Une mutation est une modification permanente et héréditaire de la séquence d'ADN. C'est la source première de variabilité génétique. **Types de mutations :** • Mutation ponctuelle : substitution d'une base (A→G, etc.), insertion ou délétion d'un nucléotide • Mutation silencieuse : ne change pas l'acide aminé (code dégénéré) → pas d'effet • Mutation faux-sens : change un acide aminé → protéine altérée • Mutation non-sens : crée un codon stop prématuré → protéine tronquée, souvent non-fonctionnelle • Mutation décalage du cadre (frameshift) : insertion/délétion d'un nucléotide → décalage de lecture → protéine totalement altérée **Causes des mutations :** • Erreurs de la réplication (fréquence faible : 1 erreur pour 10⁹ nucléotides) • Agents mutagènes : rayonnements UV, rayons X, certains produits chimiques **Effets des mutations :** La grande majorité des mutations sont neutres ou délétères. Très rarement, une mutation est avantageuse (ex : mutation qui confère une résistance aux antibiotiques chez une bactérie).
La sélection naturelle est le processus par lequel certains génotypes sont favorisés parce qu'ils procurent une meilleure survie ou reproduction dans un environnement donné. Concept de valeur sélective (fitness) : C'est la capacité d'un génotype à transmettre ses gènes à la génération suivante. Un génotype avec une meilleure fitness laisse plus de descendants. **Types de sélection :** • Sélection directionnelle : favorise un phénotype extrême → déplacement de la moyenne Ex : bactéries résistantes aux antibiotiques sélectionnées par l'usage d'antibiotiques • Sélection stabilisatrice : favorise les phénotypes moyens → réduit la variabilité Ex : poids à la naissance des bébés (trop légers ou trop lourds = plus grande mortalité) • Sélection disruptive : favorise les deux phénotypes extrêmes → peut mener à la spéciation **Conséquence :** la sélection naturelle augmente la fréquence des allèles avantageux et diminue celle des allèles désavantageux dans la population → évolution.
La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences alléliques d'une génération à l'autre, due au hasard des accouplements et de la reproduction. Son effet est d'autant plus fort que la population est petite. Exemples : • **Effet fondateur** : une nouvelle population est fondée par un petit groupe d'individus → faible diversité génétique + fréquences alléliques différentes de la population source. Ex : populations insulaires, communautés religieuses isolées. • **Goulot d'étranglement** : une catastrophe réduit drastiquement la taille de la population → la population qui survit a une diversité génétique très réduite. Ex : le guépard (très faible diversité génétique suite à un goulot d'étranglement il y a ~10 000 ans). La dérive peut fixer ou éliminer des allèles par pur hasard, indépendamment de leur valeur adaptative.
La migration (ou flux de gènes) est le déplacement d'individus (ou de gamètes, comme le pollen chez les plantes) d'une population à une autre, entraînant un transfert d'allèles. Effets : • La migration tend à homogénéiser les fréquences alléliques entre populations • Elle apporte de nouveaux allèles dans une population (augmente la variabilité) • Elle peut introduire des allèles avantageux ou délétères Ex : La coloration des souris de la plage de Floride : les souris sombres qui migrent vers les plages sablonneuses (où les souris claires sont mieux camouflées) sont rapidement éliminées par sélection. Le flux de gènes entre les populations des forêts (sombres) et des plages (claires) maintient une tension évolutive. **Résumé des forces évolutives :** | Force | Effet sur la variabilité | Déterministe ou aléatoire ? | |---|---|---| | Mutation | Crée | Aléatoire | | Sélection | Réduit (parfois) | Déterministe | | Dérive | Réduit | Aléatoire | | Migration | Augmente/Homogénéise | Variable |
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C'est une sélection directionnelle qui favorise le phénotype 'ailes noires' (meilleur camouflage sur les arbres noircis). La fréquence de l'allèle 'ailes noires' va augmenter progressivement de génération en génération (c'est le cas historique du papillon Biston betularia en Angleterre industrielle).
Dans une grande population, les variations aléatoires des accouplements se compensent statistiquement (la loi des grands nombres). Dans une petite population, quelques individus qui ne se reproduisent pas par hasard peuvent modifier significativement les fréquences alléliques. Cas extrême : si la population est de 2 individus, un allèle peut être totalement perdu (fixation de l'autre allèle) en une seule génération.