La génétique et l'évolution

Comprendre le lien entre génétique et évolution

En Terminale, la génétique et l’évolution se lisent à deux échelles. À l’échelle de l’individu, on étudie l’ADN, les mutations, la transmission des allèles et la production de nouveaux phénotypes. À l’échelle des populations, on observe la variation des fréquences alléliques au cours du temps. Quand ces fréquences changent, il y a évolution.

Une population regroupe des individus de la même espèce qui vivent dans une même zone et peuvent se reproduire entre eux. Chaque population possède un patrimoine génétique collectif, appelé pool génétique. Il comprend l’ensemble des allèles présents chez les individus de cette population.

L’évolution ne signifie pas qu’un individu change pendant sa vie. Elle correspond à une modification héréditaire dans une population, génération après génération. Les mécanismes principaux sont les mutations, la sélection naturelle, la dérive génétique, les migrations et les recombinaisons liées à la reproduction sexuée.

Mutations, brassage génétique et diversité des individus

Les mutations créent de nouveaux allèles

Une mutation est une modification de la séquence de l’ADN. Elle peut toucher une cellule somatique, donc une cellule non reproductrice, ou une cellule germinale, à l’origine des gamètes. Seules les mutations présentes dans les cellules germinales peuvent être transmises à la descendance.

Une mutation peut être ponctuelle, avec une substitution, une insertion ou une délétion d’un nucléotide. Elle peut aussi concerner un fragment plus long d’ADN. Ses effets sont variables. Elle peut être neutre, défavorable ou avantageuse selon le milieu et selon le caractère qu’elle influence.

Une mutation crée un nouvel allèle d’un gène. Elle constitue donc la source première de la diversité génétique. Sans mutation, il n’y aurait pas de nouveaux allèles à transmettre, à trier ou à maintenir dans les populations.

La méiose et la fécondation brassent les allèles

Chez les espèces à reproduction sexuée, la méiose produit des gamètes haploïdes. Chaque gamète reçoit un seul chromosome de chaque paire. Deux brassages interviennent.

• Le brassage interchromosomique : les chromosomes d’origine maternelle et paternelle se répartissent au hasard dans les gamètes.
• Le brassage intrachromosomique : des échanges de fragments peuvent avoir lieu entre chromosomes homologues lors de la méiose.
• La fécondation : elle associe au hasard deux gamètes, ce qui crée une combinaison génétique nouvelle.

Ces mécanismes ne créent pas directement de nouveaux allèles. Ils produisent de nouvelles associations d’allèles. Ainsi, deux parents peuvent avoir des descendants génétiquement différents entre eux et différents de leurs parents.

Fréquences alléliques et équilibre théorique

Pour étudier l’évolution, on mesure souvent la fréquence d’un allèle dans une population. Cette fréquence correspond à la proportion de cet allèle parmi tous les allèles du même gène présents dans la population.

Pour un gène possédant deux allèles, notés A et a, on note souvent p la fréquence de A et q la fréquence de a. Comme il n’existe que deux allèles dans ce modèle, on a p + q = 1.

Notion	Définition utile	À ne pas confondre avec
Allèle	Version d’un même gène	Gène, qui correspond à une portion d’ADN impliquée dans un caractère
Génotype	Ensemble des allèles portés par un individu pour un gène donné	Phénotype, qui correspond au caractère observable
Fréquence allélique	Proportion d’un allèle dans la population	Fréquence génotypique, qui concerne les génotypes
Évolution	Variation des fréquences alléliques au fil des générations	Transformation d’un individu pendant sa vie

Exemple traité pas à pas

On étudie une population de 100 individus diploïdes. Pour un gène donné, chaque individu possède deux allèles. On compte les génotypes suivants : 36 individus AA, 48 individus Aa et 16 individus aa.

1. Calculer le nombre total d’allèles : chaque individu porte deux allèles. Il y a donc 100 × 2 = 200 allèles.
2. Compter les allèles A : chaque individu AA possède deux allèles A, donc 36 × 2 = 72 allèles A. Chaque individu Aa possède un allèle A, donc 48 × 1 = 48 allèles A. Total : 72 + 48 = 120 allèles A.
3. Calculer la fréquence de A : p = 120 ÷ 200 = 0,60.
4. Compter les allèles a : chaque individu aa possède deux allèles a, donc 16 × 2 = 32 allèles a. Chaque individu Aa possède un allèle a, donc 48 × 1 = 48 allèles a. Total : 32 + 48 = 80 allèles a.
5. Calculer la fréquence de a : q = 80 ÷ 200 = 0,40. On vérifie : p + q = 0,60 + 0,40 = 1.

Si, à une génération suivante, on trouve p = 0,50 et q = 0,50, les fréquences alléliques ont changé. On peut donc dire que la population a évolué pour ce gène.

Les mécanismes qui modifient les populations

La sélection naturelle

La sélection naturelle agit lorsque des individus possèdent des caractères héréditaires qui influencent leur survie ou leur reproduction. Si un allèle donne un avantage dans un milieu donné, les individus qui le portent peuvent laisser davantage de descendants. La fréquence de cet allèle peut alors augmenter.

Un allèle avantageux dans un environnement peut devenir neutre ou défavorable dans un autre. La sélection naturelle ne produit pas un progrès général. Elle trie des variations existantes selon les contraintes du milieu.

La dérive génétique

La dérive génétique correspond à une variation aléatoire des fréquences alléliques. Elle est particulièrement forte dans les petites populations. Par hasard, certains allèles peuvent être transmis plus souvent que d’autres. D’autres peuvent disparaître, même s’ils ne sont pas défavorables.

La dérive génétique ne repose pas sur un avantage adaptatif. Elle montre que l’évolution n’est pas toujours orientée par la sélection naturelle. Le hasard joue aussi un rôle majeur.

Les migrations et les flux de gènes

Quand des individus se déplacent d’une population à une autre et se reproduisent, ils apportent leurs allèles. Ces échanges modifient les fréquences alléliques. On parle de flux de gènes.

Les migrations peuvent augmenter la diversité génétique d’une population. Elles peuvent aussi rapprocher génétiquement des populations qui étaient différentes.

De la variation génétique à la formation d’espèces

Une espèce regroupe des individus capables de se reproduire entre eux et d’avoir une descendance fertile, selon le critère biologique classique. Dans certains cas, des populations d’une même espèce cessent d’échanger des gènes. Elles évoluent alors séparément. Avec le temps, leurs différences génétiques peuvent s’accumuler.

L’isolement peut être géographique. Une barrière physique sépare les populations, par exemple un relief, un bras de mer ou une fragmentation de l’habitat. L’isolement peut aussi être reproducteur. Des individus peuvent vivre dans la même zone, mais ne plus se reproduire entre eux à cause de comportements, de périodes de reproduction ou de signaux différents.

La spéciation désigne la formation de nouvelles espèces. Elle résulte souvent d’une combinaison de mécanismes : mutations, dérive génétique, sélection naturelle et isolement des populations.

Exemple de raisonnement

On observe deux populations séparées depuis longtemps. Dans la première, un allèle B augmente car il favorise une meilleure survie dans un milieu froid. Dans la seconde, cet allèle reste rare car le milieu est différent. En parallèle, la dérive génétique modifie au hasard d’autres allèles. Si les deux populations ne se reproduisent plus entre elles, leurs différences peuvent s’accumuler. Si l’isolement reproducteur devient durable, on peut envisager une spéciation.

Il faut rester prudent : constater des différences ne suffit pas toujours à conclure à deux espèces. Il faut relier les observations à des critères précis : absence de reproduction, descendance non fertile, isolement durable ou divergence génétique importante selon les données fournies.

Construire une réponse solide le jour de l’évaluation

Commence par identifier l’échelle étudiée. Si le sujet parle d’ADN, de mutation ou de méiose, raisonne à l’échelle moléculaire ou individuelle. Si le sujet parle de fréquences alléliques, de populations ou de générations, raisonne à l’échelle évolutive.

Repère ensuite le mécanisme demandé. Une hausse d’un allèle avantageux dans un milieu indique une sélection naturelle. Une variation sans avantage clair, surtout dans un petit effectif, renvoie à la dérive génétique. L’arrivée d’individus venus d’une autre population indique un flux de gènes. L’apparition d’un nouvel allèle renvoie à une mutation.

• Pour un calcul : compte toujours le nombre total d’allèles, puis le nombre d’allèles de chaque type, avant de calculer la fréquence.
• Pour un document : cite une observation précise, puis interprète avec une notion du cours.
• Pour une conclusion : réponds directement à la question. Évite les phrases générales sur l’évolution.
• Pour un schéma de raisonnement : variation génétique, transmission, modification des fréquences alléliques, évolution de la population.

Dans une réponse rédigée, utilise le vocabulaire exact : allèle, génotype, phénotype, fréquence allélique, mutation, sélection naturelle, dérive génétique, flux de gènes, isolement reproducteur. Une copie solide ne récite pas seulement le cours. Elle relie les données du sujet au mécanisme évolutif adapté.

Signature : Hugo Arbonnier