cytochrome oxydase) est une enzyme indispensable à la respiration cellulaire chez les êtres vivants. La comparaison des séquences protéiques de la COX2 pour différents primates a permis de construire l’arbre phylogénétique ci-dessous.
D’après le logiciel Phylogène
Tous les primates possèdent le gène codant l’opsine bleue, pigment rétinien des cellules à cônes de l’œil. Le tableau ci-dessous présente les différences dans les séquences protéiques de l’opsine bleue pour quelques primates.
D’après le logiciel Phylogène
Le gène COI code pour la première sous-unité de la cytochrome oxydase. Le tableau ci-dessous présente les différences dans les séquences de nucléotides du gène COI pour quelques primates.
D’après le logiciel Phylogène
a. Comparaison de l’organisation du pied chez Homo habilis et chez un chimpanzé
Le fossile OH 8 d’Olduvai découvert en Tanzanie (à gauche) a permis de reconstituer l’anatomie du pied d’Homo habilis (– 2,6 /
Ph© John Reader/SPL/Biosphoto
Ph© Lionel Bret/LookatSciences
D’après Aux origines de l’humanité, Yves Coppens et Pascal Picq, éditions Fayard, 2001
b. Comparaison de la position du trou occipital chez Homo habilis (fossile ER 1813 découvert au Kenya) et chez un chimpanzé
Ph© NHM, London/SPL/Biosphoto
Ph© Vincent Guili/ac-lyon.fr
D’après Aux origines de l’humanité, Yves Coppens et Pascal Picq, éditions Fayard, 2001
Comprendre le sujet
- Il s’agit de bien reconnaître, après avoir lu l’ensemble du sujet :
- les documents qui poussent à ranger chimpanzé et homme dans un même genre, le genre Homo (documents 1 et 2) ;
- le document qui, tout en ne réfutant pas cette idée, introduit une restriction (document 3) ;
- les documents qui remettent nettement en cause l’idée de rattacher le chimpanzé au genre Homo (documents 4a et 4b).
- Cette réflexion préalable permet de regrouper les documents en sachant sur quoi débouchera leur analyse.
- L’homme et le chimpanzé considérés dans le texte de présentation sont les espèces actuelles (Homo sapiens et Pan troglodytes).
Mobiliser ses connaissances
Le genre Homo regroupe l’homme actuel et quelques fossiles qui se caractérisent notamment par une face réduite, un dimorphisme sexuel peu marqué sur le squelette, un style de bipédie avec trou occipital avancé et une aptitude à la course à pied.
I. Les données moléculaires
1. Des données poussant à réunir homme et chimpanzé dans le genre Homo (documents 1 et 2)
L’arbre phylogénétique (document 1) indique que l’homme et le chimpanzé sont les plus étroitement apparentés : ils ont unancêtre commun qui leur est propre et qui n’est ni celui du gorille ni celui du macaque.Au niveau protéique , le document 2 ne fait apparaître aucune différence entre l’opsine de l’homme et l’opsine du chimpanzé, alors que sa séquence diffère d’un acide aminé avec celle du gorille et de 13 acides aminés avec celle du macaque.
Ce document confirme que, parmi les primates, chimpanzé et homme sont les plus apparentés.
Les molécules comme l’opsine, pour lesquelles la similitude homme-chimpanzé est totale, conduisent à l’idée que
2. Des données qui introduisent le doute (document 3)
- Le document 3 confirme la conclusion précédente : c’est avec le chimpanzé que la séquence de nucléotides du gène COI humain présente le moins de différences (65), contre 68 entre l’homme et le gorille, et 117 entre l’homme et le macaque.
Info
Ce raisonnement est basé sur la notion d’horloge moléculaire, qui suppose que l’évolution du gène dans les différentes lignées s’effectue au même rythme, ce qui n’est pas le cas. Donc les différences 64 ou 65 n’ont pas de véritable signification.
Toutefois, la similitude est un peu plus importante entre chimpanzé et gorille (64 différences) qu’entre homme et chimpanzé (65).
Cela peut laisser penser que le chimpanzé est plus proche du gorille que de l’homme.
- Les données moléculaires indiquent que
l’homme et le chimpanzé sont les primates les plus étroitement apparentés , mais aussi que la séparation avec la lignée du gorille a eu lieu peu de temps avant la séparation de la lignée humaine avec celle du chimpanzé.
II. Données anatomiques et morphologiques (document 4)
1. Exploitation du document 4a
- Ce document permet d’affirmer qu’un gros orteil court et accolé aux autres doigts est un
caractère dérivé du genre Homo .
Le chimpanzé possède un gros orteil assez long et écarté des autres doigts (opposable aux autres doigts). Il ne possède donc pas le caractère dérivé propre au genre Homo, ce qui incite à ne pas le rattacher à ce genre.
- Homo habilis possède cet état dérivé, ce qui justifie de le ranger dans le même genre que l’homme actuel, le genre Homo, et qu’il est
plus étroitement apparenté à l’homme actuel que ne l’est le chimpanzé . - Si on considère les espèces fossiles (comme H. habilis), il n’est donc pas légitime de faire un groupe à part réunissant l’homme et le chimpanzé.
2. Exploitation du document 4b
Info
Les Australopithèques qui ont vécu entre – 4 et – 1 million d’années sont également des primates qui possèdent cet état dérivé.
- Au sein des primates, la position avancée du trou occipital, visible chez H. habilis, est un caractère dérivé en rapport avec la station bipède.
- Le chimpanzé possède un trou occipital situé dans une position plus reculée et ne présente donc pas cet état dérivé.
Comme pour la position des orteils, cela conduit à ne pas ranger le chimpanzé avec l’homme actuel dans le genre Homo.
Bilan
Si certaines données moléculaires montrant de grandes similitudes entre des séquences homologues tendent à ranger homme et chimpanzé dans le même genre Homo,
Depuis la séparation entre la lignée humaine et celle du chimpanzé, il y a eu plusieurs espèces de primates fossiles plus étroitement apparentés à l’homme actuel que le chimpanzé.