Sélection naturelle

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.1.A : Décrire les causes de la sélection naturelle.

• 7.1.A.1 La sélection naturelle est un mécanisme majeur de l'évolution.
• 7.1.A.2 Selon la théorie de Darwin sur la sélection naturelle, la compétition pour des ressources limitées entraîne une survie inégale. Les individus possédant des phénotypes plus favorables ont plus de chances de survivre et de produire davantage de descendants, transmettant ainsi ces traits avantageux aux générations suivantes.

Objectif d'apprentissage 7.1.B : Expliquer comment la sélection naturelle affecte les populations.

• 7.1.B.1 La fitness évolutive se mesure par le succès reproductif.
• 7.1.B.2 Les environnements biotiques et abiotiques peuvent fluctuer, affectant le rythme et la direction de l'évolution. Différentes variations génétiques peuvent être sélectionnées à chaque génération.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.2.A : Décrire l'importance de la variation phénotypique dans une population.

• 7.2.A.1 La sélection naturelle agit sur les variations phénotypiques des populations.
• 7.2.A.2 Les environnements changent et exercent des pressions sélectives sur les populations.
  • Exemples illustratifs pour 7.2.A.2 : Temps de floraison en relation avec le changement climatique mondial
• 7.2.A.3 Certaines variations phénotypiques peuvent augmenter ou diminuer la fitness d'un organisme dans des environnements particuliers.
  • Exemples illustratifs pour 7.2.A.3 : Anémie falciforme ; Résistance au DDT chez les insectes

Objectif d'apprentissage 7.2.B : Expliquer comment la variation moléculaire au sein des cellules est liée à la fitness d'un organisme.

• 7.2.B.1 La variation du nombre et des types de molécules au sein des cellules peut conférer aux populations une plus grande capacité de survie et de reproduction dans différents environnements.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.3.A : Expliquer comment les humains peuvent influencer la diversité au sein d'une population.

• 7.3.A.1 Par la sélection artificielle, les humains affectent la variation chez d'autres espèces.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.4.A : Expliquer comment les occurrences aléatoires affectent la composition génétique d'une population.

• 7.4.A.1 L'évolution est également pilotée par des occurrences aléatoires.
  • i. La mutation est un processus aléatoire qui ajoute de nouvelles variations génétiques à une population.
  • ii. La dérive génétique est un changement dans les fréquences alléliques attribuable à un processus non sélectif se produisant dans de petites populations.
  • iii. L'effet de goulot d'étranglement est un type de dérive génétique qui se produit lorsque la taille d'une population est réduite à un petit nombre d'individus pendant au moins une génération.
  • iv. L'effet fondateur est un type de dérive génétique qui se produit lorsqu'une population est séparée des autres membres de la population. La fréquence des gènes et des traits évoluera en fonction des gènes présents dans cette nouvelle population fondatrice.
  • v. La migration peut entraîner un flux de gènes (l'ajout ou la suppression d'allèles dans une population).

Objectif d'apprentissage 7.4.B : Décrire le rôle des processus aléatoires dans l'évolution de populations spécifiques.

• 7.4.B.1 Les processus aléatoires peuvent entraîner des changements dans les fréquences alléliques d'une population.
  • i. Les mutations résultent en une variation génétique, ce qui fournit des phénotypes sur lesquels agit la sélection naturelle.
  • ii. La dérive génétique peut permettre à une petite population de diverger d'autres populations de la même espèce.
  • iii. Le flux de gènes entre deux populations empêche leur divergence en espèces distinctes.

Objectif d'apprentissage 7.4.C : Décrire le changement dans la composition génétique d'une population au fil du temps.

• 7.4.C.1 Les changements dans les fréquences alléliques constituent une preuve de l'occurrence de l'évolution dans une population.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.5.A : Décrire les conditions sous lesquelles les fréquences alléliques et génotypiques changeront dans les populations.

• 7.5.A.1 L'équilibre de Hardy-Weinberg est un modèle servant à décrire et prédire les fréquences alléliques dans une population non évolutive. Les conditions pour qu'une population ou un allèle soit en équilibre de Hardy-Weinberg sont :
  • i. Une grande taille de population
  • ii. Aucune migration
  • iii. Pas de nouvelles mutations
  • iv. Mating aléatoire
  • v. Pas de sélection naturelle

Ces conditions ne sont jamais toutes réunies, mais elles constituent une hypothèse nulle précieuse.

• 7.5.A.2 Les fréquences alléliques dans une population non évolutive peuvent être calculées à partir des fréquences génotypiques.
  • Équation : Équation de Hardy–Weinberg— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, où : $p$ = fréquence de l'allèle 1 dans la population ; $q$ = fréquence de l'allèle 2 dans la population
  • Exemples illustratifs pour 7.5.A.2 : Analyse graphique des fréquences alléliques dans une population

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.6.A : Décrire les types de données qui apportent des preuves de l'évolution.

• 7.6.A.1 L'évolution est soutenue par des preuves scientifiques provenant de nombreuses disciplines (données géographiques, géologiques, physiques, biochimiques et mathématiques).

Objectif d'apprentissage 7.6.B : Expliquer comment les données morphologiques, biochimiques et géologiques apportent des preuves que les organismes ont changé au fil du temps.

• 7.6.B.1 Les preuves moléculaires, morphologiques et génétiques issues d'organismes actuels et éteints contribuent à notre compréhension de l'évolution.
  • i. Les fossiles peuvent être datés par diverses méthodes. Celles-ci incluent 1) l'âge des roches où un fossile est trouvé ; 2) le taux de désintégration des isotopes y compris le carbone-14 ; et 3) les données géographiques.
  • ii. Les homologies morphologiques, y compris les structures vestigiales, apportent des preuves d'un ancêtre commun.
• 7.6.B.2 La comparaison des séquences de nucléotides d'ADN et des séquences d'acides aminés des protéines apporte des preuves de l'évolution et d'un ancêtre commun.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.7.A : Décrire les preuves structurales et fonctionnelles aux niveaux cellulaires et moléculaires qui attestent de l'ancêtre commun de tous les eucaryotes.

• 7.7.A.1 Les preuves structurales et fonctionnelles indiquent l'ancêtre commun de tous les eucaryotes. Ces preuves comprennent :
  • i. Organites limités par une membrane
  • ii. Chromosomes linéaires
  • iii. Gènes contenant des introns

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.8.A : Expliquer comment l'évolution est un processus en cours chez tous les êtres vivants.

• 7.8.A.1 Toutes les espèces ont évolué et continuent d'évoluer. Exemples :
  • i. Changements génomiques au fil du temps
  • ii. Changement continu dans le registre fossile
  • iii. Évolution de la résistance aux antibiotiques, pesticides, herbicides ou médicaments de chimiothérapie
  • iv. Pathogènes évoluant et provoquant des maladies émergentes

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.9.A : Décrire les types de preuves qui peuvent être utilisées pour inférer une relation évolutive.

• 7.9.A.1 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes montrent des relations évolutives hypothétiques entre des lignées qui peuvent être testées.
• 7.9.A.2 Les arbres phylogénétiques montrent la quantité de changement au fil du temps calibrée par des fossiles ou une horloge moléculaire, tandis que les cladogrammes ne montrent pas d'échelle temporelle ni de différence évolutive entre les groupes.
• 7.9.A.3 Les caractères acquis ou perdus pendant l'évolution peuvent être utilisés pour construire des arbres phylogénétiques et des cladogrammes. Le groupe externe représente la lignée la moins étroitement apparentée au reste des organismes dans l'arbre phylogénétique ou le cladogramme.
  • i. Les caractères dérivés partagés peuvent être présents dans plus d'une lignée et indiquer un ancêtre commun. Ils sont informatifs pour la construction d'arbres phylogénétiques et de cladogrammes.
  • ii. Les données moléculaires fournissent généralement des preuves plus précises et fiables que les caractères morphologiques dans la construction d'arbres phylogénétiques ou de cladogrammes.

Objectif d'apprentissage 7.9.B : Expliquer comment les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être utilisés pour inférer une parenté évolutive.

• 7.9.B.1 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être utilisés pour illustrer la spéciation qui s'est produite. Les nœuds d'un arbre représentent l'ancêtre commun le plus récent de deux groupes ou lignées quelconques.
• 7.9.B.2 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être construits à partir de similitudes morphologiques d'espèces vivantes ou fossiles et de similitudes de séquences d'ADN et de protéines.
• 7.9.B.3 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes représentent des hypothèses qui sont constamment révisées sur la base des preuves.

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.10.A : Décrire les conditions sous lesquelles de nouvelles espèces peuvent émerger.

• 7.10.A.1 La spéciation se produit lorsque deux populations deviennent isolées reproductivement l'une de l'autre.
• 7.10.A.2 Le concept biologique d'espèce fournit une définition couramment utilisée d'une espèce pour les organismes sexuellement reproduisants. Il stipule qu'une espèce peut être définie comme un groupe capable de s'accoupler et d'échanger des informations génétiques pour produire une descendance viable et fertile.

Objectif d'apprentissage 7.10.B : Décrire le rythme de l'évolution et de la spéciation sous différentes conditions écologiques.

• 7.10.B.1 L'équilibre ponctué est un modèle où l'évolution se produit rapidement après une longue période de stase. Le gradualisme est un modèle où l'évolution se produit lentement sur des centaines de milliers ou des millions d'années.
• 7.10.B.2 L'évolution divergente se produit lorsque l'adaptation à de nouveaux habitats entraîne une diversification phénotypique. Les taux de spéciation peuvent être particulièrement rapides lors de périodes de radiation adaptative alors que de nouveaux habitats deviennent disponibles.
• 7.10.B.3 L'évolution convergente se produit lorsque des pressions sélectives similaires entraînent des adaptations phénotypiques similaires dans différentes populations ou espèces.

Objectif d'apprentissage 7.10.C : Expliquer les processus et mécanismes qui entraînent la spéciation.

• 7.10.C.1 La spéciation sympatrique se produit dans des populations ayant un chevauchement géographique. La spéciation allopatrique se produit dans des populations isolées géographiquement.
• 7.10.C.2 Divers mécanismes pré-zygotes et post-zygotes peuvent maintenir l'isolement reproductif et empêcher le flux de gènes entre les populations.
• Exemples illustratifs pour 7.10.C : Drosophiles des Hawaï ; Anolis des Caraïbes ; Mouche de la pomme Rhagoletis

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 4 — Interactions des systèmes) : Les systèmes biologiques interagissent, et ces systèmes et leurs interactions présentent des propriétés complexes.

Objectif d'apprentissage 7.11.A : Expliquer comment la diversité génétique d'une espèce ou d'une population affecte sa capacité à résister aux pressions environnementales.

• 7.11.A.1 Le niveau de variation dans une population affecte la dynamique de celle-ci.
  • i. La capacité d'une population à répondre aux changements environnementaux est influencée par la diversité génétique. Les espèces et populations présentant peu de diversité génétique courent un risque de déclin ou d'extinction.
  • ii. Les populations génétiquement diverses sont plus résilientes face aux perturbations environnementales car elles ont plus de chances de contenir des individus capables de résister à la pression environnementale.
  • iii. Les allèles qui sont adaptatifs dans une condition environnementale donnée peuvent être délétères dans une autre en raison de pressions sélectives différentes.
  • Exemples illustratifs pour 7.11.A.1 : Condors de Californie ; Furets à pattes noires ; Perdrix des prairies ; Mildiou de la pomme de terre ; Rouille du maïs ; Diversité génétique et pressions sélectives ; Résistance aux antibiotiques chez les bactéries (tous les individus d'une population diverse ne sont pas sensibles à une épidémie)

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 4 — Interactions des systèmes) : Les systèmes biologiques interagissent, et ces systèmes et leurs interactions présentent des propriétés complexes.

Objectif d'apprentissage 7.12.A : Décrire les preuves scientifiques soutenant les modèles de l'origine de la vie sur Terre.

• 7.12.A.1 L'origine de la vie sur Terre est soutenue par des preuves scientifiques.
  • i. Les preuves géologiques renforcent les modèles de l'origine de la vie sur Terre.
  • ii. La Terre s'est formée il y a environ 4.6 milliards d'années (bya). L'environnement était trop hostile pour la vie jusqu'à environ 3.9 bya, et les plus anciennes preuves fossiles de la vie remontent à 3.5 bya. Pris ensemble, ces éléments fournissent une plage de dates plausible pour l'origine de la vie.
• 7.12.A.2 L'hypothèse du monde ARN propose que l'ARN aurait pu être le premier matériel génétique. Trois hypothèses sous-tendent ce modèle :
  • i. À un moment donné, la continuité génétique a été assurée par la réplication de l'ARN.
  • ii. L'appariement de bases est nécessaire à la réplication.
  • iii. Les protéines codées génétiquement n'étaient pas impliquées en tant que catalyseurs.