D’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant

La diversification phénotypique des êtres vivants n’est pas uniquement due à la diversification génétique. D’autres mécanismes interviennent :

- associations non héréditaires (pathogènes ou symbiotes ; cas du microbiote acquis) ;

- recrutement de composants inertes du milieu qui modulent le phénotype (constructions, parures…).

Chez certains animaux, les comportements acquis peuvent être transmis d’une génération à l’autre et constituer une source de diversité : ainsi du chant des oiseaux, de l’utilisation d’outils dans des populations animales, de la culture notamment dans les sociétés humaines. Ces traits sont transmis entre contemporains et de génération en génération, et subissent une évolution (apparition de nouveaux traits, qui peuvent être sélectionnés, contre-sélectionnés ou perdus par hasard).

Projet : diversification non génétique du vivant

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Chapitre : d’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant

I – Les associations entre êtres vivants

L’observation d’êtres vivants, à l’œil nu comme au microscope, montre que de nombreux organismes d’espèces différentes sont capables de s’associer de manière plus ou moins durable sans échange de matériel génétique.

Ces associations existent dans tous les grands groupes du vivant : bactéries, champignons, végétaux et animaux. La symbiose et le parasitisme sont des associations indispensables pour au moins l’un des partenaires et sont souvent à l’origine de propriétés nouvelles.

Exemples :

• Symbiose corail-zooxanthelles : Le corail s'associe à des microalgues appelées zooxanthelles. Ces dernières effectuent la photosynthèse et fournissent des nutriments essentiels au corail, tandis que le corail protège les algues dans ses tissus. Cette association permet au corail de vivre dans des environnements où la nourriture est limitée. La diversification du phénotype du corail est influencée par le type de zooxanthelles présentes, ce qui peut entraîner des variations de couleur et d'adaptabilité à différentes profondeurs ou températures.

• Les nodosités et les légumineuses : Certaines légumineuses, comme les pois, forment des nodosités avec des bactéries fixatrices d'azote, ce qui permet de modifier le phénotype des plantes en améliorant leur capacité à capter l'azote du sol, stimulant ainsi leur croissance et leur survie.

• Symbiose du lichen : Les lichens sont des associations entre un champignon et une algue ou une cyanobactérie. Cette symbiose permet aux lichens de coloniser des environnements extrêmes (roches, arbres morts) et d’élargir leur phénotype en fonction des conditions environnementales.

• Parasite Anomotaenia brevis chez les fourmis : Ce parasite altère le comportement des fourmis en les rendant plus vulnérables aux prédateurs. Cette manipulation comportementale illustre un exemple de parasitisme, où l’association est clairement bénéfique pour le parasite au détriment de l’hôte.

• Microbiote intestinal et santé : Le microbiote intestinal joue un rôle crucial dans la digestion, le métabolisme, et même le comportement des hôtes. Les souris élevées en milieux axéniques (sans microbiote) présentent des anomalies dans leur système nerveux et leur comportement, ce qui démontre comment une association invisible peut influencer profondément le phénotype d'un individu.

Les associations entre êtres vivants ne se limitent pas à des interactions simples, elles permettent parfois l’émergence de propriétés nouvelles, comme dans les exemples ci-dessus, qui augmentent la diversité des phénotypes des individus.

II – Le phénotype étendu des êtres vivants

Le phénotype étendu prend en compte non seulement les caractères morpho-anatomiques des individus résultant de l’expression des gènes, mais également tout ce qui est rendu possible grâce à l’expression des gènes.

Ce concept élargit notre vision des traits hérités, en incluant des structures créées ou modifiées par l'interaction des organismes avec leur environnement.

Exemples :

• Les nids d’oiseaux : De nombreux oiseaux, comme les oiseaux jardiniers, créent des nids décorés avec des objets de l'environnement. Ces composants abiotiques deviennent une extension de leur phénotype, influençant leur attractivité pour les partenaires. Ce comportement illustre un exemple d’élargissement du phénotype par recrutement de composants externes.

• Les toiles d'araignées : Les araignées produisent des toiles qui varient en forme, taille et complexité selon l’espèce. Ce phénotype étendu est directement lié à la manière dont elles interagissent avec leur environnement pour capturer des proies et se protéger.

• Les décorations des larves de trichoptères : Les larves de ces insectes construisent des "abris" à partir de matériaux trouvés dans leur environnement, modifiant ainsi leur phénotype. Ce phénomène peut également influencer leur attractivité lors de l’accouplement.

L’élargissement du phénotype chez certaines espèces peut revêtir plusieurs intérêts : habitat, survie, attirance sexuelle (par exemple, le comportement de décoration chez certains animaux), ce qui constitue un moteur évolutif non génétique.

III – L’évolution culturelle

L’étude des moyens de communication des oiseaux ou des Mammifères tels que les Cétacés, les Primates, montre une diversification de comportements qui s’acquièrent de manière non génétique auprès des congénères.

Ce phénomène, appelé évolution culturelle, met en lumière l’acquisition de comportements sans intervention génétique au cours de la reproduction sexuée.

Exemples :

• Les chimpanzés et les outils : Certaines communautés de chimpanzés utilisent des outils pour se nourrir. Cette capacité à manipuler des objets et à transmettre cette compétence est un exemple de comportement culturel.

• Le chant des baleines à bosse : Le chant des baleines est transmis culturellement, avec des variations géographiques, ce qui montre comment un comportement complexe se transmet et se modifie sans modification génétique.

• Le chant des diamants mandarins : Ce phénomène est un exemple de comportement culturel dans lequel les jeunes oiseaux apprennent à chanter de leurs congénères adultes. Le chant est donc transmis de génération en génération par imitation, et non par des gènes.

Lorsque l’on isole des individus de leurs proches, on constate que le langage adulte ne se met pas en place ou qu’il est incomplet : il n’est donc pas inné. Les traits comportementaux, culturels sont transmis de génération en génération et entre contemporains. Les modalités de la transmission et d’apprentissage sont variées : imitation, accompagnement de l’adulte…

Cette diversité non génétique peut se révéler positive, négative ou neutre : elle est donc sous l’effet des phénomènes de sélection naturelle et de dérive. La transmission culturelle et comportementale est donc aussi un moteur évolutif.

Chapitre : d’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant

I – Associations entre êtres vivants

Associations durables entre espèces → sans échange de gènes.

Présentes chez bactéries, champignons, végétaux, animaux.

Créent de nouvelles propriétés → diversité des phénotypes.

Exemples :

• Corail / zooxanthelles → algues fournissent nutriments, corail protège → variations de couleur, adaptation.

• Légumineuses / bactéries → nodosités fixatrices d’azote → meilleure croissance.

• Lichens → champignon + algue/cyanobactérie → colonisent milieux extrêmes.

• Parasite Anomotaenia brevis → modifie le comportement des fourmis → favorise le parasite.

• Microbiote intestinal → influence digestion, métabolisme, comportement → absence = anomalies.

Associations = source majeure de diversité et d’adaptation.

II – Le phénotype étendu

Phénotype = caractères + effets des gènes sur l’environnement.

Comprend structures ou comportements produits par l’organisme.

Exemples :

• Nids d’oiseaux → extension du phénotype, rôle dans la séduction.

• Toiles d’araignées → formes variées selon l’espèce, adaptation à la chasse.

• Larves de trichoptères → construisent abris → protection, attirance.

Le phénotype étendu relie gènes ↔ environnement et participe à l’évolution.

III – L’évolution culturelle

Transmission non génétique de comportements → apprentissage, imitation.

Diversité comportementale = moteur évolutif.

Exemples :

• Chimpanzés → usage d’outils appris.

• Baleines → chants transmis et modifiés culturellement.

• Diamants mandarins → chant appris, non inné.

Culture = avantageuse, neutre ou défavorable → soumise à sélection naturelle et dérive.