Les pandas

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2012 | Académie : Sujet zéro
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Les pandas
 
 

Génétique et évolution

Corrigé

11

Ens. spécifique

svtT_1200_14_10C

 

Sujet zéro

pratique du raisonnement scientifique Exercice 2 • 5 points

Il existe actuellement deux espèces de pandas : le panda roux (Ailurus fulgens) et le grand panda (Ailuropoda melanoleuca). Tous deux sont végétariens, se nourrissant de grandes quantités de feuilles de bambou. Ils présentent par ailleurs une particularité anatomique remarquable : la présence d’un sixième doigt (ou « faux pouce ») à chaque main, longtemps interprétée comme une adaptation à leur régime alimentaire.

En 2005, il a été découvert en Espagne un fossile daté de 9 millions d’années (Simocyon batalleri) apparenté aux pandas actuels, et présentant lui aussi un sixième doigt.

Document
de référence

Les trois « pandas » connus

 

Simocyon batalleri

Ailurus fulgens ou panda roux

Ailuropoda melanoleuca ou panda géant

Régime alimentaire

Carnivore

Végétarien

Végétarien

Fossile ou actuel

Fossile

Actuel

Actuel

 

Sources : techno-sciences.net ; ph© Katherine Feng/Minden Pictures/Biosphoto ; ph© Mitsuaki Iwago/Minden Pictures/Biosphoto.

Document 1

Représentation actualisée des relations de parenté entre ours et pandas


 
Document 2

Le pouce du panda

a. 

« Les pandas géants sont des ours d’un type bien défini, membres de l’ordre des carnivores. Les ours ordinaires sont les représentants les plus omnivores de leur ordre, mais les pandas ont restreint l’universalité de leurs goûts : ils démentent l’appellation de leur ordre en tirant leur subsistance presque exclusivement du bambou. […] Assis bien droit sur leur derrière, ils manipulent leurs tiges avec leurs pattes avant, se débarrassant des feuilles pour ne consommer que les pousses. […] Comment le descendant d’une lignée adaptée à la course peut utiliser ses mains de façon si habile ? Ils tiennent les tiges de bambou dans leurs pattes et les dépouillent de leurs feuilles en faisant passer les tiges entre un pouce apparemment flexible et les autres doigts. […]

Anatomiquement, le « pouce » du panda n’est pas un doigt. Il est construit à partir d’un os appelé le sésamoïde radial (du radius), normalement un des petits os formant le poignet. Chez le panda, le sésamoïde radial est très développé, et si allongé que sa taille atteint presque celle des os des phalanges des vrais doigts. […]

L’allongement du sésamoïde radial a pu être provoqué par une transformation génétique, peut-être une seule mutation affectant le rythme et la vitesse de la croissance. […]

Le vrai pouce du panda, trop spécialisé pour être utilisé à une autre fonction et devenir un doigt opposable, apte à la manipulation, est relégué à un autre rôle. Le panda est donc contraint de se servir des organes disponibles et de choisir cet os du poignet hypertrophié, solution quelque peu bâtarde mais très fonctionnelle. »

Le pouce du panda : les grandes énigmes de l’évolution, Stephen Jay Gould, Grasset, 1982

b.Os de la main du panda géant

Le faux pouce du panda géant est en réalité un os du carpe transformé en « pouce » opposable (noté rs pour os sésamoïde radial).


 
Document 3

Extrait d’un communiqué de presse du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) à propos de la découverte de Simocyon batalleri (mars 2005)

« En étudiant sa denture, nous sommes arrivés à la conclusion que cet animal mangeait essentiellement de la viande, et non des végétaux comme le petit panda actuel », annonce Stéphane Peigné, jeune chercheur au laboratoire de géobiologie, biochronologie et paléontologie humaine. « C’est pourquoi nous pensons que Simocyon n’utilisait pas son sixième doigt pour saisir les pousses de bambou comme le fait aujourd’hui le petit panda, mais plus certainement pour aider à sa locomotion dans les arbres ». Et comme les données recueillies sur le site indiquent qu’il vivait dans un environnement peuplé de nombreux prédateurs, « cette étrange facétie de l’évolution de doter Simocyon d’un faux pouce apparaît, dans ce contexte, vitale pour ce carnivore plutôt charognard et peu véloce : il pouvait donc leur échapper en grimpant aisément dans les arbres », poursuit le paléontologue.

> Montrez comment l’interprétation du sixième doigt des pandas en termes d’adaptation au régime alimentaire végétarien (adaptation dont vous expliquerez les mécanismes) s’est nuancée à la lumière de nouvelles découvertes.

Votre réponse s’appuiera sur l’exploitation du dossier. Aucune étude exhaustive des documents n’est attendue.

Comprendre le sujet

  • C’est un sujet bâti sur un dossier conformément à la nouvelle orientation de l’exercice II-2 mais il ne s’agit pas de faire une étude exhaustive de chaque document, laquelle conduirait à paraphraser les textes les accompagnant. Il faut envisager les documents en fonction de la question posée.
  • Le premier point est d’expliquer l’interprétation du sixième doigt en tant qu’adaptation au régime alimentaire végétarien, interprétation en vigueur avant la découverte de Simocyon. Cette particularité des pandas est un état dérivé qui leur permet de se procurer des végétaux et qui doit être hérité de leur ancêtre commun exclusif. Il faut alors expliquer l’acquisition de ce caractère par cet ancêtre commun (innovation génétique et sélection naturelle).
  • L’arbre phylogénétique conduit à remettre en cause cette interprétation puisque le grand panda est plus apparenté aux ours qu’au panda roux. Et, d’autre part, le Simocyon, apparenté au panda roux, a aussi un sixième doigt et pourtant il est carnivore.
  • Il s’agit alors de proposer une interprétation possible de ces nouvelles données, et par là, de modifier l’interprétation initialement émise.

Mobiliser ses connaissances

Les individus porteurs de diverses combinaisons génétiques peuvent différer par leurs potentiels reproducteurs (meilleure résistance à un facteur du milieu ou aux prédateurs, meilleur accès à la nourriture). Ainsi, la diversité des populations change au cours des générations. L’évolution est la transformation des populations qui résulte de ces différences de survie et du nombre de leurs descendants.

Corrigé

Introduction

Les deux espèces de pandas ont un régime végétarien très spécialisé et présentent la même particularité anatomique : la présence d’un sixième doigt à chaque main.

Ils utilisent ce 6e doigt lors de leur alimentation pour dépouiller les pousses de bambou des feuilles dont ils se nourrissent.

La présence de ce 6e doigt a été interprétée comme une adaptation à ce régime alimentaire.

Nous allons envisager ce que cela signifie et voir si les données scientifiques récentes confirment cette interprétation.

I. Le 6e doigt, une adaptation au régime végétarien

  • Le document 2 indique que ce 6e doigt est dû à l’allongement d’un os carpien.

Il s’agit d’un caractère dérivé propre aux deux pandas actuels et qu’ils ont hérité de leur ancêtre commun AC1 (figure 1).

  • Les formes antérieures à cet ancêtre commun ne possédaient pas de 6e doigt. Son acquisition provient d’une innovation évolutive ainsi que l’indique le texte de Stephen Gould : « provoqué par une transformation génétique, peut-être une seule mutation affectant le rythme et la vitesse de croissance [de l’os carpien] ».
  • Cette innovation évolutive, apparue au hasard, a conféré aux individus qui en étaient porteurs un avantage sélectif (capacité à mieux se nourrir donc à mieux se reproduire) qui a fait qu’elle s’est répandue de génération en génération jusqu’à ce que la population d’ancêtres communs aux deux pandas possède ce caractère.
  • Cet ancêtre commun, par la suite, fut à l’origine des deux lignées de pandas qui, dans cette interprétation, sont plus étroitement apparentés entre eux qu’à toute autre espèce actuelle.

II. La présence de ce 6e doigt est-elle effectivement une adaptation au régime végétarien ?

D’autre part, le panda roux est plus étroitement apparenté à un carnivore fossile, le Simocyon, qui possédait lui aussi un 6e doigt ; on peut donc penser que leur ancêtre commun AC2 le possédait. Or, Simocyon était un carnivore et son 6e doigt lui servait à grimper dans les arbres pour fuir ses prédateurs (document 3) et n’avait aucune utilité pour son alimentation.

La présence de ce 6e doigt n’est donc pas obligatoirement associée à un régime alimentaire.

III. Quelle est la place de l’innovation à l’origine du 6e doigt dans l’histoire de ces quatre lignées ?

1re interprétation (figure 1)

Le 6e doigt du grand panda, du panda roux et du Simocyon ont été acquis chez leur ancêtre commun AC1 sans qu’il soit possible de préciser la nature du facteur sélectif qui a permis la généralisation de ce caractère à toutes les populations de cet ancêtre commun.

Cette interprétation suppose que cette innovation a été perdue dans la lignée des ours et conservée chez les pandas et le Simocyon mais avec des utilisations différentes qui conféraient dans tous les cas un avantage sélectif dans le milieu de vie de ces différentes populations.


 

Figure 1

2e interprétation (figure 2)

L’ancêtre commun AC1 ne possédait pas de 6e doigt. Ce dernier est apparu à deux moments différents dans l’histoire de ces lignées (phénomène de convergence) :

  • chez l’ancêtre commun AC2 du panda roux et du Simocyon,
  • dans la lignée du grand panda.

Sans doute l’innovation a-t-elle été sélectionnée chez l’ancêtre commun AC2 comme une adaptation à la locomotion dans les arbres, conservée telle quelle chez le Simocyon et utilisée comme adaptation au régime alimentaire végétarien strict chez le panda roux.

Dans la lignée du grand panda, l’innovation évolutive a été directement sélectionnée comme adaptation au régime alimentaire.

Les ours n’ont jamais eu de 6e doigt dans cette interprétation, où l’on voit donc intervenir le phénomène de convergence : la même innovation évolutive apparaît dans deux lignées différentes, celle du panda roux et du Simocyon d’une part, et celle du grand panda d’autre part.


 

Figure 2