Pinsons des Galapagos et Sélection Naturelle

1. Pinsons des Galapagos et Sélection Naturelle Adapté d’une présentation de Cheryl Heinz, Dept. of Biological Sciences, Benedictine University, et Eric Ribbens, Dept. of Biological Sciences, Western Illinois University

2. Les Iles Galapagos • Env. 1000km des côtes équatoriennes • Equivalent à la distance entre Toulouse et Lille • Campagnes, villes routes entre T & L • Une étendue d’eau entre les Iles Galapagos et les côtes d’Amérique du Sud • Jamais connectées par voie aérienne à l’Amérique du Sud

4. Implications • Toutes les espèces terrestres qui occupent les îles n’auront pas de proches parents à proximité • Des îles voisines peuvent abriter des espèces apparentées • Mais la colonisation des îles par de nouvelles espèces terrestres à partir de l’Amérique du Sud : un événement rare Les espèces qui parviennent à coloniser les îles forment des population qui ont le temps de se différencier, au plan évolutif, de leurs plus proches parents • En d’autres termes, il y a aura très peu de flux de gène entre les îles et le continent dont sont issues les espèces colonisatrices

5. Charles Darwin • Darwin a visité et prospecté les Iles Galapagos entre avril et octobre 1835 • Séjour sur The Beagle: Dec 1831 - Oct 1836 • Ce que Darwin a vu aux Galapagos semble avoir joué un grand rôle dans l’initiation d’une réflexion intense sur l’évolution • Les principaux résultats de ses travaus seront publiés dans The Origin of Species en 1859.

6. Idées de Charles Darwin • Evolution : modification des orgaismes au cours du temps • Pas une idée propre à Darwin • Mais avant lui, pas de mécanismes plausibles pour expliquer comment ont lieu les changements • Sélection Naturelle • Est ce mécanisme

7. Biodiversité des Galapagos • Les Galapagos aujourd’hui : un endroit extraordinaire du point de vue de la biodiversité • De nombreux annimaux et plantes qui vivent aujourd’hui aux Galapagos n’existent qu’aux Galapagos et nulle part ailleurs: • Ces animaux et ces plantes : endémiques des Galapagos

8. Endémisme • 1 espèce de manchot • 1 (ou plusieurs?) espèces de tortues géantes • 1 espèce d’iguane marin • 14 espèces de concombre de mer • 1 espèce d’otarie • 1 espèce de buse • Plusieurs autres espèces d’oiseaux dont 13 espèces de pinsons

9. Les Pinsons des Galapagos • 13 espèces de pinsons: • 6 espèces de pinsons terrestres • 3 espèces de pinsons arboricoles • 1 pinson ‘pic’ • 1 pinson végétarien • 1 pinson de mangrove • 1 pinson ‘fauvette’ qui ressemble plus à une fauvette qu’à un pinson • Le pinson ‘pic’ : utilise les épines de cactus comme outil pour extraire les larves dont il se nourrit des cactus

10. Moyen Petit Grand

11. Mangrove

12. Pinson-fauvette

13. Pinson ‘pic’ (forme à petit bec) Pinson ‘pic’ (forme à gros bec)

15. Peter et Rosemary Grant • Iles océaniques • Des laboratoires naturels de l’évolution • Peter et Rosemary Grant • Etudient les pinsons des Galapagos depuis plus de 30 ans • Séjournent plusieurs mois / an sur leur terrain d’étude • TOUS les pinsons de l’Ile Daphné sont marqués, mesurés, suivis…

16. Medium ground finch Géospize à bec pointu Geospiza fortis

17. Graphe montrant la distribution de l’épaisseur des becs chez les Geospiza fortis de Daphne pendant l’année 1

18. Q: Quelle est l’épaisseur moyenne du bec chez Geopsiza l’année 1? A: env 7mm B: env 8mm C: env 9.5mm D: env 10mm E: env 11mm

19. Q: Quelle est la différence entre les individus les plus différents? A: 2 mm B: 4 mm C: 6 mm D: 8 mm E: 10 mm

20. Un changement des conditions climatiques • Année 2 • Comme d’habitude, un peu de pluie durant la première semaine de janvier • Le reste du mois de janvier, une petite averse • Précipitations durant l’année 2: 24mm. • Une année normale : 130mm! • Année 1 : 137mm

21. Un changement des conditions climatiques • Les pinsons (Geospiza fortis) se nourrissent de graines • Année 1 Juin : plus de 10 grammes de graines par m2 • Année 2 Juin: 6 grammes de graines par m2 • Année 2 Décemre: 3 grammes par m2 • Que pasa? Pendant la sécheresse, les plantes cessent de se reproduire et allouent l’essentiel de leur ressource à la survie • Les pinsons ne se sont pas reproduits pendant l’année 2 (aucune ponte)

22. Graines • Une grande diversité de graines produites sur l’île • Pinsons : préfèrent les graines ‘molles’, qui sont les plus faciles à ouvrir • Un petit arbuste rampant Tribulus • Une des rares espèces à se reproduire abondamment en période sécheresse • Les graines les plus difficiles à ouvrir. • Seuls les pinsons avec un bec dont l’épaisseur est d’au moins 11mm peuvent ouvrir ces graines • Les Grants n’ont jamais observé de pinsons avec des becs de 10,5mm ou moins tenter d’ouvrir les graines de Tribulus

23. Prédiction? • Que peut-on s’attendre à observer dans la population de pinsons de Daphne entre les années 1 et 3? (si l’année 2 est une année de sécheresse) • Dessiner une prédiction sous forme de graphe (on s’intéresse à l’épaisseur du bec)

24. Lequel de ces graphes est le plus proche de celui que vous avez dessiné? B: A: Temps Temps C: D: Temps Temps

25. Une autre année de changement • Janvier de l’année 3 • Plus de 50mm de précipitations en une journée • Floraison massive de très nombreuses espèces qui vont produire beaucoup, beaucoup de graines • Constat des Grants à leur retour sur Daphne • La population de pinson a été décimée pendant l’année 2 • Aucun nouveau pinson né pendant l’année 2 • Un seul pinson né l’anné 1 survivra juqu’a l’année 3

26. Données Année 3

27. Q: Quelle est l’épaisseur moyenne du bec en année 3 (1978)? (en année 1: 9.5 mm.) A: < 7mm B: env 8mm C: env 9mm D: légèrement < 10mm E: légèrement < 11mm

28. Evolution: Un changement de la fréquence d’un allèle, tel qu’un allèle impliqué dans l’expression de l’épaisseur du bec Définition ‘moderne’ de l’évolution

29. Q: Est-ce que la population de pinson a évolué entre 1976 (A1) to 1978 (A3)? A: oui B: non C: peut-être D: je ne sais pas

30. Evolution par la voie de la sélection naturelle • Objectif premier des Grants : initier une étude sur la spéciation chez les Pinsons • En seulement quelques années, ils ont obtenu des preuves de la “sélection naturelle en marche” • En une saison, les becs sont devenus en moyenne 0.54mm épais et 0.39mm plus longs • Exemple d’évolution en marche

31. Surprises? • Evolution peut être si rapide qu’on peu l’observer sur une échelle de temps très courte • Darwin pensait qu’une vie de scientifique n’était pas suffisante pour observer l’évolution • Un seul changement climatique peut affecter l’évolution d’une population, si certains caractères influencent la survie et que ces caractères varient dans la population

32. Surprises? 2. Evolution est possible même si elle est indétectable à l’oeil . Pourquoi les Grants ont-ils vu la sélection en marche? • Oiseaux très peu farouches, faciles a capturer et à observer • Ils ne pouvaient pas ‘voir’ les différences mais leur pied à coulisse le pouvait lui • Grâce à ces mesures, ils ont montré que 0,5mm de différence faisait la différence entre mort et survie lors d’une année de sécheresse

33. Héritabilité • Taille et forme du bec sont héritables chez les pinsons des Galapagos • Un couple avec un mâle et une femelle à bec long et épais aura des petits avec un bec long et épais • La sélection naturelle peut avoir lieu sans qu’il y ait héritabilité, mais dans ce cas on ne pourra pas parler d’évolution par la voie de la sélection naturelle

36. Evolution par la voie de la sélection naturelle Etapes: • Les individus doivent être différents pour certaines caractéristiques 2. Certaines de ces caractéristiques doivent être transmises à la descendance • Ces caractères sont héritables • Bases génétiques pour les différences (more…)

37. Evolution par la voie de la sélection naturelle 3. Différents individus produisent différents nombre de descendants • Produisent des nombres différents, or • Différents taux de survie 4. La valeur particulière de la caractéristique est associée au nombre de descendants .