Sciences de la vie et de la Terre (Spécialité) · Terminale · Génétique et évolution · 1.º Período

L'évolution inéluctable des génomes et des populations

Modélisation mathématique de l'évolution des fréquences alléliques. Étude du modèle de Hardy-Weinberg et des forces évolutives comme la dérive et la sélection.

En bref:Ce chapitre introduit une dimension mathématique essentielle à la biologie évolutive : la génétique des populations. Les élèves apprennent à modéliser l'évolution des fréquences alléliques au sein d'une population en utilisant le modèle théorique de Hardy-Weinberg. Ils étudient comment les forces évolutives, telles que la dérive génétique, la sélection naturelle et les mutations, font s'écarter les populations réelles de cet équilibre théorique.

• Programmes Officiels
• BOEN spécialité SVT Terminale - Thème 1A
• Compétence : Utiliser des outils mathématiques

À propos de ce thème

Ce chapitre introduit une dimension mathématique essentielle à la biologie évolutive : la génétique des populations. Les élèves apprennent à modéliser l'évolution des fréquences alléliques au sein d'une population en utilisant le modèle théorique de Hardy-Weinberg. Ils étudient comment les forces évolutives, telles que la dérive génétique, la sélection naturelle et les mutations, font s'écarter les populations réelles de cet équilibre théorique.

L'aspect abstrait des probabilités et des fréquences peut être un obstacle. L'apprentissage actif, par le biais de simulations numériques ou de jeux de tirage aléatoire, permet aux élèves de 'voir' la dérive génétique agir sur de petites populations. En manipulant des paramètres, ils comprennent intuitivement pourquoi la fragmentation des habitats menace la biodiversité en réduisant la variabilité génétique.

Questions clés

1. Qu'est-ce que l'équilibre de Hardy-Weinberg ?
2. Comment la sélection naturelle et la dérive génétique modifient-elles les populations ?
3. Comment la fragmentation des habitats influence-t-elle la biodiversité ?

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La sélection naturelle est la seule force qui fait évoluer les populations.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La dérive génétique, liée au hasard, est tout aussi cruciale, surtout dans les petites populations. Les simulations de tirage aléatoire aident les élèves à réaliser que des allèles peuvent disparaître sans être 'désavantageux'.

Idée reçue courante

L'équilibre de Hardy-Weinberg décrit la réalité des populations sauvages.

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est un modèle théorique de référence qui suppose l'absence de forces évolutives. En comparant les données réelles au modèle, les élèves apprennent que c'est justement l'écart au modèle qui prouve que la population évolue.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation

Le jeu de la dérive génétique

Les élèves utilisent des jetons de deux couleurs pour représenter des allèles. Ils simulent des reproductions aléatoires sur plusieurs générations dans des populations de tailles différentes pour observer la fixation ou la perte d'allèles.

45 min·Binômes

Jeu de simulation

Atelier tableur : Modélisation Hardy-Weinberg

À l'aide d'un tableur, les élèves créent un modèle qui calcule les fréquences génotypiques à partir des fréquences alléliques. Ils testent ensuite l'impact de l'introduction d'une pression de sélection sur la survie d'un phénotype.

50 min·Individuel

Jeu de simulation

Débat mouvant : Fragmentation et conservation

L'enseignant présente des scénarios d'aménagement du territoire (construction d'autoroutes). Les élèves doivent se positionner et argumenter sur les risques génétiques pour les espèces locales en utilisant les concepts de dérive et de flux géniques.

30 min·Classe entière

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le modèle de Hardy-Weinberg ?

C'est une loi mathématique qui stipule que, dans une population de grande taille, sans sélection, sans mutation et sans migration, les fréquences des allèles et des génotypes restent constantes d'une génération à l'autre. On utilise la formule p² + 2pq + q² = 1 pour calculer ces fréquences.

Comment la dérive génétique influence-t-elle la biodiversité ?

La dérive génétique est la modification aléatoire des fréquences alléliques. Dans les petites populations, elle réduit la diversité génétique car certains allèles peuvent disparaître par pur hasard. Cela rend les populations plus vulnérables aux changements environnementaux et augmente le risque d'extinction.

Pourquoi utiliser des outils mathématiques en SVT pour ce chapitre ?

Les mathématiques permettent de passer d'une description qualitative de l'évolution à une analyse quantitative prédictive. En utilisant des tableurs ou des logiciels de simulation, les élèves peuvent tester des hypothèses sur l'avenir d'une population, ce qui renforce leur esprit critique face aux modèles scientifiques et aux enjeux écologiques actuels.

Quel est l'impact de la fragmentation des habitats ?

La fragmentation (par les routes ou l'urbanisation) isole les populations en petits groupes. Cela amplifie la dérive génétique et empêche les échanges d'allèles (flux géniques). À terme, cela diminue la capacité d'adaptation des espèces et nécessite la mise en place de corridors biologiques.