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Variation et sélection

Biologie IGCSE · Sujet 18

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7:35

Variation et sélection

En l'an mille huit cents, presque toutes les papillons de nuit péporisés en Angleterre étaient clairs. Vingt-cinq ans plus tard, dans les villes fumantes, presque toutes étaient noires. Aucun papillon…

Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés

18.1

Variation

Programme
Fondamental Supplémentaire
1 Décrire la variation comme des différences entre des individus de la même espèce
2 Énoncer que la variation continue donne lieu à une gamme de phénotypes entre deux extrêmes ; les exemples incluent la longueur corporelle et la masse corporelle
3 Énoncer que la variation discontinue donne lieu à un nombre limité de phénotypes sans intermédiaires ; les exemples incluent les groupes sanguins ABO, la forme des graines chez les pois et la couleur des graines chez les pois
4 Indiquer que la variation discontinue est généralement causée uniquement par les gènes et que la variation continue est causée à la fois par les gènes et l'environnement
5 Investiger et décrire des exemples de variation continue et discontinue
6 Décrire la mutation comme un changement génétique 9 Décrire la mutation génique comme un changement aléatoire dans la séquence de bases de l'ADN
7 Affirmer que la mutation est le moyen par lequel de nouveaux allèles sont formés 10 Affirmer que la mutation, la méiose, l'accouplement aléatoire et la fécondation aléatoire sont des sources de variation génétique chez les populations
8 Affirmer que les radiations ionisantes et certains produits chimiques augmentent le taux de mutation

Source : Programme Cambridge International

Une grande foule de personnes
Les personnes présentent une grande variabilité de nombreux caractères hérités.

Variation 变异 signifie les différences entre les individus d'une même espèce 物种. Il existe deux types :

  • variation continue 连续变异 — une gamme fluide de phénotypes 表现型 entre deux extrêmes (par exemple la taille corporelle et le poids corporel).
  • variation discontinue 不连续变异 — quelques phénotypes distincts sans rien entre eux (par exemple les groupes sanguins ABO 血型, ou la forme des graines chez les pois).

La variation discontinue est généralement causée uniquement par les gènes 基因. La variation continue est causée par à la fois les gènes 基因 et l'environnement 环境 — par exemple, votre taille dépend de vos gènes ainsi que de votre alimentation.

Deux graphiques : variation continue sous forme de courbe en cloche fluide de tailles, et variation discontinue sous forme de quatre barres séparées pour les groupes sanguins O, A, B et AB
La variation continue est une gamme fluide ; la variation discontinue tombe dans des groupes séparés

Mutation

Une mutation 突变 est un changement génétique. Les mutations sont le moyen par lequel de nouveaux allèles 等位基因 sont créés, elles constituent donc la source originale de toute variation. (Supplément) Une mutation génique 基因突变 est un changement aléatoire dans la séquence de bases 碱基序列 de l'ADN.

Un changement dans les bases de l'ADN crée un nouvel allèle
Une mutation modifie les bases de l'ADN, créant un nouvel allèle

Le rayonnement ionisant 电离辐射 (tel que les rayons X) et certains produits chimiques augmentent le taux 速率 de mutation. (Supplément) D'autres sources de variation génétique sont la méiose 减数分裂, l'accouplement aléatoire et la fécondation aléatoire.

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Laboratoire sur la variation

Classifiez les exemples de variation selon le motif et la cause.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
variation/ˌveərɪˈeɪʃn/ 变异 biàn yì
species/ˈspiːsiːz/ 物种 wù zhǒng
continuous variation/kənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/ 连续变异 lián xù biàn yì
phenotypes/ˈfenətaɪps/ 表现型 biǎo xiàn xíng
discontinuous variation/dɪskənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/ 不连续变异 bù lián xù biàn yì
ABO blood groups/ˌeɪ biː ˈəʊ blʌd ɡruːps/ 血型 xuè xíng
genes/dʒiːnz/ 基因 jī yīn
environment/enˈvaɪrənmənt/ 环境 huán jìng
mutation/mjuːˈteɪʃn/ 突变 tū biàn
alleles/əˈliːlz/ 等位基因 děng wèi jī yīn
gene mutation/dʒiːn mjuːˈteɪʃn/ 基因突变 jī yīn tū biàn
base sequence/beɪs ˈsiːkwəns/ 碱基序列 jiǎn jī xù liè
ionising radiation/ˈaɪənaɪzɪŋ ˌreɪdɪˈeɪʃn/ 电离辐射 diàn lí fú shè
rate/reɪt/ 速率 sù lǜ
meiosis/meɪˈəʊsɪs/ 减数分裂 jiǎn shù fēn liè
fertilisation/ˌfɜːtɪlaɪˈzeɪʃn/ 受精 shòu jīng
adaptive feature/əˈdæptɪv ˈfiːtʃə/ 适应特征 shì yìng tè zhēng
inherited/ɪnˈherɪtɪd/ 遗传 yí chuán
18.2

Caractères adaptatifs

Programme
Fondamental Supplémentaire
1 Décrire une caractéristique adaptative comme une caractéristique héritée qui aide un organisme à survivre et à se reproduire dans son environnement
2 Interpréter des images ou d'autres informations sur une espèce pour décrire ses caractéristiques adaptatives
3 Expliquer les caractéristiques adaptatives des hydrophytes et des xérophytes en relation avec leurs environnements

Source : Programme Cambridge International

Un caractère adaptatif 适应特征 est un caractère hérité 遗传 qui aide un organisme à survivre 生存 et à se reproduire 生殖 dans son environnement.

Un chameau debout sur un sol désertique nu avec des dunes de sable et des montagnes en arrière-plan
Un chameau est adapté à la vie désertique : il stocke la graisse dans ses bosses et peut survivre longtemps sans eau

(Supplément)

  • hydrophytes 水生植物 (plantes aquatiques) possèdent des caractéristiques telles que des espaces aériens pour les aider à flotter, et des stomates situés sur la surface supérieure de la feuille.
  • xérophytes 旱生植物 (plantes désertiques) possèdent des caractéristiques telles qu'une cuticule épaisse et cireuse, peu de petits stomates, et la capacité de stocker l'eau — le tout pour réduire la perte d'eau.
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La sélection façonne les adaptations

Sur un arbre sombre et souillé, les papillons mieux camouflés survivent et se reproduisent, donc la population change — les caractères adaptatifs apparaissent par sélection naturelle.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
hydrophytes/ˈhaɪdrəfaɪts/ 水生植物 shuǐ shēng zhí wù
xerophytes/ˈzɪərəfaɪts/ 旱生植物 hàn shēng zhí wù
18.3

Sélection naturelle

Programme
Fondamental Supplémentaire
1 Décrire la sélection naturelle en se référant à : (a) la variation génétique au sein des populations (b) la production de nombreux descendants (c) la lutte pour la survie, y compris la concurrence pour les ressources (d) une plus grande chance de reproduction pour les individus mieux adaptés à l'environnement que les autres (e) ces individus transmettent leurs allèles à la génération suivante 4 Décrire l'adaptation comme le processus, résultant de la sélection naturelle, par lequel les populations deviennent mieux adaptées à leur environnement au fil de nombreuses générations
5 Décrire le développement de souches de bactéries résistantes aux antibiotiques comme exemple de sélection naturelle
2 Décrire la sélection dirigée en se référant à : (a) la sélection par les humains d'individus présentant des caractéristiques désirables (b) le croisement de ces individus pour produire la génération suivante (c) la sélection des descendants montrant les caractéristiques désirables
3 Esquisser comment la sélection dirigée par sélection artificielle est réalisée sur de nombreuses générations pour améliorer les cultures et les animaux domestiques et appliquer cela à des contextes donnés 6 Esquisser les différences entre la sélection naturelle et artificielle

Source : Programme Cambridge International

Sélection naturelle : le papillon de nuit Geometer

La sélection naturelle 自然选择 explique comment une espèce devient mieux adaptée à son environnement :

  1. il existe une variation génétique dans une population (causée par la mutation).
  2. les organismes produisent beaucoup de descendants 后代 — plus qu'il n'y en a qui puissent survivre.
  3. il y a une lutte pour la survie, avec une compétition 竞争 pour des ressources 资源 comme la nourriture et l'espace.
  4. les individus qui sont mieux adaptés 适应 ont plus de chances de survivre et de se reproduire.
  5. ils transmettent leurs allèles, de sorte que les allèles utiles deviennent plus fréquents dans la génération suivante.
Organigramme de la sélection naturelle : variation dans la population, plus de descendants qu'il n'y en a qui puissent survivre, une lutte et une compétition, les mieux adaptés survivent et se reproduisent, et leurs allèles sont transmis
La sélection naturelle : les mieux adaptés survivent, se reproduisent et transmettent leurs allèles
Photographie d'un papillon de nuit noir, presque noir, reposant avec ses ailes déployées à plat contre une surface tissée claire
La forme foncée (mélanique) du papillon de nuit — la forme favorisée sur l'écorce noircie par la suie

(Supplément) Sur de nombreuses générations, cela rend la population mieux adaptée à son environnement ; ce processus s'appelle l'adaptation. Un exemple clair est les bactéries 细菌 résistantes aux antibiotiques 抗生素 : quelques bactéries portent un allèle résistant 耐药 et survivent à l'antibiotique, puis se multiplient, jusqu'à ce que toute la population soit résistante.

Exemple résolu. Une espèce de papillon nocturne est majoritairement claire. La suie noircit les troncs d'arbres sur lesquels reposent les papillons, et en quelques décennies, la plupart des papillons sont sombres. Expliquez par sélection naturelle. La variation 变异 existe déjà : quelques papillons sombres existent au hasard, causés par une mutation 突变. Sur l'écorce souillée, les papillons sombres sont mieux camouflés, donc les oiseaux en mangent moins et ils ont plus de chances de survivre. Les survivants se reproduisent et transmettent l'allèle pour la couleur sombre à leur descendance, de sorte qu'il devient de plus en plus fréquent à chaque génération jusqu'à ce que la plupart des papillons soient sombres. Suivez la chaîne : variation, survie, reproduction, l'allèle devient plus fréquent. Les papillons ne se sont pas assombris intentionnellement pour se cacher - les sombres ont simplement survécu plus souvent.

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Sélection naturelle

Les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent et transmettent leurs gènes — donc la population change au fil du temps.

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Sélection naturelle

Faire évoluer les générations : les oiseaux mangent les papillons qui se démarquent, donc ceux qui sont bien camouflés survivent et se reproduisent — la population s'adapte à la forêt.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
survive/səˈvaɪv/ 生存 shēng cún
reproduce/rɪprəˈdjuːs/ 生殖 shēng zhí
natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/ 自然选择 zì rán xuǎn zé
many offspring/ˈmeni ˈɒfsprɪŋ/ 后代 hòu dài
competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ 竞争 jìng zhēng
resources/rɪˈzɔːsɪz/ 资源 zī yuán
adapted/əˈdæptɪd/ 适应 shì yìng
antibiotic/ˌæntɪbaɪˈɒtɪk/ 抗生素 kàng shēng sù
bacteria/bækˈtɪərɪə/ 细菌 xì jūn
resistant/rɪˈzɪstənt/ 耐药 nài yào
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18.3

Sélection artificielle

Dans la sélection artificielle 选择育种 (également appelée sélection dirigée 人工选择), les humains choisissent quels organismes se reproduisent :

  1. choisissez les individus qui possèdent les caractéristiques souhaitées.
  2. croisez-les pour produire la génération suivante.
  3. choisissez les descendants qui présentent ces caractéristiques, et répétez sur de nombreuses générations.
Diagramme de flux de la sélection artificielle : choisir des parents avec la caractéristique souhaitée, les faire se reproduire, choisir les meilleurs descendants, et répéter sur de nombreuses générations pour obtenir une culture ou un animal amélioré
Dans l'élevage sélectif, les humains choisissent quels organismes se reproduisent, sur de nombreuses générations

Cela est utilisé pour améliorer les cultures 农作物 (par exemple un rendement plus élevé) et les animaux d'élevage (par exemple des vaches produisant plus de lait).

(Supplément) La différence clé : dans la sélection naturelle, c'est l'environnement qui décide quels individus survivent ; dans la sélection artificielle, ce sont les humains qui décident.

Un troupeau de vaches laitières noir et blanc dans une étable, toutes de la même race
Vaches laitières : générations de sélection artificielle pour le rendement laitier
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Sélection dirigée

Les humains choisissent quels organismes se reproduisent, afin de développer une caractéristique utile sur de nombreuses générations.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
selective breeding/sɪˈlektɪv ˈbriːdɪŋ/ 选择育种 xuǎn zé yù zhǒng
artificial selection/ˌɑːtɪˈfɪʃl sɪˈlekʃn/ 人工选择 rén gōng xuǎn zé
crops/krɒps/ 农作物 nóng zuò wù
18.3

Conseils d'examen

  • Variation continue = une gamme (gènes + environnement) ; discontinue = groupes séparés (gènes uniquement).
  • La mutation crée de nouveaux allèles — source de toute la variation. Le rayonnement et certains produits chimiques augmentent le taux de mutation.
  • Sélection naturelle : variation → trop de descendants → lutte et concurrence → les mieux adaptés survivent et se reproduisent → ils transmettent leurs allèles.
  • La résistance aux antibiotiques chez les bactéries est la sélection naturelle en action.
  • Sélection artificielle (sélection dirigée) : les humains choisissent les parents ; dans la sélection naturelle, c'est l'environnement qui « choisit ».

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