Evolution

1. Evolution Nothing in biology makes sense, except in the light of evolution. Theodosius Dobzhansky

2. Déroulement du cours • Contexte historique de la théorie de l‘évolution • Concept de fitness • Life History Traits • Sélection naturelle • Sélection sexuelle • Sélection fréquence-dépendante • Modèle théorique de la colombe et du faucon • Sélection de parenté ou « Kin selection »

3. Contexte historique de l‘évolution Aristote Platon Hellénisme: Platon et Aristote défendent des opinions qui s’opposent à toute idée d’évolution.

4. Contexte historique de l‘évolution Culture judéo-chrétienne: Se fonde sur le récit de la création selon lequel les espèces sont conçues indépendamment l’une de l’autre, sans possibilité d’évolution.

5. Contexte historique de l‘évolution Carl von Linné (1707-1778): Père de la taxinomie et de la nomenclature binomiale.

6. Contexte historique de l‘évolution Jean-Baptiste Monet, Chevalier de Lamarck (1744-1829) • Principe de l’usage et du non-usage • Hérédité des caractères acquis

7. Contexte historique de l‘évolution Charles Darwin (1809-1882)

8. Contexte historique de l‘évolution Charles Darwin (1809-1882) • Les diverses espèces contemporaines descendent, avec modifications, d’espèces ancestrales • Le mécanisme de modification est la sélection naturelle, dont l’action se produit sur une très longue période

9. Contexte historique de l‘évolution Charles Darwin (1809-1882) Principe de la sélection naturelle • La sélection naturelle correspond au succès différentiel dans la reproduction. • La sélection naturelle repose sur une interaction entre le milieu et la variabilité propre aux organismes composant une population • La sélection naturelle débouche sur l’adaptation des populations à leur environnement.

10. Contexte historique de l‘évolution Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Georges Gaylord Simpson, Sewall Wright (début du 20ème siècle) Théorie synthétique de l‘évolution (TSE) • La TSE intègre la génétique mendélienne, la génétique des populations, la paléontologie et la systématique. • L’unité d’évolution n’est plus l’individu, mais le gène (modification des fréquences alléliques). • La sélection naturelle n’est plus le seul moteur de l’évolution. Il faut y ajouter les mutations, le flux génétique et la dérive génétique. • Notion d’équilibres ponctués

11. Variations des individus dans une population Variations phénotypiques dans une population Contexte historique de l‘évolution Evolution selon Darwin Evolution selon la TSE • Héritabilité des variations • Variations du génotypes g variations du phénotypes • Survie et reproduction différentielle • Succès différentiel des différents phénotypes • Sélection des variantes à succès • Sélection des gènes à succès et donc de leur phénotype correspondant.

12. Contexte historique de l‘évolution Gradualisme vs équilibres ponctués

13. Concept de fitness La fitness (valeur adaptative) est la contribution d’un individu aux gènes de la génération suivante

14. Concept de fitness Illustration de l’effet de la fitness AA: homozygote, produit quatre gamètes haploïdes aa: homozygote, produit trois gamètes haploïdes AA aa AA

15. AA AA Concept de fitness Illustration de l’effet de la fitness 75% des zygotes AA sont viables. 62.5% des zygotes Aa sont viables. 50% des zygotes aa sont viables. aa

16. Concept de fitness aa AA AA AA : homozygote, produit 4 gamètes haploïdes

17. Concept de fitness Calcul de la fitness relative de l’allèle a avec W(A) = 1

18. Concept de fitness Une adaptationest un caractère sous contrôle génétique qui augmente la fitness de l’organisme qui le porte.

19. Concept de fitness Exemple d’adaptation: les pinsons de Darwin

20. Life History Traits Caractéristiques d’un organisme qui ont un effet sur sa valeur adaptative (fitness)

21. Life History Traits Modèle temporel (naissance, maturité, reproduction, mort), caractérisé par des caractères phénotypiques bien déterminés: • Taille lors de la naissance • Age de la maturité sexuelle • Nombre de descendants • Durée de vie

22. Life History Traits Optimisation des différentes variables dans le but d’augmenter sa fitness Ne peut pas investir de l’énergie à la fois dans la survie et dans la reproduction Compromis ou « trade-off »

23. Life History Traits Exemple de trade-off chez la mésange

24. Life History Traits Exemple de trade-off chez begonia involucrata

25. Life History Traits E

26. Sélection • Sélection naturelle: favorise la survie • Sélection sexuelle: favorise la reproduction

27. Sélection naturelle Avantage pris par certains génotypes par diminution relative de la fécondité et/ou de l’espérance de vie d’autres génotypes de la population, sous l’influence de facteurs du milieu

28. Sélection naturelle

29. Sélection naturelle Phalène du bouleau

30. Sélection naturelle B

31. Sélection naturelle Aide: Va = variance adaptative Venv = variance liée aux facteurs environnementaux E

32. Sélection sexuelle Succès reproductif de certains individus par rapport à d’autres individus du même sexe

33. Sélection sexuelle Principe de Bateman: • Mâles: beaucoup de petits gamètes; peu d’investissement de temps et d’énergie par gamète • Femelles: peu de gros gamètes; beaucoup d’investissement de temps et d’énergie par gamète

34. Sélection sexuelle Principe de Bateman: • Mâles: compétition pour l’accès à un nombre élevé de partenaires • Femelles: choix d’un partenaire de bonne qualité

35. Sélection sexuelle • Sélection intrasexuelle: agit entre individus du même sexe • Sélection intersexuelle: agit entre individus de sexe opposé (choix du partenaire)

36. Sélection sexuelle Sélection intrasexuelle: Conflit direct

37. Sélection sexuelle Sélection intrasexuelle: conflit indirect (sperm competition)

38. Sélection sexuelle Sélection intrasexuelle: infanticide

39. Sélection sexuelle Sélection intersexuelle: choix des femelles pour le mâle le plus attractif

40. Sélection sexuelle Sélection intersexuelle: Quels sont les critères de choix de la femelle? Les caractères sexuels secondaires

41. Sélection sexuelle Sélection intersexuelle: Condition pour qu’un caractère sexuel secondaire soit conservé par l’évolution • le gain de fitness par la reproduction doit être supérieur à la perte de fitness due au css. • le css ainsi que la préférence des femelles pour ce caractère doit être héritable

42. Sélection sexuelle Sélection intersexuelle: Quelle avantages gagnent les femelles lorsqu’elles choisissent?

43. Sélection sexuelle Hyphotèse de Fisher: effet boule de neige

44. Sélection sexuelle Hypothèse du handicap de Zahavi: Le handicap reflète la qualité des gènes

45. Sélection sexuelle Hypothèse du handicap de Zahavi: Pas de tricherie possible

46. Sélection sexuelle Modèle de Hamilton-Zuk: « good genes » Les choix des femelles se reposent sur des caractéristiques héritables qui sont importantes pour la survie (cas particulier: résistance au parasitisme)

47. Sélection sexuelle Modèle de Hamilton-Zuk: Exemple chez l’hirondelle rustique

48. Sélection sexuelle Modèle de Hamilton-Zuk: Exemple chez l’hirondelle rustique

49. Sélection sexuelle Modèle de Hamilton-Zuk: Exemple chez l’hirondelle rustique

50. Sélection fréquence-dépendante La fitness d’un génotype dépend de sa fréquence • Sélection fréquence-dépendante positive • Sélection fréquence-dépendante négative