Phylogénie à partir de données moléculaires

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 1 | Année : 2013 | Académie : Afrique
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Phylogénie à partir de données moléculaires

Génétique et évolution

Corrigé

13

Ens. spécifique

svtT_1306_01_00C

Afrique • Juin 2013

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

Le TNF alpha est une molécule intervenant chez l’Homme dans la réaction inflammatoire. Cette molécule a été isolée chez plusieurs vertébrés. D’autre part, en 2002, des scientifiques ont identifié chez la drosophile (Drosophila melanogaster) une protéine membranaire « Eiger » qui a les mêmes effets que le TNF alpha.

> Expliquez en quoi la comparaison des différentes molécules du document 1 indique une origine ancienne commune des molécules intervenant dans la réaction inflammatoire et conforte le positionnement des espèces dans l’arbre phylogénétique du document 2.

Votre réponse consistera en un texte concis, de quelques phrases. Pour le document 1, aucun calcul de pourcentages n’est attendu.

Document 1

Alignements et comparaisons de différentes protéines (TNF alpha ou Eiger) avec la protéine TNF alpha (TNFa) de l’Homme


Banque de séquences Uniprot, logiciel de comparaison : Clusta1.

Document 2

Arbre phylogénétique établi sur des critères anatomiques montrant les liens de parenté entre quelques animaux

(La numérotation des nœuds est totalement arbitraire).


Comprendre le sujet

  • Ce sujet a été placé par ses auteurs dans la partie « un regard sur l’évolution de l’Homme » parce que c’est la seule partie du programme où l’on parle de phylogénie. Mais, en dehors du fait que les molécules des autres espèces sont comparées à celle de l’espèce humaine, ce sujet ne fait appel à aucune notion spécifique à l’évolution dans la lignée humaine mais seulement aux principes généraux d’établissement d’une phylogénie à partir de données moléculaires et à la lecture d’un arbre phylogénétique.
  • Le document sur les séquences, impressionnant, ne demande que de compter le nombre de sites communs entre les molécules prises deux à deux. Ensuite, il s’agit d’interpréter cette forte similitude entre des molécules appartenant à des espèces différentes dans une perspective évolutive.
  • Les similitudes entre les molécules considérées sont plus ou moins grandes. Il s’agit, là aussi, d’interpréter ces différences de similitude dans une perspective évolutive, donc d’indiquer ce qu’elles disent sur la plus ou moins grande parenté des espèces qui les possèdent.
  • Il reste alors à voir si les conclusions tirées de la comparaison des molécules apparentées sont conformes à celles fournies par la lecture de l’arbre phylogénétique. Pour cela, Il faut repérer, sur l’arbre fourni, les ancêtres communs aux diverses espèces prises deux à deux.

Mobiliser ses connaissances

Homme et chimpanzé partagent un ancêtre commun récent.

Corrigé
  • Les séquences de ces différentes protéines (document 1) présentent des similitudes qui sont plus nombreuses que celles qui pourraient résulter du seul hasard. Ces protéines sont homologues (ainsi que les gènes dont elles constituent l’expression), c’est-à-dire proviennent d’un même gène ancestral possédé par l’ancêtre commun à ces espèces.

Néanmoins, il existe des différences dans la séquence des protéines homologues de deux espèces. Les différences sont dues à des mutations qui ont réussi à se fixer au cours de l’histoire évolutive des lignées de ces deux espèces, suite à leur séparation à partir de leur ancêtre commun. Si on admet que la vitesse d’évolution du gène est la même dans les lignées, on peut dire que deux espèces sont d’autant plus étroitement apparentées que le nombre de différences dans la séquence de leurs protéines homologues est faible.

  • En comparant deux à deux les séquences des protéines homologues du document 1, on peut établir les relations de parenté entre les espèces :
  • Homme et chimpanzé sont plus étroitement apparentés entre eux qu’avec toutes les autres espèces ;
  • Homme et souris sont plus étroitement apparentés que l’Homme avec la dorade et la drosophile ;
  • Homme et dorade sont plus apparentés que l’Homme et la drosophile.
  • Cela est en accord avec le document 2 : l’ancêtre commun à l’Homme et au chimpanzé (9) est plus récent que l’ancêtre commun à l’Homme et à la souris (8), lui-même postérieur à l’ancêtre commun à l’Homme et à la dorade (6), ce dernier étant plus récent que celui commun à L’Homme et à la drosophile (2).