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Activité 1 « Relations de parenté entre êtres vivants » Thème 2 : LE VIVANT ET

Activité 1 « Relations de parenté entre êtres vivants » Thème 2 : LE VIVANT ET SON EVOLUTION : MÉCANISMES DE L’ÉVOLUTION DU VIVANT Introduction : L’existence des fossiles nous montre que l’histoire de la vie sur Terre est marquée par le renouvellement permanent des espèces les unes à partir des autres au cours du temps. C’est ce que l’on appelle l’évolution des espèces. Problème : Comment se renouvellent les espèces ? I) Toutes les espèces de la Terre ont une origine commune « Dans des groupes entiers d’êtres vivants, des organisations très variées sont construites sur le même modèle… … je serai donc disposé à affirmer que tous les animaux et toutes les plantes descendent d’un prototype unique ». D’après Charles Darwin, L’origine des espèces, 1859. Charles Darwin LA SITUATION : En 1859, Charles Darwin observe que tous les êtres vivants de la Terre possèdent des caractères en commun, ce qui signifie pour lui, que toutes les espèces vivantes actuelles ou fossiles ont une origine commune car ces caractères qu’ils ont en commun ont été hérités d’un même ancêtre commun. Paul, élève en classe de troisième, est surpris du contenu de cette théorie : s’il est convaincu que toutes les espèces animales possèdent des caractères communs et ont donc bien une origine commune, il n’est pas du tout certain que ce soit le cas entre les animaux et les végétaux. A l’aide du tableau et du matériel à disposition, trouvez des arguments qui confirment l’origine commune de toutes les espèces vivantes. Sur un support numérique (« word »), rédigez un texte simple et argumenté pour convaincre Paul que l’ensemble des espèces vivantes ont bien une origine commune. Ce texte sera accompagné de 2 photos légendées correspondant aux 2 observations microscopiques (voir aide à la résolution). CONSIGNE : Matériel à disposition : Matériel biologique Matériel pour observation microscopique - Oignon rouge - cellules buccales humaines - Microscope - Lame - Lamelle - Pince fine AIDES TECHNIQUES : PROTOCOLE PRÉPARATION MICROSCOPIQUE ET OBSERVATION AU MICROSCOPE ÉTAPE 1 : PRÉPARATION MICROSCOPIQUE : o Prélever un fragment d’épiderme d’oignon transparent et le déposer sur un des 2 côtés de la lame. Placer une goutte d’eau par-dessus puis recouvrir d’une lamelle. o Gratter ensuite légèrement l’intérieur de la joue à l’aide d’un cure-dent puis étaler ce frottis (cellules buccales) de l’autre côté de la lame de verre. Recouvrir d’une lamelle. o Vérifier l’absence de bulle d’air, absorber l’excès d’eau si nécessaire à l’aide d’un papier absorbant. o Placer la préparation microscopique sur la platine du microscope. ÉTAPE 2 : OBSERVATION MICROSCOPIQUE : o Brancher le microscope et l’allumer. Descendre la platine au maximum, centrer la préparation microscopique au niveau du trou de la platine. Placer le petit objectif (rouge). o Remonter la platine à l’aide de la vis macrométrique en observant par l’oculaire jusqu’à obtenir une image nette. o Déplacer la préparation (manuellement ou à l’aide des vis de centrage) afin de centrer sur les cellules. o Changer d’objectif et recommencer. AIDE A LA RÉSOLUTION 1) Réaliser une préparation microscopique d’épiderme d’oignon rouge et de cellules buccales humaines puis observer au microscope (voir aides techniques ci-dessous). 2) Comparer les deux observations, dégager un caractère commun présent chez ces 2 espèces. 3) Prendre une photo de chaque observation. 4) Relever dans le tableau de caractères les caractères communs à toutes les espèces vivantes. 5) Rédiger un petit texte à l’intention de Paul résumant les arguments en faveur d’une origine commune à toutes les espèces vivantes. Nombre de chromosomes Support de l’information génétique Organisation en cellule(s) Reproduction sexuée Levure (champignon) 32 ADN Oui Oui Homme 46 ADN Oui Oui Fougère 100 ADN Oui Oui Paramécie 400 ADN Oui Oui Bactérie 1 ADN Oui Non Basalte (roche volcanique) 0 AUCUN Non Non Tableau (matrice) de caractères de différents êtres vivants et d’une roche Observation microscopique d’une cellule buccale humaine (grossissement : X 400 ) Observation microscopique de cellule d’oignon (grossissement : X 400) Arguments tirés des observations microscopiques Tous les êtres vivants possèdent …… ou...............qui contienne(nt) un ou des chromosomes et ont comme support de l´information génétique de ……. • L´épiderme d´oignon est constitué de cellules tout comme la paroi buccale Humaine. • Ces cellules ont la même organisation: membrane, cytoplasme etc… Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou de plusieurs cellules et tous possèdent de l’ADN comme support de leur information génétique. Ces deux caractéristiques fondamentales indiquent une origine commune et donc un lien de parenté à tous les êtres vivants de la Terre. Activité 2 : Mise en évidence des liens de parenté par un arbre d’évolution II) Un arbre d’évolution traduit la parenté entre les espèces. SITUATION : Les scientifiques établissent des relations de parenté entre 2 espèces en comparant les caractères qu’ils ont en commun. L’observation des mêmes caractères présents chez 2 espèces différentes suggère en effet un lien de parenté entre elles. En effet cela signifie que ces caractères ont été hérités d’un ancêtre commun. On considère que plus le nombre de caractères en commun entre 2 espèces est élevé et plus la parenté est forte entre ces 2 espèces. Cela signifie également que l’ancêtre commun dont elles sont issues a vécu dans un passé proche. Ces relations de parenté sont représentées dans un arbre de parenté. CONSIGNE : Établir l’arbre de parenté des espèces de vertébrés proposées à l’aide du logiciel « phylogène ». Production attendue : l’arbre renseigné c’est à dire avec un titre et l’apparition des caractères. Logiciel phylogène avec collection « Vertébrés Lycée » Première étape : Sélectionner les espèces animales et les caractères étudiés.  Sélectionner une collection - Cliquer sur Vertébrés - Lycée - OK.  Cliquer sur Construire puis sélectionner en bas les animaux suivants : Chimpanzé Crocodile Grenouille Homme Kangourou Lamproie Manchot Thon  Cliquer dans l’ordre, sur les caractères suivants : Mâchoires Poumons fonctionnels Ongles/Griffes/Sabots Fenêtre mandibulaire Allaitement Pouce opposable. Deuxième étape : Identifier la présence ou non de ces caractères chez les espèces étudiées.  Compléter le tableau en indiquant si le caractère est présent ou absent. AIDE : Il faut cliquer sur chaque case vide pour avoir une information.  Cliquer sur Vérifier, puis cliquer (dans la bande horizontale de menu) sur ÉTABLIR DES PARENTÉS Troisième étape : Regrouper ensemble les espèces possédant les mêmes caractères.  Cliquer successivement sur chacun des animaux du tableau puis sur l’onglet pour faire apparaitre l’arbre de parenté.  Cliquer sur le 1er caractère du tableau et relier entre eux les animaux ayant ce caractère en commun.  Faites de même pour les autres caractères du tableau.  Une fois que l’arbre d’évolution est terminé, recopier le au verso de la feuille puis le compléter en placant l’apparition des caractères par une flèche légendée horizontale pour chaque apparition de caractère. RÉSULTATS : Représentation de l’arbre d’évolution avec l’apparition des caractères. LES PRIMATES • LES PRIMATES forment un groupe de mammifères, caractérisés par une vie en général arboricole, des ongles aux doigts et orteils, la préhension par opposition du pouce, une prédominance de la vision (binoculaire) sur l'olfaction. On aime y ajouter un cerveau plus développé que chez les autres mammifères, mais cela ne s'applique qu'aux hominoïdes (primates sans queue), et tient la comparaison avec les dauphins. • On estime que les premiers primates sont apparus il y a 58 millions d'années, dans une période pas très éloignée de la disparition des dinosaures. Le plus ancien fossile connu est Altiatlasius, identifié uniquement par une douzaine de dents (c'est le seul élément du squelette qui ait résisté au temps !). Ce petit mammifère du continent africain (Maroc) devait peser environs 120 grammes. Il y a 55 millions d'années, les primates commencent à se répandre et à se diversifier sur les terres. Activité 3 « Les mécanismes de l’évolution des espèces » CONSIGNE : A l’aide des documents et matériel à disposition :  Décrire la théorie de la sélection naturelle émise au XIXème siècle par Darwin pour expliquer l’augmentation de la longueur du cou de la Girafe.  Puis montrer en quoi les connaissances actuelles de génétique confirment cette théorie. Rédiger un texte argumenté (5 – 10 lignes) III Les mécanismes de l’évolution des espèces A) La sélection naturelle et l’apparition de nouveaux caractères LA SITUATION : LE COU DE LA GIRAFE Lors d’une visite dans la "Grande galerie de l'évolution du Muséum national d'histoire naturelle" de Paris, Jean et Lucille ont pu constater que dans le passé, les fossiles de girafes avaient un cou bien plus court que les girafes actuelles. Ils ne comprennent pas comment, chez cette espèce, la longueur du cou a pu augmenter au cours du temps. Girafe à cou court (fossile) Girafe à cou long (actuelle) RESSOURCES À DISPOSITION  Document 1 : théorie de Darwin (1859)  Document 2 : Mutations dans la mouche du vinaigre  Loupe binoculaire avec lames de Drosophiles « normal » et « ailes vestigiales » DOCUMENT 1 : la théorie de la sélection naturelle de Darwin " Toutes les girafes possèdent les caractères spécifiques uploads/Philosophie/ chapitre-4-evolution-du-vivant-eleve-8204.pdf