biologie pour les Majors I

lire et analyser un arbre phylogénétique qui documente les relations évolutives

en termes scientifiques, l’histoire évolutive et la relation d’un organisme ou d’un groupe d’organismes est appelée phylogénie. La phylogénie décrit les relations d’un organisme, telles que les organismes à partir desquels il aurait évolué, à quelles espèces il est le plus étroitement lié, etc. Les relations phylogénétiques fournissent des informations sur l’ascendance partagée, mais pas nécessairement sur la façon dont les organismes sont similaires ou différents.,

Classification scientifique

figure 1. Seules quelques-unes des plus d’un million d’espèces d’insectes connues sont représentées dans cette collection de coléoptères., Les coléoptères sont un sous-groupe majeur d’insectes. Ils représentent environ 40% de toutes les espèces d’insectes et environ 25% de toutes les espèces d’organismes connues.

pourquoi les biologistes classent-ils les organismes? La raison principale est de donner un sens à l’incroyable diversité de la vie sur Terre. Les scientifiques ont identifié des millions d’espèces différentes d’organismes. Parmi les animaux, le groupe d’organismes le plus diversifié est les insectes. Plus d’un million d’espèces différentes d’insectes ont déjà été décrites. Estimé à neuf millions d’espèces d’insectes ont été identifiés., Une infime fraction des espèces d’insectes est représentée dans la collection de coléoptères à la Figure 1.

aussi divers que soient les insectes, il peut y avoir encore plus d’espèces de bactéries, un autre groupe important d’organismes. De toute évidence, il est nécessaire d’organiser l’immense diversité de la vie. La Classification permet aux scientifiques d’organiser et de mieux comprendre les similitudes et les différences fondamentales entre les organismes. Cette connaissance est nécessaire pour comprendre la diversité actuelle et l’histoire évolutive passée de la vie sur Terre.,

arbres phylogénétiques

Les scientifiques utilisent un outil appelé arbre phylogénétique pour montrer les voies évolutives et les connexions entre les organismes. Un arbre phylogénétique est un diagramme utilisé pour refléter les relations évolutives entre les organismes ou les groupes d’organismes. Les scientifiques considèrent les arbres phylogénétiques comme une hypothèse du passé évolutif car on ne peut pas revenir en arrière pour confirmer les relations proposées. En d’autres termes, un « arbre de vie” peut être construit pour illustrer le moment où différents organismes ont évolué et pour montrer les relations entre différents organismes (Figure 2).,

chaque groupe d’organismes a traversé son propre parcours évolutif, appelé sa phylogénie. Chaque organisme partage des liens de parenté avec les autres, et sur la base de preuves morphologiques et génétiques, les scientifiques tentent de cartographier les voies évolutives de toute vie sur Terre. De nombreux scientifiques construisent des arbres phylogénétiques pour illustrer les relations évolutives.

Structure des arbres phylogénétiques

Un arbre phylogénétique peut être lu comme une carte de l’histoire évolutive. De nombreux arbres phylogénétiques ont une seule lignée à la base représentant un ancêtre commun., Les scientifiques appellent ces arbres enracinés, ce qui signifie qu’il existe une seule lignée ancestrale (généralement tirée du bas ou de la gauche) à laquelle tous les organismes représentés dans le diagramme se rapportent. Notez dans l’arbre phylogénétique enraciné que les trois domaines-bactéries, archées et Eucarya—divergent d’un seul point et se ramifient. La petite branche que les plantes et les animaux (y compris les humains) occupent dans ce diagramme montre à quel point ces groupes sont récents et minuscules par rapport à d’autres organismes. Les arbres non racinés ne montrent pas d’ancêtre commun mais montrent des relations entre les espèces.,

la Figure 2. Ces deux arbres phylogénétiques montrent la relation entre les trois domaines de la vie—bactéries, archées et Eucarya—mais l’arbre enraciné (a) tente d’identifier quand diverses espèces ont divergé d’un ancêtre commun alors que l’arbre non enraciné (b) ne le fait pas. (crédit a: modification du travail par Eric Gaba)

Dans un arbre enraciné, la ramification indique des relations évolutives (Figure 3). Le point où une scission se produit, appelé point de branche, représente l’endroit où une seule lignée a évolué en une nouvelle lignée distincte., Une lignée qui a évolué tôt à partir de la racine et reste non ramifiée est appelée taxon basal. Lorsque deux lignées proviennent du même point de ramification, elles sont appelées taxons sœurs. Une branche avec plus de deux lignées est appelée polytomie et sert à illustrer où les scientifiques n’ont pas déterminé définitivement toutes les relations. Il est important de noter que bien que les taxons frères et la polytomie partagent un ancêtre, cela ne signifie pas que les groupes d’organismes se séparent ou ont évolué les uns des autres., Les organismes de deux taxons peuvent s’être séparés à un point de ramification spécifique, mais aucun des deux taxons n’a donné naissance à l’autre.

la Figure 3. La racine d’un arbre phylogénétique indique qu’une lignée ancestrale a donné naissance à tous les organismes de l’arbre. Un point de branche indique où deux lignées ont divergé. Une lignée qui a évolué tôt et reste non ramifiée est un taxon basal. Lorsque deux lignées proviennent du même point de ramification, ce sont des taxons frères. Une branche avec plus de deux lignées est une polytomie.,

Les diagrammes ci-dessus peuvent servir de voie pour comprendre l’histoire de l’évolution. La voie peut être tracée de l’origine de la vie à n’importe quelle espèce individuelle en naviguant à travers les branches évolutives entre les deux points. Aussi, en commençant par une seule espèce et en remontant vers le” tronc  » de l’arbre, on peut découvrir que les ancêtres des espèces, ainsi que les lignées partagent une ascendance commune. En outre, l’arbre peut être utilisé pour étudier des groupes entiers d’organismes.,

un autre point à mentionner sur la structure de l’arbre phylogénétique est que la rotation aux points de branchement ne change pas l’information. Par exemple, si un point de branche était pivoté et que l’ordre des taxons changeait, cela ne modifierait pas l’information car l’évolution de chaque taxon à partir du point de branche était indépendante de l’autre.

de nombreuses disciplines dans l’étude de la biologie contribuent à comprendre comment la vie passée et présente a évolué au fil du temps; ces disciplines contribuent ensemble à la construction, à la mise à jour et au maintien de « l’arbre de vie., »L’Information est utilisée pour organiser et classer les organismes en fonction des relations évolutives dans un domaine scientifique appelé systématique. Les données peuvent être recueillies à partir de fossiles, de l’étude de la structure des parties du corps ou des molécules utilisées par un organisme, et par l’analyse de l’ADN. En combinant des données provenant de nombreuses sources, les scientifiques peuvent mettre en place la phylogénie d’un organisme; puisque les arbres phylogénétiques sont des hypothèses, ils continueront à changer à mesure que de nouveaux types de vie sont découverts et de nouvelles informations sont apprises.,

Limitations des arbres phylogénétiques

Il peut être facile de supposer que les organismes plus étroitement apparentés se ressemblent plus, et bien que ce soit souvent le cas, ce n’est pas toujours vrai. Si deux lignées étroitement apparentées ont évolué dans un environnement significativement varié ou après l’évolution d’une nouvelle adaptation majeure, il est possible que les deux groupes semblent plus différents que d’autres groupes qui ne sont pas aussi étroitement liés., Par exemple, l’arbre phylogénétique de la Figure 4 montre que les lézards et les lapins ont tous deux des œufs amniotiques, alors que les grenouilles n’en ont pas; pourtant, les lézards et les grenouilles semblent plus similaires que les lézards et les lapins.

la Figure 4. Cet arbre phylogénétique de vertébrés en forme d’échelle est enraciné par un organisme qui n’avait pas de colonne vertébrale. À chaque point de branche, les organismes avec des caractères différents sont placés dans différents groupes en fonction des caractéristiques qu’ils partagent.,

un autre aspect des arbres phylogénétiques est que, sauf indication contraire, les branches ne tiennent pas compte de la durée, seulement de l’ordre évolutif. En d’autres termes, la longueur d’une branche ne signifie généralement pas plus de temps passé, ni une branche courte ne signifie moins de temps passé— sauf si spécifié sur le diagramme. Par exemple, dans la Figure 4, l’arbre n’indique pas combien de temps s’est écoulé entre l’évolution des œufs amniotiques et des cheveux. Ce que l’arbre n’spectacle est l’ordre dans lequel les choses ont eu lieu., Toujours en utilisant la Figure 4, l’arbre montre que le trait le plus ancien est la colonne vertébrale, suivie des mâchoires articulées, etc. Rappelez-vous que tout arbre phylogénétique fait partie du plus grand ensemble, et comme un vrai arbre, il ne pousse pas dans une seule direction après le développement d’une nouvelle branche.

donc, pour les organismes de la Figure 4, ce n’est pas parce qu’une colonne vertébrale a évolué que l’évolution des invertébrés a cessé, c’est seulement qu’une nouvelle branche s’est formée., En outre, les groupes qui ne sont pas étroitement liés, mais évoluent dans des conditions similaires, peuvent sembler plus phénotypiquement similaires les uns aux autres qu’à un parent proche.

le système de Classification taxonomique

la taxonomie (qui signifie littéralement « loi de l’arrangement”) est la science de la classification des organismes pour construire des systèmes de classification internationalement partagés avec chaque organisme placé dans des groupes de plus en plus inclusifs. Pensez à la façon dont une épicerie est organisée. Un grand espace est divisé en départements, tels que les produits, les produits laitiers et les viandes., Ensuite, chaque département se divise en allées, puis chaque allée en catégories et marques, puis enfin un seul produit. Cette organisation de catégories plus grandes à plus petites et plus spécifiques est appelée système hiérarchique.

le système de classification taxonomique (également appelé système linnéen d’après son inventeur, Carl Linnaeus, botaniste, zoologiste et médecin suédois) utilise un modèle hiérarchique. Le déplacement du point d’origine, les groupes deviennent plus spécifiques, jusqu’à ce qu’une branche se termine comme une seule espèce., Par exemple, après le début commun de toute vie, les scientifiques divisent les organismes en trois grandes catégories appelées domaine: les bactéries, les archées et les eucaryotes. Dans chaque domaine se trouve une deuxième catégorie appelée Royaume. Après les règnes, les catégories suivantes de spécificité croissante sont: phylum, classe, ordre, famille, genre et espèce (Figure 5).

la Figure 5. Le système de classification taxonomique utilise un modèle hiérarchique pour organiser les organismes vivants en catégories de plus en plus spécifiques., Le chien commun, Canis lupus familiaris, est une sous-espèce de Canis lupus, qui comprend également le loup et le dingo. (crédit « chien »: modification de l’œuvre par Janneke Vreugdenhil)

Le Royaume Animalia provient du domaine Eukarya. Pour le chien commun, les niveaux de classification seraient les suivants: Figure 5. Par conséquent, le nom complet d’un organisme a techniquement huit Termes. Pour le chien, c’est: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis et lupus. Notez que chaque nom est en majuscule, sauf pour les espèces, et que les noms de genre et d’espèce sont en italique., Les scientifiques se réfèrent généralement à un organisme uniquement par son genre et son espèce, qui est son nom scientifique en deux mots, dans ce qu’on appelle la nomenclature binomiale. Par conséquent, le nom scientifique du chien est Canis lupus. Le nom à chaque niveau est également appelé taxon. En d’autres termes, les chiens sont en ordre Carnivora. Carnivora est le nom du taxon au niveau de l’ordre; Canidés est le taxon au niveau de la famille, et ainsi de suite. Les organismes ont également un nom commun que les gens utilisent généralement, dans ce cas, chien. Notez que le chien est en outre une sous-espèce: le « familiaris » dans Canis lupus familiaris., Les sous-espèces sont des membres de la même espèce qui sont capables de s’accoupler et de reproduire une progéniture viable, mais elles sont considérées comme des sous-espèces distinctes en raison de l’isolement géographique ou comportemental ou d’autres facteurs.

la Figure 6 montre comment les niveaux évoluent vers la spécificité avec d’autres organismes. Remarquez comment le chien partage un domaine avec la plus grande diversité d’organismes, y compris les plantes et les papillons. À chaque sous-niveau, les organismes deviennent plus semblables parce qu’ils sont plus étroitement liés., Historiquement, les scientifiques classaient les organismes en utilisant des caractéristiques, mais à mesure que la technologie de l’ADN se développait, des phylogénies plus précises ont été déterminées.

Pratique de la Question

la Figure 6. À chaque sous-niveau du système de classification taxonomique, les organismes deviennent plus similaires. Les chiens et les loups sont la même espèce car ils peuvent se reproduire et produire une progéniture viable, mais ils sont suffisamment différents pour être classés comme différentes sous-espèces., (crédit « usine”: modification de la « berduchwal”/Flickr; crédit « insecte”: modification de travail par Jon Sullivan; crédit « poisson”: modification de travaux de Christian Mehlführer; crédit « lapin”: modification de travail par Aidan Wojtas; crédit « chat”: modification de travail par Jonathan Lidbeck; crédit « fox”: modification de travail par Kevin Bacher, NPS; crédit « chacal”: modification de travail par Thomas A., Hermann, NBII, USGS; crédit « wolf »: modification de L’œuvre de Robert Dewar; crédit” dog »: modification de l’œuvre de”digital_image_fan  » /Flickr)

À quels niveaux les chats et les chiens sont-ils considérés comme faisant partie du même groupe?

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les chats et les chiens font partie du même groupe à cinq niveaux: les deux font partie du domaine Eukarya, du Royaume Animalia, du phylum Chordata, de la classe Mammalia et de l’ordre Carnivora.,

des analyses génétiques récentes et d’autres avancées ont révélé que certaines classifications phylogénétiques antérieures ne correspondent pas au passé évolutif; par conséquent, des changements et des mises à jour doivent être effectués à mesure que de nouvelles découvertes se produisent. Rappelons que les arbres phylogénétiques sont des hypothèses et sont modifiés à mesure que les données deviennent disponibles., En outre, la classification s’est historiquement concentrée sur le regroupement des organismes principalement selon des caractéristiques communes et n’illustre pas nécessairement comment les différents groupes se rapportent les uns aux autres d’un point de vue évolutif. Par exemple, malgré le fait qu’un hippopotame qui ressemble à un cochon plus d’une baleine, l’hippopotame peut être vivant le plus proche de la baleine.

Vérifiez votre compréhension

répondez à la ou aux questions ci-dessous pour voir dans quelle mesure vous comprenez les sujets abordés dans la section précédente., Ce court quiz ne compte pas pour votre note dans la classe, et vous pouvez le reprendre un nombre illimité de fois.

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