Construction d'un arbre phylogénétique

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Construction d'un arbre phylogénétique

On cherche à présenter les relations de parenté entre 4 espèces : le thon jaune, le lion, l'aigle royal et la souris de Sumatra, sous la forme d'un arbre phylogénétique.
On dispose de ce tableau de caractères :

* L'amnios est une enveloppe qui entoure l'embryon pendant son développement.
** Les phanères sont des structures majoritairement faites d'une protéine résistante, la kératine, et produites par la peau, comme les poils, griffes ou plumes.
+ indique la présence du caractère
− indique son absence

Questions

À partir de vos connaissances et des informations apportées par les documents, répondez aux questions suivantes :

1. Rappelez ce qu'est une analogie et ce qu'est une homologie puis indiquez quel(s) critère(s) ci-dessus ne doivent pas être pris en compte pour mettre au point un arbre phylogénétique.

2. Rappelez ensuite ce qu'est un caractère ancestral et ce qu'est un caractère dérivé et indiquez quel(s) critère(s) ci-dessus ne doivent également pas être pris en compte.

3. Proposez ensuite un arbre phylogénétique des espèces présentées en plaçant sur l'arbre les caractères qui vous paraissent nécessaires.

Corrigé

1. Les analogies sont des ressemblances qui proviennent généralement d'un mode de vie semblable, par convergence évolutive : elles ne permettent pas d'établir une parenté. Les homologies sont les ressemblances héritées d'un ancêtre commun : ce sont elles qu'il faut utiliser. Ici, le régime alimentaire carnivore est une analogie. En effet, un thon, un lion et un aigle sont tous les trois des prédateurs, mais cela ne veut pas dire qu'ils descendent tous les trois d'un ancêtre prédateur : ils sont trop différents par ailleurs.

2. Pour établir un arbre phylogénétique, certaines homologies ne sont pas intéressantes. C'est le cas de celles apparues chez un ancêtre commun à toutes les espèces étudiées : les caractères ancestraux. En effet, si une homologie est présente chez tous, elle ne nous renseigne pas sur une parenté pour ces espèces-là. Elle deviendrait pertinente si on ajoutait à notre arbre une autre espèce ne la possédant pas. Les homologies qui ne sont présentes que chez certaines espèces sont celles qu'il faut conserver : ce sont les caractères dérivés.
Ici, toutes les espèces étudiées ont un squelette osseux, c'est un caractère ancestral qui ne nous est pas utile.

Établir l'arbre est ensuite assez facile. On risque moins de se tromper si on commence par essayer de déterminer les deux espèces les plus apparentées. Ici, un seul de tous les caractères présentés n'est présent que chez deux espèces : la production de lait n'existe que chez la souris de Sumatra et le lion. On les regroupe donc.
Ensuite, c'est un peu plus délicat, car plusieurs critères sont partagés par trois espèces. En effet, la souris, le lion et le thon ont des dents. D'un autre côté, la souris, le lion et l'aigle ont un amnios et des phanères. En théorie, cela devrait laisser un doute mais dans le cadre d'un exercice modeste comme celui-ci, le fait que la souris, le lion et l'aigle partagent deux caractères au lieu d'un est là pour vous indiquer la bonne réponse. En fait, l'absence de dents chez l'aigle est un caractère propre aux oiseaux : il s'agit d'une perte qui est un caractère dérivé de ce groupe.
Bien évidemment, pour les scientifiques, trouver le « bon » arbre phylogénétique est bien plus ardu (ils comparent beaucoup plus d'espèces dont la parenté est beaucoup moins facile à établir) et d'ailleurs, dans de nombreux cas, on obtient plusieurs arbres dont certains sont plus probables que d'autres.
On obtient donc l'arbre phylogénétique suivant :

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