Chap VIII   UN REGARD SUR L’EVOLUTION DE L’HOMME

Liste des principaux fossiles d’hominidés avec quelques fossiles d’hominines triés par ancienneté.

Liens vidéos incontournables des principaux fossiles d’hominidés

Rappels

Les problèmes :

– Quelle est la place de l’homme dans le règne animal ?

Quelles sont les différences entre l’homme et le chimpanzé ?

Quelles sont les grandes étapes évolutives de la lignée humaine ?

– Quelles sont les interrogations actuelles sur la phylogénie du genre homo ?

 

Pb I  :Quelle est la place de l’homme parmi les primates ?  TP 16

1  La diversité actuelle des primates : 

2- la place de l’homme parmi les primates

Pb II :Quels sont les points communs et différences entre l’homme et le chimpanzé ? TP 17

1 – Comparaison anatomique:

2 – Comparaison génétique:

3 – Comparaison embryologique:

4 – Comparaison comportementale:

Pb III :Quels sont les caractères  propres à la lignée humaine ? TP 18 et Q 1, 2, p 95

IV – Quelles sont les interrogations actuelles sur la phylogénie du genre homo ?

A- : Quelle est la diversité des primates actuels et fossiles ?

A-La  diversité des primates actuels et fossiles   TP ou Q1 p97 et FA 8

 

-B : Quels sont les caractères partagés avec les fossiles de la lignée humaine ?

B- les caractères partages avec les fossiles de la lignée humaine ?

TP ou Q 1, 2,3 et 4 p 95

-C : Les relations de parentés sont elles précises et  figées ? TD

C-LES RELATIONS DE PARENTÉS DÉBATTUES


 

Chap VIII   UN REGARD SUR L’EVOLUTION DE L’HOMME

 

Rappels :  Les principes de l’établissement de parenté :

  • Les espèces sont +/- apparentées en fonction de l’éloignement de leur plus récent ancêtre commun dans l’histoire de la vie.
  • Ces parentés peuvent être illustrées par la construction d’un arbre phylogénétique sur lequel les ancêtres communs ne sont qu’hypothétiques et ne correspondent pas à des espèces fossiles.
  • On établit des relations de parenté entre des vertébrés actuels ou fossiles par comparaison de caractères homologues embryonnaires, anatomiques ou moléculaires.
  • Seul le partage d’états dérivés de caractères témoigne d’une étroite parenté : ces caractères sont hérités d’une population ancestrale commune.

Rappel du principe d’établissement des relations de parenté

  • Comment expliquer l’existence de plusieurs formes homologues d’un même caractère ?
  • Les caractères évoluent et se transforment dans le temps grâce à la diversification génétique.
  • Cela correspond au passage d’un état « initial » du caractère appelé état primitif ou ancestral à un état « final » appelé état dérivé du caractère.
  • Pour savoir si l’état est dérivé ou primitif (et ainsi on peut polariser les caractères) on doit utiliser un extra-groupe ( groupe ou taxon extérieur). C’est à dire une espèce (ou groupe) que l’on suppose à priori extérieur aux espèces qu’on souhaite classer.
  • Cet extra-groupe va constituer une référence chez qui on va postuler que tous les caractères étudiés sont à l’état primitif.
  • Le passage de l’état ancestral de caractère à l’état dérivé de caractère se fait par des innovations génétiques qui font intervenir les mécanismes de diversification génétiques vus aux chapitres précédents.
  • Si plusieurs espèces partagent un caractère homologue à l’état dérivé en exclusivité, alors cela signifie que ces espèces ont hérité de ce caractère homologue à l’état dérivé d’un ancêtre commun, qui le possédait également (donc l’innovation génétique est apparue avant).
  • Elles sont donc plus apparentées entre elles qu’elles ne le sont avec les autres espèces.
  • Ces liens de parenté sont représentés par des arbres phylogénétiques. Un arbre phylogénétique est une des figures qui traduit les relations de parenté entre un ensemble d’êtres vivants ou fossiles :
  • Chaque nouvelle branche traduit une innovation évolutive
  • Un noeud de l’arbre correspond aux derniers ancêtres communs (hypothétiques)

 

Pb I  :Quelle est la place de l’homme parmi les primates ? TP 16

1  La diversité actuelle des primates :

  • On connaît aujourd’hui plus de 190 espèces de primates.

Les Primates appartiennent aux :

  • Vertébrés = Squelette interne
  • Tétrapodes quatre membres marcheurs (chiridiens)
  • Amniotes présence d’un amnios pendant le développement embryonnaire
  • Placentaires présence d’un placenta pendant le développement embryonnaire
  • Mammifères présence de poils et allaitement des petits par mamelles.

Les Primates possèdent en exclusivité les caractères à l’état dérivé suivants :

  • Pouces opposables de la main (et du pied sauf chez l’Homme) qui est alors préhensile (pour saisir des objets.) et la main se double de la présence d’un coussinet tactile = une richesse des terminaisons nerveuses tactiles sur les doigts, précision des gestes.
  • Ongles plats (pas de griffes),
  • Vision stéréoscopique par grand recouvrement des champs visuels des deux yeux et traitement séparé par moitié au niveau cortical _ excellente vision du relief
  • Présence de plusieurs types de cônes :bonne vision des couleurs.
  • – Cerveau développé notamment au niveau du cortex (partie périphérique du cerveau contenant la substance grise) _ raisonnement plus élaborés

Bilan :

  • La diversité des primates connue par les fossiles (380 espèces de primates fossiles -200 genres).
  • Leur diversité est aujourd’hui réduite (185 espèces actuelles)
  • Les premiers primates fossiles datent de – 65 à -50 millions d’années

2- la place de l’homme parmi les primates

Les caractères morphologiques et anatomiques étudiés ne permettent pas de déterminer le degré des liens de parenté entre l’Homme, le Gorille, le Chimpanzé, le Gibbon et l’Orang-outan. L’utilisation de données moléculaires peut permettre d’affiner l’arbre phylogénétique des Primates pour ces 5 espèces

Bilan :

L’ Homme est un primate, c’est-à-dire un mammifère qui possède :

  • – des ongles aplatis et non des griffes
  • – des pouces opposables aux autres doigts, ce qui rend la main préhensile
  • – des orbites à l’avant de la face , permettant une bonne vision en relief
  • – un volume cérébral développé par rapport au reste du corps

Pb II :Quels sont les points communs et différences entre l’homme et le chimpanzé ? TP 17

1 -Comparaison anatomique:

Bilan :

  • D’un point de vue anatomique, l’Homme et le chimpanzé sont proches.
  • L’Homme partage un ancêtre commun récent avec le Chimpanzé qui n’est ni un Chimpanzé ni un homme puisque ces deux espèces ont évolué depuis la divergence de la lignée des chimpanzés et de la lignée humaine il y a 7 à 10 millions d’années)
  • Cet ancêtre commun devait posséder tous les caractères aujourd’hui communs à ces êtres vivants. Mais aucun fossile ne peut être à coup sûr considéré comme un ancêtre de l’homme ou du chimpanzé.
  • * On appelle « lignée humaine » toute l’histoire évolutive des Homininés à partir du plus récent ancêtre commun à l’homme et au chimpanzé

2 -Comparaison génétique:

  1. Les données moléculaires :

La comparaison de molécules : séquences d’ADN ou protéines, révèle elle aussi des similitudes importantes. En effet, l’Homme et le chimpanzé partagent 99% de leur génome Ce pourcentage de ressemblances entre ces molécules confirment la parenté étroite entre l’Homme et le chimpanzé et que l’Homme et le chimpanzé partagent un ancêtre commun récent. Le % de différences permet d’estimer que la divergence remonte à 6 ou 7 millions d’années environ

  1. Les données chromosomiques

L’analyse du caryotype de l’Homme (23 paires de chms) et celui du Chimpanzé (24 paires de chms) montre de grandes ressemblances. Leur caryotype ne diffère que par quelques remaniements chromosomiques qui modifient la position de certains gènes : -des inversions, des délétions-des translocations, -la fusion de deux chromosomes.

Bilan :

  • D’un point de vue génétique, l’Homme et le chimpanzé sont très proches.
  • Le caryotype du Chimpanzé contient 24 paires de chromosomes alors que celui de l’Homme n’en contient que 23 paires mais on peut émettre l’hypothèse que la paire numéro 2 de l’Homme résulterait de la fusion de la paire 2 (2p) et 3 (2q) du chimpanzé.
  • L’ADN de l’Homme et celui du chimpanzé présente environ 98 % de similitude.
  • Mais la différence réelle entre le génome de l’Homme et celui du chimpanzé se situe davantage entre 6 à 7 %, du fait de mutations ponctuelles, insertions, duplications…

 

3 – Comparaison embryologique:

  •  le phénotype humain est celui d’un primate immature
  •  l’établissement du phénotype humain ne résulte pas uniquement du génotype
  •  le phénotype morphologique des grands primates se construit durant le développement pré et post natal
  •  le phénotype des grands primates est le produit des interactions entre les gènes et l’environnement
  •  des arguments en faveur de l’existence d’une culture chez d’autres grands primates que l’homme

Bilan

Le phénotype de l’homme et des grands primates se construit au cours du développement pré et post natal sous l’effet d’interactions entre expression des gènes et l’environnement.

Les modifications structurales et anatomiques caractérisant l’hominisation : phonation, bipédie, développement crânien, résultent pour partie de mutations ayant affectées les gènes du développement

La morphologie du crâne est assez proche chez le foetus de l’homme et les chimpanzés puis elle se différencie nettement au cours du développement post natal

La morphologie crânienne est contrôlée par l’expression de certains gènes chez l’embryon mais également sous l’influence de facteurs environnementaux comme la nutrition

Chez l’homme l’acquisition du langage dépend à la fois de facteurs génétiques (gène FoxP2) et des interactions avec les autres individus

4 – Comparaison comportementale:

Bilan

Chez les chimpanzés, des comportements associés à l’utilisation d’outils sont transmis de génération en génération par imitation et apprentissage.

– D’une population à l’autre, ces comportements ne sont pas les mêmes.

 

Pb III :Quels sont les caractères dérivés propres à la lignée humaine ?  TP 18

1 LES CARACTERES DERIVES PROPRES AUX HUMAINS :  Q1 , 2 et 3p 93

Bilan

Divers caractères anatomiques notamment des caractères :

  • crâne volumineux et arrondi, et une encéphalisation,
  • absence de bourrelets sus-orbitaires et face plane,
  • des caractères du squelette liés à la bipédie permanente avec un trou occipital centré, colonne vertébrale avec plusieurs courbures et cambrures, bassin court et large, fémurs convergents, membres inférieurs plus longs que les membres supérieurs, pieds non préhensiles
  • liés au régime alimentaire : mâchoire parabolique, absence de crocs.

Pb Quels sont les caractères qui définissent le  genre homo ?

2-  les caractères du genre homo  Q 1, 2, p 95

  • Plusieurs espèces d’Homininés ont vécu entre 6 MA et 100 000 ans, époque où apparaît les Homo sapiens.
  • Ces espèces appartiennent à deux genres :
    • Les Australopithèques ont des caractères dérivés de la lignée humaine en rapport avec la bipédie.
    • Les espèces du genre Homo possèdent en outre des caractères dérivés marqués.

Bilan

  • Le genre homo regroupe l’Homme et plusieurs fossiles plus proches parents de l’homme actuel que des chimpanzés.
  • L’appartenance d’un individu au genre homo se définit par des critères liés à la morphologie de la face, à la locomotion bipède et à l’existence d’un dimorphisme sexuel peu marqué au niveau du squelette.

IV – Quelles sont les interrogations actuelles sur la reconstruction précise de l’arbre phylogénétique du genre homo ?

A- : Diversité des primates actuels et fossiles   TP 17  – Q1 p97

  • Les découvertes paléontologiques ont permis de d’identifier les 1ers représentants du groupe des Primates vers -60 Ma.
  • A partir de -55 Ma et durant tout l’Éocène ce groupe se diversifie de façon importante, environ 380 espèces de primates fossiles appartenant à près de 200 genres, dont 66 espèces de grands primates.
  • L’histoire évolutive des Primates est marquée par l’apparition et la disparition de nouveaux genres.
  • Vers -20 Ma apparaissent les 1ers représentants des grands Primates, dont le genre Proconsul.
  • Les grands Primates connaissent une importante diversification durant le Miocène.
  • Ces fossiles sont essentiellement retrouvés en Eurasie, il y a une forte diversification du nombre d’espèces retrouvées. En effet durant le miocène ce continent était couvert de forêts luxuriantes subtropicales, où les températures étaient uniformément chaudes.
  • Ces conditions garantissaient d’une nourriture adéquate et d’un habitat arboré.
  • Les fossiles plus récents de primates (après 8Ma) sont essentiellement retrouvés sur le continent africain (un peu en Asie du sud-est) et sont moins nombreux.
  • Le déclin des grands Primates amorcé il y a 8 Ma est synchrone d’un refroidissement climatique global caractérisé par l’apparition de calottes glaciaires aux 2 pôles.
  • Ce refroidissement a entraîné un resserrement de la zone intertropicale, donc une diminution de la surface des forêts tropicales humides, habitats naturels des grands Primates. Il en résulte la disparition de la plupart des grands singes d’Asie, obligeant celles qui ont persisté à migrer vers de nouvelles zones correspondant aux anciennes conditions de l’Asie.

 

Bilan

  • Les premiers fossiles datent de – 65 Ma à – 50 Ma.
  • Ils sont variés et ne sont identiques ni à l’homme actuel ni aux autres singes actuels.

B- les caractères partagés avec les fossiles de la lignée humaine ?  Q 1, 2,3 et 4 p 95

– TM 266 : Toumaï : http://www.dinosoria.com/toumai.htm

– BAR : Orrorin tunegensis: http://www.dinosoria.com/orrorin.htm

– ARA-VP : Ardipithècus : http://www.dinosoria.com/ardipithecus_ramidus.htm

– MH2 : A. sédiba http://www.dinosoria.com/sediba.html

– LB1-EBU : Homo floresiensis : http://www.dinosoria.com/homo_floresiensis.htm

  • Les Austr. ont vécu entre 4 MA (A.anamensis) et 1 million d’années (A. robustus).
  • Les Homo les plus anciens (H. habilis) sont datés de 2,5 MA. Plusieurs espèces d’Homininés ont vécu en même temps.
  • Les Austr. formeraient un rameau de la lignée humaine détaché assez tôt de celui des Homo.
  • Les fossiles datées entre 4 et 1,5 MA. sont africaines.
  • Cela peut s’expliquer par l’origine africaine de la lignée humaine ou par les conditions de fossilisation exceptionnelles de la vallée du rift africain.
  • Les H. erectus sont connus d’abord en Afrique (Turkana : 1,6 MA; ils forment un groupe très diversifié dont l’évolution est marquée notamment par une augmentation graduelle du vol. crânien. De nombreuses populations colonisent l’Afrique du Nord, l’Afrique du Sud, le Proche Orient, l’Asie et l’Europe.

 

 

Homo sapiens vieillit d’au moins 100 000 ans

Bilan

  • L’étude de quelques fossiles attribués à la lignée humaine montre qu’il a existé de nombreuses espèces, différentes des Hommes et des singes actuels, mais possédant déjà certains caractères dérivés propres aux humains.
  • Il a existé de nombreuses autres espèces bipèdes (Australopithèques par exemple).
  • Les caractères qui différencient Hommes et singes actuels ont donc été acquis progressivement au cours de l’histoire évolutive de la lignée humaine.
  • Le processus d’encéphalisation, associé à des activités culturelles de plus en plus élaborées, caractérise les espèces appartenant au genre Homo.

C : Les relations de parentés sont elles précises et  figées ? TD

C-LES RELATIONS DE PARENTÉS DÉBATTUES :

  • L’Homme de Neandertal trouvé en Europe semble provenir de l’évolution d’H. erectus ayant colonisé l’Europe.
  • L’origine des hommes modernes, H.sapiens : toutes les populations humaines actuelles partagent les mêmes allèles, avec une fréquence variable.
  • La population ancestrale n’aurait compté que quelques dizaines de milliers d’individus. H. sapiens serait une nouvelle espèce apparue en Afrique ou au Proche Orient il y a 100 000 à 200 000 ans et aurait colonisé tous les continents en remplaçant H. erectus.

 

Bilan

La reconstitution précise de l’arbre phylogénétique du genre Homo pose un certain nombre d’interrogations quant à la définition même du genre Homo et des différentes espèces qui y appartiennent.

Des questions demeurent quant à l’origine précise de ces espèces et leur filiation exacte, les raisons et les modalités qui ont permis à Homo sapiens de supplanter les autres espèces du genre Homo.

Le genre homo regroupe l’homme actuel et quelques fossiles qui se caractérisent notamment par :

  • un grand volume crânien, une face réduite, une mandibule parabolique,
  • un dimorphisme sexuel peu marqué sur le squelette,
  • un style de bipédie avec trou un occipital avancé.
  • La production d’outils complexe et la variété des pratiques culturelles sont associées au genre homo mais de façon non exclusive.

La construction précise de l’arbre phylogénétique du genre homo est controversée dans le détail.

Pour aller plus loin :

– La lignée humaine

– Comportements et évolution des primates

– Vitamine C et évolution des primates

– Origine de l’homme moderne et du langage

– La diversité du genre homo s’agrandit : fouille de la grotte de Denisova

– Homo sapiens, l’artiste

– L’homme moderne

– La bipédie des australopithèques

– La place de l’homme de Neandertal et de Cro-Magnon

– L’énigme de l’homme de Florès.

 

 

OBJECTIFS DE CONNAISSANCES

1- Savoir définir les mots suivants : primate, hominoïde, hominidé, homininé, arbre phylogénétique, caractère dérivé et caractère ancestral, ancêtre commun.

2- Connaître l’âge des premiers fossiles de primates connus.

3- Savoir que la diversité des primates a évolué au cours du temps et que la diversité actuelle des primates est réduite par rapport à celle du passé.

4- Savoir que le chimpanzé et le bonobo sont les plus proches parents de l’Homme et qu’ils partagent un ancêtre commun qui ne ressemble ni à l’un, ni à l’autre.

5- Savoir que l’Homme et le chimpanzé se distinguent d’un point de vue génétique par la position des gènes et par la chronologie d’expression de certains gènes.

6- Savoir que les phénotypes de l’Homme et des grands singes se construisent par interaction entre l’expression de gènes et environnement au cours du développement pré et post-natal.

7- Connaitre les critères d’appartenance au genre Homo.

8- Savoir que la construction de l’arbre phylogénétique du genre Homo est controversée dans le détail.

 

OBJECTIFS DE  » SAVOIR-FAIRE  »

1- Savoir concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème.

2- Mettre en oeuvre un protocole de résolution.

3- Présenter des résultats expérimentaux sous la forme la plus adaptée aux données.

4- Utiliser les logiciels Phylogène et Anagène.

5- Comprendre la construction d’un arbre phylogénétique et savoir l’utiliser.

 

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