Phaléne du bouleau

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  • Publié le : 12 novembre 2012
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Génétique des populations et évolution

Le mélanisme industriel chez la phalène du bouleau

1 – La mise en évidence d'un polymorphisme de coloration

La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon (ordre des Lépidoptères) fréquent en Europe du nord (fig.1). Les individus volent de nuit et se reposent le jour sur les bouleaux. Cette espèce a été très étudiée depuis le XIXème sièclecar elle présente deux formes principales (fig.2), l'une claire (typica) et l'autre sombre, ou mélanique (carbonaria), dont les fréquences ont considérablement varié dans les populations naturelles au cours des 150 dernières années.
[pic]

Au milieu du XIXème siècle, la forme typica était largement majoritaire dans les populations anglaises. C'est en 1848 que l'on a rapporté la premièrecapture d'un individu carbonaria dans la région de Manchester. La fréquence de cette forme s'est alors accrue rapidement et les individus mélaniques ont ensuite été observés dans les autres régions industrielles de l'Angleterre (fig.3).

[pic]
Fig.3

L'augmentation de la fréquence de la forme carbonaria a été très rapide puisqu'en 1895 elle atteignait 98% autour de Manchester. En moins de 50 anscette forme était devenue largement majoritaire dans cette région.

2 – Déterminisme génétique et fréquences allèliques

Le déterminisme génétique de cette coloration est monogénique et autosomique, l'allèle carbonaria (C) étant dominant sur l'allèle typica (c). Les fréquences alléliques de C et c seront dénommées respectivement p ( C ) et q ( c) .

[Formemélanique] CC ou Cc
[Forme claire] cc


Question 1 ? En supposant que la population est panmictique et que la fréquence de la forme mélanique était de 0,98 en 1895, estimez approximativement la fréquence de l'allèle typica ( c) à cette époque.
D'après vos calculs, cette valeur était environ :
(a) 0,990 (b) 0,010 ( c) 0,141


Les variationss'étant toujours produites dans le sens de l'augmentation de la fréquence de la forme carbonaria, il ne peut s'agir d'un phénomène dû au hasard. Deux hypothèses sont possibles, soit l'effet de mutations récurrentes, soit l'action de la sélection.

3 – L'hypothèse des mutations récurrentes

On pourrait penser que l'allèle carbonaria soit obtenu assez fréquemment par mutation et qu'il ait ainsiremplacé l'allèle typica. On peut alors calculer le taux v de mutation de c vers C qui correspondrait à une évolution aussi rapide que celle observée dans la nature.
Sous l'effet des mutations seules, la relation de récurrence des fréquences alléliques de c entre deux générations successives s'écrit :
q1 = q0 - vq0

La fréquence des allèles c sera celle de la génération précédente (q0) diminuée dela fréquence des allèles mutés (vq0). On considère ici que l'allèle C ne mute pas vers c, ce qui correspond à l'évolution la plus rapide possible sous l'effet de la mutation.
Le processus se répétant au cours de générations, on en déduit :
qt = q0 (1-v)n
et
v = 1 - (q t / q0)1/n
ou n représente le nombre de générations.

Question 2 ? Si on considère que la fréquence de la forme mélanique (CC & Cc )était de 0,01 dans la région de Manchester en 1848 et de 0,98 en 1895, et sachant que la phalène du bouleau présente une génération par an dans cette région, calculer la valeur de v qui rend le mieux compte de la vitesse de l'évolution observée ?
a) - 0,102 b) 0,041 c) 0,093


Cliquer sur la valeur qui correspond à votre réponse.

4.1– L'hypothèse sélective : l'action des prédateurs

Dès le XIXème siècle, on remarqua une corrélation positive entre la fréquence de la forme mélanique et la pollution industrielle. Celle-ci contribue à la disparition des lichens sur les bouleaux et au noircissement de ces arbres. Le phénomène fut décrit sous le terme de "mélanisme industriel".

La distribution géographique des...
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