Biodiversité et évolution

Exercices corrigés

1. Dans une population, on compte 300 exemplaires de l'allèle A et 700 exemplaires de l'allèle B pour un même gène. Quelle est la fréquence de l'allèle A ?

   • A.30 %Bonne réponse
   • B.43 %
   • C.70 %
   • D.3 %

   Réponse : A — 30 %

   Il faut d'abord calculer le nombre total d'allèles de ce gène : 300 + 700 = 1000. La fréquence de A vaut ensuite 300/1000 = 0,3, soit 30 %. On vérifie que la somme des fréquences fait bien 100 % : B représente 700/1000 = 70 %, et 30 + 70 = 100. L'erreur classique consiste à diviser 300 par 700, ce qui donne environ 43 % : mais on divise par le TOTAL, pas par l'autre allèle.

2. Pourquoi la forme sombre de la phalène du bouleau est-elle devenue majoritaire dans les régions industrialisées ?

   • A.Parce que la pollution a provoqué la mutation qui rend les papillons sombres
   • B.Parce que sur les troncs noircis par la suie, la forme sombre est mieux camouflée et échappe davantage aux oiseauxBonne réponse
   • C.Parce que les papillons sombres se sont volontairement adaptés à la pollution
   • D.Parce que les papillons clairs ont changé de couleur au cours de leur vie

   Réponse : B — Parce que sur les troncs noircis par la suie, la forme sombre est mieux camouflée et échappe davantage aux oiseaux

   Il s'agit d'un cas typique de sélection naturelle. Les deux formes existaient déjà avant l'industrialisation : la pollution n'a créé aucun allèle nouveau, elle a simplement changé le milieu, et donc lequel des deux camouflages était efficace. Sur les troncs noircis, les papillons sombres sont moins repérés par les prédateurs, survivent davantage et se reproduisent plus : la fréquence de leur allèle augmente au fil des générations. Aucun papillon ne change de couleur au cours de sa vie, et aucun ne « décide » de s'adapter.

3. Dans une population de 500 individus, un gène possède deux allèles, R et S. On dénombre 200 exemplaires de l'allèle R. Sachant que chaque individu porte deux exemplaires de ce gène, quelle est la fréquence de l'allèle S ?

   • A.60 %
   • B.40 %
   • C.80 %Bonne réponse
   • D.20 %

   Réponse : C — 80 %

   Attention au piège du dénombrement. Chaque individu porte deux exemplaires du gène, donc la population de 500 individus contient 500 × 2 = 1000 allèles au total. La fréquence de R vaut 200/1000 = 0,2, soit 20 %. Comme il n'existe que deux allèles, la fréquence de S est le complément : 100 − 20 = 80 %, ce qu'on peut vérifier directement par 800/1000 = 0,8. Répondre 60 % vient d'un oubli du facteur 2 (200/500 = 40 %, puis complément), et répondre 20 % revient à donner la fréquence de R au lieu de celle de S.

4. Quelles sont les trois échelles de la biodiversité ?

   • A.Les cellules, les organes et les organismes
   • B.Les mutations, les allèles et les gènes
   • C.Le passé, le présent et le futur
   • D.Les écosystèmes, les espèces et la diversité génétiqueBonne réponse

   Réponse : D — Les écosystèmes, les espèces et la diversité génétique

   La biodiversité se décrit à trois niveaux emboîtés : la diversité des écosystèmes (des milieux entiers), la diversité des espèces au sein d'un milieu, et la diversité génétique, c'est-à-dire la variété des allèles à l'intérieur d'une même espèce. Cellules, organes et organismes sont des niveaux d'organisation d'un être vivant, ce qui est une tout autre notion.

5. Qu'est-ce que la dérive génétique ?

   • A.L'apparition de nouveaux allèles par mutation
   • B.La modification aléatoire de la fréquence des allèles d'une génération à l'autreBonne réponse
   • C.La sélection des individus les mieux adaptés
   • D.Le déplacement d'une population vers un nouveau milieu

   Réponse : B — La modification aléatoire de la fréquence des allèles d'une génération à l'autre

   La dérive génétique tient entièrement au hasard : par le simple jeu de la reproduction et de la survie, certains allèles se transmettent plus que d'autres, sans aucun rapport avec leur utilité. Elle ne crée pas d'allèles — c'est le rôle des mutations — et ne les trie pas selon leur avantage, ce qui serait la sélection naturelle.

6. Selon le critère d'interfécondité, deux individus appartiennent à la même espèce s'ils :

   • A.Se ressemblent physiquement
   • B.Vivent dans le même milieu
   • C.Peuvent se reproduire entre eux et donner une descendance fertileBonne réponse
   • D.Possèdent le même nombre de chromosomes

   Réponse : C — Peuvent se reproduire entre eux et donner une descendance fertile

   Le critère décisif est la fertilité de la descendance : il ne suffit pas que deux individus puissent avoir un petit, encore faut-il que celui-ci soit lui-même capable de se reproduire. La ressemblance est trompeuse (un chihuahua et un dogue allemand sont de la même espèce), le milieu de vie n'entre pas en compte, et un même nombre de chromosomes ne garantit nullement l'interfécondité.

7. Qu'est-ce qui est à l'origine des nouveaux allèles dans une population ?

   • A.Les mutationsBonne réponse
   • B.La dérive génétique
   • C.La sélection naturelle
   • D.Les crises biologiques

   Réponse : A — Les mutations

   Seule une modification de la séquence de l'ADN peut créer une version nouvelle d'un gène : c'est la définition même d'une mutation. Elles constituent la matière première de l'évolution. La dérive génétique et la sélection naturelle interviennent ensuite : elles ne créent rien, elles font seulement varier la fréquence des allèles déjà présents.

8. Dans quel type de population la dérive génétique a-t-elle l'effet le plus marqué ?

   • A.Dans les très grandes populations
   • B.Dans les populations de petit effectifBonne réponse
   • C.Dans les populations qui ne subissent aucune mutation
   • D.Son effet est toujours identique quel que soit l'effectif

   Réponse : B — Dans les populations de petit effectif

   Plus l'effectif est faible, plus le hasard pèse lourd. Compare avec un lancer de pièce : sur 10 lancers, obtenir 8 piles n'a rien d'exceptionnel, alors que sur 10 000 lancers un tel écart est pratiquement impossible. Dans une petite population, un allèle peut disparaître en une génération par simple coup du sort, tandis que dans une grande population les écarts se compensent et les fréquences bougent lentement.

9. Qu'est-ce qu'une crise biologique ?

   • A.L'apparition brutale de nombreuses espèces nouvelles
   • B.Une maladie qui touche une seule espèce
   • C.Une période où la biodiversité reste stable
   • D.Une disparition massive et rapide de nombreuses espèces à l'échelle des temps géologiquesBonne réponse

   Réponse : D — Une disparition massive et rapide de nombreuses espèces à l'échelle des temps géologiques

   Une crise biologique se reconnaît à l'extinction rapide, à l'échelle géologique, d'une grande partie des espèces existantes. La plus célèbre est celle d'il y a environ 66 millions d'années, marquée par la disparition des dinosaures non-aviens et des ammonites. Fait intéressant : une crise est généralement suivie d'une diversification, les milieux libérés étant recolonisés par les groupes survivants.

10. L'âne et la jument peuvent avoir un descendant, le mulet, qui est stérile. Que peut-on en conclure ?

    • A.L'âne et le cheval appartiennent à la même espèce
    • B.Le mulet constitue une nouvelle espèce
    • C.L'âne et le cheval sont deux espèces différentes, car la descendance n'est pas fertileBonne réponse
    • D.Le critère d'interfécondité ne s'applique pas aux mammifères

    Réponse : C — L'âne et le cheval sont deux espèces différentes, car la descendance n'est pas fertile

    Le critère d'interfécondité exige deux conditions : une reproduction possible ET une descendance elle-même fertile. Ici, la première condition est remplie mais pas la seconde, puisque le mulet ne peut pas se reproduire. Âne et cheval sont donc bien deux espèces distinctes. Le mulet n'est pas non plus une espèce : incapable de se reproduire, il ne peut former aucune population qui se perpétue.

11. Quelle affirmation décrit correctement la différence entre dérive génétique et sélection naturelle ?

    • A.Les deux sont des mécanismes purement aléatoires
    • B.Les deux créent de nouveaux allèles
    • C.La dérive dépend de l'avantage des allèles, la sélection du hasard
    • D.La dérive fait varier les fréquences alléliques au hasard, la sélection les fait varier selon l'avantage procuré dans le milieuBonne réponse

    Réponse : D — La dérive fait varier les fréquences alléliques au hasard, la sélection les fait varier selon l'avantage procuré dans le milieu

    C'est bien l'opposition hasard / non-hasard qui sépare les deux mécanismes. La dérive génétique modifie les fréquences alléliques indépendamment de tout avantage : un allèle utile peut y disparaître par malchance. La sélection naturelle, elle, trie en fonction des conséquences des allèles sur la survie et la reproduction dans un milieu donné. La troisième proposition inverse exactement les deux définitions. Et ni l'un ni l'autre ne crée d'allèle : c'est le rôle des mutations.

12. Un patient interrompt son traitement antibiotique dès qu'il se sent mieux. Quel est le risque, du point de vue de l'évolution ?

    • A.L'antibiotique va provoquer de nouvelles mutations chez les bactéries
    • B.Les bactéries restantes vont devenir volontairement résistantes
    • C.Les bactéries les plus résistantes, non éliminées, vont survivre et se multiplier : la population devient résistanteBonne réponse
    • D.Aucun risque : les bactéries survivantes sont identiques aux bactéries de départ

    Réponse : C — Les bactéries les plus résistantes, non éliminées, vont survivre et se multiplier : la population devient résistante

    Dans une population bactérienne, quelques individus portent déjà, par mutation aléatoire, un allèle de résistance. Un traitement écourté élimine les bactéries les plus sensibles mais laisse survivre les plus résistantes, qui se multiplient ensuite sans concurrence — et les bactéries se divisent en moins d'une heure. C'est une sélection naturelle accélérée, dont l'être humain est l'agent involontaire. L'antibiotique ne crée pas les mutations, il ne fait que trier ce qui existe déjà.