Enseignement scientifique Terminale
Durée 1h – 10 points – Thème « Une histoire du vivant »
Sujet n°ENSSCI3207
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Dater l’origine d’Homo sapiens et son lieu de naissance (la région où il est observé pour la première fois) n’est pas facile. Si nous disposons de données directes concernant les liens de parenté entre Homo sapiens et les espèces actuelles, les chercheurs n’ont à leur disposition que des ossements fossiles souvent partiels et dont la datation n’est pas toujours précise pour étudier les autres espèces du genre Homo. Le plus ancien représentant ayant livré des ossements est l’Homo habilis dont les plus anciennes traces remontent à environ 2,8 millions d’années, mais des outils vieux de 3.3 millions d’années ont été découverts au Kenya dont on ne connaît pas l’auteur.
Source : d’après le site du Museum national d’Histoire Naturelle
L’objectif de cet exercice est de comprendre les fondements de la construction des scénarios évolutifs passés de l’espèce humaine et de discuter de leur validité.
Partie 1 – Modélisation des liens de parenté entre Homo sapiens et les autres espèces actuelles
Document 1 – Pourcentage des ressemblances dans la séquence du gène de la NADH déshydrogénase chez trois espèces
| Homme | Chimpanzé | Gorille | |
| Homme | 100 | 89 | 86,5 |
| Chimpanzé | 100 | 87,8 | |
| Gorille | 100 |
Anagène est un logiciel pédagogique d’analyse de séquences nucléiques et protéiques proposé par le CNDP (Centre National de Documentation Pédagogique, devenu aujourd’hui Canopé). Il s’appuie sur des traitements présents dans les logiciels :
- Seqaid II (D.D. Rhoads et D.J. Rouffa, université du Kansas) ;
- Clustalw (D. Higgins, European Molecular Biology Laboratory [EMBL]) ;
- Antheprot (G. Deléage, Institut de biologie et de chimie des protéines à Lyon).
Source : documentation d’Anagène, ENS Lyon
1- Indiquer sur votre copie la lettre correspondant à la proposition exacte :
un pourcentage élevé de similitudes génétiques entre deux espèces est un argument pour dire que :
- l’ancêtre commun aux deux espèces est ancien ;
- l’ancêtre commun aux deux espèces est récent ;
- l’une des deux espèces est l’ancêtre de l’autre ;
- les deux espèces n’ont pas d’ancêtre commun.
Un pourcentage élevé de similitudes génétiques entre deux espèces est un argument pour dire que : B. l’ancêtre commun aux deux espèces est récent
2- À partir des informations du document 1, expliquer pourquoi l’on ne peut pas valider de manière certaine l’un ou l’autre des arbres de parenté (arbre 1, arbre 2) ci-dessous.
3- En considérant la source du document 1, discuter de la fiabilité des données scientifiques proposées.
Les données du document 1 sont issues du logiciel Anagène, fondé sur des outils scientifiques fiables utilisés en bioinformatique. Elles proviennent de sources reconnues comme l’EMBL ou l’ENS Lyon, ce qui garantit leur sérieux.
4- D’après vos connaissances, expliquer quelle démarche doit être mise en œuvre par les scientifiques pour valider l’un des deux arbres de parenté proposés sur la figure précédente (arbre 1, arbre 2).
Partie 2 – Étude des liens de parenté entre Homo sapiens et les autres espèces du genre Homo
Document 2 – L’Homme de Neandertal, notre « cousin » disparu
L’Homme de Neandertal (Homo néanderthalensis) a vécu en Europe aux côtés des Hommes modernes (Homo sapiens) durant plus de 10 000 ans.
L’étude des gènes des néanderthaliens suggère que, tout en étant très proches des Hommes modernes (Homo sapiens), ils sont suffisamment distants pour que l’on puisse considérer qu’il s’agit bien d’une espèce différente. D’après les études des fossiles et la comparaison de l’ADN des deux espèces, leur dernier ancêtre commun aurait vécu il y a environ 400 000 ans.
Source : d’après Le Monde du 8 mai 2010
Document 3 – Un nouveau venu dans la famille humaine : l’Homme de Denisova
Pour la première fois, en 2010, une nouvelle espèce humaine a été décrite non pas grâce à des données anatomiques, mais d’après des analyses génétiques.
L’ADN d’un os trouvé dans une grotte de Sibérie, daté d’un peu moins de 40 000 ans, appartient à un individu du genre Homo mais ce n’est ni un sapiens, ni un néandertalien. Ceci signifie qu’à une époque où les deux espèces du genre Homo (sapiens et néanderthalensis) cohabitaient, un proche « cousin » subsistait lui aussi en Eurasie : l’Homme de Denisova (Homo denisovensis).
En comparant son ADN à celui des Hommes modernes (H. sapiens) et des néandertaliens, les chercheurs ont constaté que les différences étaient deux fois plus nombreuses entre le nouvel homininé et nous que celles qui nous séparent de Neandertal. Ceci signifie qu’il faut remonter à plus d’un million d’années pour retrouver l’ancêtre commun à l’Homme de Denisova, à Neandertal et à l’Homme moderne (H. sapiens).
Source : d’après Pour La Science n°386
5- À l’aide des informations extraites des documents 2 et 3, identifier les espèces A et B du schéma suivant en justifiant le choix :
D’après le document 2 :
- Homo sapiens et Homo neanderthalensis ont un ancêtre commun il y a environ 400 000 ans.
- Ils sont proches génétiquement, mais appartiennent à des espèces différentes.
D’après le document 3 :
- L’Homme de Denisova (Homo denisovensis) est une espèce différente à la fois de sapiens et de néandertal.
- L’ancêtre commun de Denisova, Neandertal et Sapiens remonte à plus d’un million d’années.
- Denisova est génétiquement plus éloigné de nous que Neandertal.
Identification des espèces A et B :
- Espèce A est située sur une branche proche de Sapiens mais différente : Homme de Neandertal
- Espèce B est située sur une branche séparée dès le début : Homme de Denisova
Document 4 – Répartition temporelle des espèces d’homininés
Source : d’après https://planet-terre.ens-lyon.fr
6- Expliquer en quoi les données du document 4 sont cohérentes avec les informations des documents 2 et 3.
Le document 4 montre que Homo sapiens, Homo neanderthalensis et Homo denisovensis ont coexisté pendant une période, notamment entre 40 000 et 100 000 ans.
D’après le document 2 : L’Homme de Neandertal (Homo néanderthalensis) a vécu en Europe aux côtés des Hommes modernes (Homo sapiens) durant plus de 10 000 ans.
D’après le document 3 : à une époque où les deux espèces du genre Homo (sapiens et néanderthalensis) cohabitaient, un proche « cousin » subsistait lui aussi en Eurasie : l’Homme de Denisova (Homo denisovensis).
Ainsi, les données du document 4 sont cohérentes avec les informations des documents 2 et 3.
7- On dit que l’évolution humaine est « buissonnante ». Justifier cette affirmation en exploitant le document 4.
L’évolution humaine est dite « buissonnante » car, comme le montre le document 4, plusieurs espèces du genre Homo ont coexisté pendant des périodes données.
Par exemple, Homo sapiens, Homo neanderthalensis et Homo denisovensis vivaient en même temps.
Le document montre également l’apparition et l’extinction successives de nombreuses espèces humaines différentes, sans qu’il y ait une seule lignée directe.
Cela évoque un buisson, avec plusieurs branches évolutives parallèles, certaines menant à des espèces disparues et une seule ayant survécu : Homo sapiens.