Leçon 20 sur 22
La classification des organismes
Je sais nommer un être vivant selon la nomenclature binominale, le placer dans les grandes catégories de la classification et construire une classification fondée sur les caractères partagés.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir l'espèce et utiliser la nomenclature binominale de Linné
- Citer dans l'ordre les rangs de la classification (règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce)
- Distinguer classification traditionnelle et classification phylogénétique fondée sur les caractères dérivés partagés
- Construire et lire un tableau de caractères et un arbre de parenté simple, y compris avec des fossiles
Avant de commencer : Les leçons sur la paléontologie et les fossiles ; notions de biologie sur les vertébrés et les végétaux.
1Je découvre
Au marché de Kindia, Fanta aide sa mère à vendre des mangues, des bananes et des feuilles de manioc. Un visiteur étranger s'arrête devant le stand de sa voisine et demande du « soumbala ». La voisine lui explique en soussou, puis en français, que c'est fait avec les graines du « néré ». Le visiteur note le mot, puis sort son téléphone : « Chez moi, cet arbre a un autre nom… »
Le soir, Fanta raconte la scène à son cousin Mamadou, élève de Terminale SE. « Le même arbre a un nom en soussou, un autre en pular, un autre en malinké, un autre en français… Comment les scientifiques du monde entier font-ils pour savoir qu'ils parlent de la même plante ? »
Mamadou sourit : « Les scientifiques lui donnent un nom en latin, le même partout : Parkia biglobosa. Et ils le rangent dans des groupes, comme on range des livres dans une bibliothèque. Mais pour les fossiles, c'est encore plus compliqué : on ne peut pas voir s'ils se reproduisaient entre eux ! »
Comment nomme-t-on et classe-t-on les êtres vivants, actuels et fossiles, pour montrer leurs liens de parenté ?
2Je comprends
1. L'espèce, unité de base
Une espèce est un ensemble d'individus qui se ressemblent, qui peuvent se reproduire entre eux et dont les descendants sont fertiles (capables à leur tour de se reproduire). Par exemple, le cheval et l'âne peuvent donner un mulet, mais le mulet est stérile : le cheval et l'âne sont donc deux espèces différentes.
Pour les fossiles, on ne peut pas vérifier la reproduction : on définit alors l'espèce à partir des ressemblances de forme (espèce morphologique).
2. La nomenclature binominale de Linné
Au XVIIIe siècle, le naturaliste suédois Carl von Linné généralise un système simple : chaque espèce reçoit un nom scientifique en deux mots latins (nomenclature binominale) :
- le premier mot est le nom du genre, avec une majuscule ;
- le second est le nom d'espèce, en minuscules ;
- le nom s'écrit en italique (ou souligné à la main).
| Nom courant en Guinée | Nom scientifique | Remarque |
|---|---|---|
| Palmier à huile | Elaeis guineensis | « guineensis » : de Guinée (au sens de la côte ouest-africaine) |
| Néré | Parkia biglobosa | graines utilisées pour le soumbala |
| Karité | Vitellaria paradoxa | beurre de karité |
| Fonio | Digitaria exilis | céréale cultivée notamment au Fouta-Djallon |
| Chimpanzé | Pan troglodytes | présent en Guinée forestière et au Fouta-Djallon |
| Être humain | Homo sapiens | seule espèce actuelle du genre Homo |
Ce nom est unique et international : un botaniste japonais et un botaniste guinéen savent qu'ils parlent de la même plante.
3. Les rangs de la classification traditionnelle
Les espèces sont regroupées dans des catégories emboîtées, de plus en plus larges. Du plus petit au plus grand : espèce, genre, famille, ordre, classe, embranchement, règne.
| Rang | Être humain | Chimpanzé |
|---|---|---|
| Règne | Animaux | Animaux |
| Embranchement | Cordés (Vertébrés) | Cordés (Vertébrés) |
| Classe | Mammifères | Mammifères |
| Ordre | Primates | Primates |
| Famille | Hominidés | Hominidés |
| Genre | Homo | Pan |
| Espèce | Homo sapiens | Pan troglodytes |
Exemple
Comparer la classification de l'être humain et du chimpanzé (tableau ci-dessus).
Les deux espèces partagent tous les rangs jusqu'à la famille : elles sont très proches. Elles appartiennent à deux genres différents.
Plus deux espèces ont de rangs en commun, plus elles sont proches.
4. Les grands ensembles du vivant
La manière de découper le vivant en grands groupes a évolué avec les connaissances :
- Linné distinguait deux règnes : animaux et végétaux ;
- en 1969, Whittaker propose cinq règnes : Monères (bactéries), Protistes, Champignons, Végétaux, Animaux ;
- en 1990, Carl Woese, grâce à l'étude des molécules (ARN), propose trois domaines : les Bactéries, les Archées (deux groupes d'êtres unicellulaires sans noyau) et les Eucaryotes (êtres dont les cellules ont un noyau : animaux, végétaux, champignons, nombreux unicellulaires).
- Domaine des Bactéries
- Domaine des Archées
- Unicellulaires
- Apparus les premiers
- Animaux
- Végétaux
- Champignons
- Nombreux unicellulaires (ex. amibe, paramécie)
5. Classer selon les liens de parenté : la classification phylogénétique
La classification traditionnelle classe les êtres vivants par ressemblances, mais aussi parfois par absences de caractères (par exemple, les « invertébrés » sont définis par ce qu'ils n'ont pas). Aujourd'hui, les scientifiques cherchent à construire une classification qui traduise l'histoire évolutive : c'est la classification phylogénétique.
Principes :
- deux espèces sont d'autant plus apparentées qu'elles partagent un ancêtre commun récent ;
- on repère les caractères dérivés partagés (nouveautés évolutives) : un caractère peut exister sous une forme ancestrale (primitive) et sous une forme dérivée (apparue plus tard). Seule la forme dérivée, héritée d'un ancêtre commun, prouve une parenté ;
- on regroupe les espèces qui partagent des caractères dérivés en groupes emboîtés ; un groupe qui contient un ancêtre et tous ses descendants est un groupe monophylétique (ou clade) ;
- la présence d'un caractère compte, jamais son absence.
On représente les résultats par un arbre phylogénétique : les espèces sont au bout des branches ; chaque nœud représente un ancêtre commun hypothétique ; les innovations sont placées sur les branches.
Méthode
Pour construire un arbre phylogénétique simple :
- Je fais un tableau : les espèces en lignes, les caractères dérivés en colonnes ; je coche « présent ».
- Je compte, pour chaque caractère, le nombre d'espèces qui le possèdent.
- Le caractère partagé par le plus d'espèces apparaît en premier (le plus ancien) : il définit le groupe le plus large.
- J'emboîte les groupes de plus en plus petits, jusqu'aux caractères propres à une seule espèce.
- Je dessine l'arbre : un nœud pour chaque groupe, l'innovation sur la branche qui mène à ce groupe.
Exemple
Construire l'arbre de quatre animaux vivant en Guinée : tilapia (poisson), crapaud, crocodile du Nil, chimpanzé.
Caractères dérivés : vertèbres (V), quatre membres (M), œuf à coque protégeant l'embryon, l'amnios (A), poils et mamelles (P).
Tilapia : V.
Crapaud : V, M.
Crocodile : V, M, A.
Chimpanzé : V, M, A, P.
- V est partagé par les 4 : c'est le groupe des Vertébrés.
- M est partagé par 3 (crapaud, crocodile, chimpanzé) : groupe des Tétrapodes.
- A est partagé par 2 (crocodile, chimpanzé) : groupe des Amniotes.
- P n'appartient qu'au chimpanzé : groupe des Mammifères.
Conclusion : le chimpanzé est plus proche du crocodile que du crapaud, car ils partagent un ancêtre commun plus récent (celui des Amniotes).
- 1Vertèbres : tilapia, crapaud, crocodile, chimpanzé (Vertébrés)
- 2Quatre membres : crapaud, crocodile, chimpanzé (Tétrapodes)
- 3Amnios : crocodile, chimpanzé (Amniotes)
- 4Poils et mamelles : chimpanzé (Mammifères)
6. Placer les fossiles dans la classification
Les fossiles se classent de la même manière, à partir des caractères observables sur leurs restes (squelette, dents, coquille). Ils permettent :
- de dater l'apparition des innovations (par exemple, les premiers tétrapodes fossiles datent de la fin du Dévonien, il y a environ 370 millions d'années) ;
- de découvrir des formes intermédiaires qui réunissent des caractères de deux groupes. L'exemple le plus célèbre est *Archaeopteryx*, fossile d'environ 150 millions d'années qui possède des plumes (caractère d'oiseau) mais aussi des dents, une longue queue osseuse et des griffes aux ailes (caractères de reptile).
Attention : un fossile n'est presque jamais « l'ancêtre » direct d'une espèce actuelle ; c'est plutôt un cousin qui partage avec elle un ancêtre commun.
3Je retiens
Je retiens
Espèce : individus semblables, interféconds, à descendance fertile (pour les fossiles : critère de ressemblance).
Nomenclature binominale (Linné) : Genre avec majuscule + espèce en minuscules, en italique (Homo sapiens, Elaeis guineensis).
Rangs : règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce.
Trois domaines (Woese, 1990) : Bactéries, Archées (procaryotes) et Eucaryotes.
Classification phylogénétique : on regroupe selon les caractères dérivés partagés ; groupes emboîtés monophylétiques ; arbre dont les nœuds sont des ancêtres communs.
Les fossiles se classent avec les mêmes caractères ; certains sont des formes intermédiaires (Archaeopteryx).
4Erreurs fréquentes
- Mal écrire un nom scientifique : « homo Sapiens » est faux ; on écrit Homo sapiens (genre avec majuscule, espèce en minuscule, en italique).
- Classer à partir de l'absence d'un caractère : « ne pas avoir de vertèbres » ne crée pas un groupe de parenté.
- Dire que l'homme descend du chimpanzé : ils partagent un ancêtre commun ; aucune des deux espèces actuelles ne descend de l'autre.
- Confondre ressemblance et parenté : les ailes de la chauve-souris et celles de l'oiseau se ressemblent, mais les poils et les mamelles rapprochent la chauve-souris des autres mammifères.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis l'espèce.
b) Écris correctement le nom scientifique du palmier à huile et explique les règles d'écriture.
c) Range dans l'ordre, du plus large au plus petit : famille, espèce, règne, classe, genre, embranchement, ordre.
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a) Une espèce est un ensemble d'individus qui se ressemblent, peuvent se reproduire entre eux et donnent une descendance fertile.
b) Elaeis guineensis. Le premier mot est le genre (majuscule), le second l'espèce (minuscule) ; le nom est en latin et s'écrit en italique (souligné à la main).
c) Règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce.
2Exercice 2
Le lion (Panthera leo) et le léopard (Panthera pardus) appartiennent à la famille des Félidés ; le chat domestique (Felis catus) aussi. Lesquels sont les plus proches parents ? Justifie.
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Le lion et le léopard sont les plus proches : ils appartiennent au même genre (Panthera), alors que le chat appartient à un autre genre (Felis) de la même famille. Ils partagent donc un ancêtre commun plus récent.
3Exercice 3
Explique la différence entre caractère ancestral et caractère dérivé, et pourquoi seul le caractère dérivé partagé permet de montrer une parenté.
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Un caractère ancestral est la forme primitive d'un caractère, présente chez les ancêtres lointains ; un caractère dérivé est une forme nouvelle, apparue au cours de l'évolution. Un caractère dérivé partagé par plusieurs espèces a été hérité d'un même ancêtre commun chez qui il est apparu : il prouve donc une parenté. Un caractère ancestral est partagé par un très grand nombre d'espèces, même éloignées : il ne permet pas de dire lesquelles sont les plus proches.
4Exercice 4
Archaeopteryx possède des plumes, des dents, une longue queue osseuse et des griffes aux ailes. Pourquoi dit-on que c'est une forme intermédiaire ? Faut-il le considérer comme l'ancêtre direct des oiseaux actuels ?
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Il réunit des caractères d'oiseaux (plumes) et des caractères de reptiles (dents, longue queue osseuse, griffes aux ailes) : il montre le passage entre ces groupes, c'est une forme intermédiaire. Mais on ne peut pas affirmer qu'il est l'ancêtre direct des oiseaux actuels : c'est plutôt un proche parent de cet ancêtre, qui partage avec les oiseaux un ancêtre commun.
5Exercice 5
(Type BAC) On étudie cinq vertébrés : le requin, la grenouille, le lézard, le pigeon et le chimpanzé. On donne leurs caractères dérivés.
| Espèce | Mâchoires | Quatre membres | Amnios | Plumes | Poils et mamelles |
|---|---|---|---|---|---|
| Requin | oui | non | non | non | non |
| Grenouille | oui | oui | non | non | non |
| Lézard | oui | oui | oui | non | non |
| Pigeon | oui | oui | oui | oui | non |
| Chimpanzé | oui | oui | oui | non | oui |
a) Classe les caractères du plus partagé au moins partagé.
b) Construis les groupes emboîtés et nomme-les quand c'est possible.
c) Le pigeon est-il plus proche du lézard ou de la grenouille ? Justifie.
d) Pourquoi ce tableau ne permet-il pas, à lui seul, de dire si le lézard est plus proche du pigeon ou du chimpanzé ? Que faudrait-il ajouter ?
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a) Mâchoires (5 espèces) ; quatre membres (4) ; amnios (3) ; plumes (1) et poils et mamelles (1).
b) Groupe à mâchoires : les 5 espèces (Gnathostomes). Inclus dans ce groupe, les Tétrapodes (quatre membres) : grenouille, lézard, pigeon, chimpanzé. Inclus dans les Tétrapodes, les Amniotes : lézard, pigeon, chimpanzé. Le pigeon (plumes) et le chimpanzé (poils et mamelles) ont chacun un caractère propre.
c) Le pigeon est plus proche du lézard : ils partagent l'amnios, caractère dérivé absent chez la grenouille. Leur ancêtre commun (celui des Amniotes) est plus récent que celui qu'ils partagent avec la grenouille.
d) Le lézard, le pigeon et le chimpanzé partagent tous l'amnios, et aucun caractère dérivé du tableau n'est partagé par deux seulement d'entre eux : on ne peut pas trancher. Il faudrait ajouter un caractère dérivé partagé par deux d'entre eux (par exemple un caractère du crâne ou des données moléculaires). En réalité, les études montrent que le lézard est plus proche du pigeon (groupe des sauropsides).
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6Je vérifie
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