Relations de parenté entre ours polaire et grizzly

Merci !

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2016 | Académie : France métropolitaine

 

11

svtT_1609_07_00C

France métropolitaine • Septembre 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Relations de parenté entre l’ours polaire et le grizzly

L’ours polaire (Ursus maritimus) et le grizzly (Ursus arctos) sont classiquement vus comme deux espèces à part entière. Cependant des faits récents posent question.

À partir des informations des documents et de vos connaissances, argumentez l’une et l’autre des hypothèses suivantes :

le grizzly et l’ours polaire sont deux espèces différentes récemment séparées ;

le grizzly et l’ours polaire constituent deux populations d’une même espèce.

document 1 Tableau comparatif Ursus arctos (grizzly) et Ursus maritimus (ours polaire)

   

Ours

Ursus arctos

d’Amérique du Nord

(grizzly)

Ursus maritimus

(ours polaire)

Caractéristiques

Pelage

Brun

Blanc

Dimension

Tête et corps

1,7 à 2,8 m

1,8 à 3 m

Hauteur au garrot

0,9 à 1,5 m

1 à 1,6 m

Membres

Griffes non rétractiles longues

Doigts non palmés

Griffes non rétractiles courtes

Doigts partiellement palmés

Régime alimentaire

Omnivore

Carnivore

Milieu de vie

Forêt, zone côtière, montagne

Banquise

Période d’accouplement

Mai à juillet

Avril à juin

Hibernation

De décembre à mi-mars

Seules les femelles gestantes hibernent

D’après ac-nantes.fr

document 2 Des cas d’hybridation naturelle

Lors de recherches menées au Canada et au nord de l’Alaska, des ours présentant des caractéristiques mixtes des ours polaires et des grizzlys ont été observés. L’investigation génétique sur quatre de ces individus a montré :

un patrimoine génétique constitué à 50 % du génome de grizzly et à 50 % du génome d’ours polaire pour trois cas ;

un patrimoine génétique constitué à 75 % du génome d’ours polaire et à 25 % du génome de grizzly pour un cas.

document 3 Allèles partagés par les grizzlys, les ours polaires et les ours noirs pour les gènes dits SNP (A) et la famille de gènes SAP (B) [en nombre d’allèles]

L’ours noir d’Amérique du Nord sert ici d’extra-groupe.

svtT_1609_07_00C_01

D’après Webb Miller et al., PNAS, 2012

document 4 Répartition des populations des ours polaires et des grizzlys en Amérique du Nord

svtT_1609_07_00C_02

D’après hww.cwf-fcf.org

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le document 1, qui fait le point sur les différences morphologiques, anatomiques et écologiques entre l’ours polaire et le grizzly, permet d’argumenter en faveur de deux espèces différentes.

Le document 2 est en rapport avec le critère d’interfécondité, et permet d’argumenter en faveur de deux populations d’une même espèce.

Les documents 3 et 4 permettent de considérer l’histoire des ours dans une perspective évolutive et de conclure qu’il s’agit d’un cas de spéciation non achevée.

Mobiliser ses connaissances

La définition de l’espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés : critères phénotypiques, interfécondité, etc. Une espèce peut être considérée comme une population d’individus suffisamment isolée génétiquement des autres populations.

Corrigé

Corrigé

Introduction

Ours polaire et grizzly sont classiquement considérés comme deux espèces distinctes. Des faits récents conduisent à discuter cette distinction et à envisager qu’il puisse s’agir de deux populations d’une même espèce.

I. Arguments en faveur de l’appartenance à deux espèces

Le document 1 précise que les deux types d’ours occupent des niches écologiques très différentes : banquise pour l’ours polaire, forêts montagneuses pour le grizzly.

Ours polaire et grizzly présentent des différences morphologiques générales importantes : poids, taille, couleur du pelage.

D’autres différences morphologiques et biologiques sont adaptées à l’environnement : l’ours polaire possède une palmure faisant de lui un excellent nageur, des griffes non rétractiles permettant d’agripper la glace et une couleur blanche ; autant de caractères absents chez le grizzly.

Le régime alimentaire est lui aussi adapté à l’environnement : carnivore pour l’ours polaire (absence de toute végétation sur la banquise), omnivore pour le grizzly.

Les grizzlys ne pourraient vivre dans le milieu où vit l’ours polaire et inversement. Les deux types sont donc isolés géographiquement.

Il existe également une différence dans les périodes de reproduction, qui sont décalée dans le temps : d’avril à juin pour l’ours polaire et de mai à juillet pour le grizzly. Ce décalage a pour effet de diminuer les probabilités d’accouplement entre les deux types d’ours.

Bilan

Les populations d’une même espèce occupent une même niche écologique. Les populations d’ours polaires et de grizzlys occupent des niches écologiques très nettement différentes et présentent des caractéristiques morphologiques, d’alimentation et de comportement également très différentes.

Cela constitue un ensemble d’arguments sérieux en faveur de la séparation en deux espèces différentes.

Toutefois, l’espèce se définit par une population ou un ensemble de populations dont les individus peuvent se reproduire entre eux en engendrant une descendance viable et féconde dans les conditions naturelles. Deux espèces sont séparées par des barrières d’isolement reproductif. Le décalage dans les périodes de reproduction est une ébauche d’une telle barrière mais semble insuffisante pour exclure toute interfécondité.

II. Faits récents

La découverte d’ours présentant des caractères mixtes (document 2) permet d’envisager l’existence d’hybrides ours polaire-grizzly. Si ce sont des hybrides, ils ont reçu n chromosomes de l’ours polaire et n chromosomes du grizzly. L’analyse de leur patrimoine génétique (document 2) le confirme : ces ours possèdent bien 50 % de l’ADN de l’ours polaire et 50 % de l’ADN du grizzly.

Ours polaires et grizzlys peuvent donc avoir des descendants en commun ; ces derniers sont-ils, eux aussi, fertiles ?

L’ours qui possède 75 % du génome de l’ours polaire et 25 % du génome du grizzly est le produit d’un accouplement entre un hybride ours polaire-grizzly et un ours polaire. L’existence de cet hybride de deuxième génération est la preuve que les hybrides d’ours polaire et de grizzly sont viables et fertiles.

Ours polaire et grizzly ne sont donc pas séparés par une barrière d’isolement reproductif, ce qui conduit à penser qu’il s’agit de deux populations d’une même espèce et non de deux espèces distinctes.

III. Une spéciation non achevée

Le document 3 montre que, tant en ce qui concerne les allèles SNP que ceux de la famille de gènes SAP, les trois ours possèdent un grand nombre d’allèles communs (8 131 633 pour SNP et 13 213 pour SAP). Cela témoigne d’un patrimoine génétique commun important.

Chaque type d’ours possède des allèles qui lui sont propres, ce qui témoigne d’une évolution dans les trois lignées.

Mais, surtout, ce document montre que l’ours polaire a plus d’allèles communs avec le grizzly (3 690 663 pour SNP et 8 440 pour SAP) qu’avec l’ours noir (788 885 pour SNP et 1 155 pour SAP). De même, le grizzly a plus d’allèles en commun avec l’ours polaire qu’avec l’ours noir.

Cela signifie qu’ours polaires et grizzlys sont plus étroitement apparentés entre eux qu’avec l’ours noir : ils ont un ancêtre commun récent qui n’est pas celui de l’ours noir.

La phylogénie de ces trois ours peut être illustrée par la figure suivante.

 

svtT_1609_07_00C_03

Figure 1. Phylogénie des trois types d’ours

Le document 4 indique que les populations d’ours polaires et de grizzlys sont quasiment isolées géographiquement. On peut penser qu’il en a été de même dans le passé et que cela a pour point de départ une scission entre des populations de leur ancêtre commun.

Définition

La spéciation allopatrique concerne la formation d’espèces à partir de populations géographiquement isolées, conduisant à la diminution ou l’arrêt des échanges génétiques ainsi qu’à l’accumulation de différences aboutissant à la formation de sous-espèces, puis d’espèces.

Les conditions réunies favorisent donc un mécanisme de spéciation allopatrique, c’est-à-dire un phénomène de différenciation morphologique, anatomique et comportemental au cours du temps entre des populations n’ayant plus de contacts et évoluant dans des conditions sélectives différentes.

Cependant, la frange de territoire commune aux deux populations d’ours polaires et de grizzlys rend possible leur rencontre. L’existence d’hybrides fertiles prouve ainsi que le processus de spéciation n’est pas achevé.