Sciences de la vie et de la Terre · 3ème

Idées d’apprentissage actif

La dérive génétique et la spéciation

L'évolution est un processus dynamique où le hasard joue un rôle aussi important que la sélection. Les activités actives permettent aux élèves de manipuler les variables et de visualiser concrètement comment la dérive génétique, indépendamment de l'adaptation, peut façonner les populations, surtout les plus petites.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 4 - Le vivant et son évolution

• 25–55 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Jeu de simulation
• 40 min · Petits groupes

Jeu de simulation: Dérive dans les petites populations

Deux groupes travaillent en parallèle : un avec 50 billes (grande population) et un avec 10 billes (petite population). À chaque génération, ils tirent au sort les allèles transmis. Après 10 tours, les élèves comparent les résultats et constatent que la petite population perd plus rapidement sa diversité.

Distinguez la sélection naturelle de la dérive génétique.

Conseil de facilitation

Pour la Simulation : Dérive dans les petites populations, assurez-vous que les élèves comparent attentivement les résultats des deux groupes pour bien saisir l'effet de la taille sur la fixation aléatoire des allèles.

À observer

Demandez aux élèves d'écrire sur un carton : 'Une phrase expliquant la principale différence entre la sélection naturelle et la dérive génétique' et 'Un exemple concret de situation où la dérive génétique est importante'.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 02

• Étude de cas
• 40 min · Binômes

Étude de cas: Les pinsons des Galápagos

Les binômes étudient la diversification des pinsons de Darwin sur les différentes îles. Ils identifient les facteurs d'isolement géographique, les pressions de sélection locales et les adaptations résultantes (forme du bec). Ils construisent un schéma du processus de spéciation.

Expliquez comment de nouvelles espèces peuvent apparaître au cours du temps.

Conseil de facilitation

Dans l'Étude de cas : Les pinsons des Galápagos, guidez les élèves pour qu'ils identifient les facteurs environnementaux spécifiques qui ont pu favoriser certaines variations alléliques, tout en reconnaissant le rôle potentiel de la dérive dans de petites populations insulaires isolées.

À observer

Posez la question suivante à la classe : 'Imaginez une petite population d'insectes sur une île. Un ouragan emporte la moitié des insectes au hasard. Comment cet événement peut-il affecter la fréquence des allèles dans la population survivante ?' Encouragez les élèves à utiliser les termes 'dérive génétique' et 'hasard'.

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Activité 03

• Jeu de rôle
• 55 min · Petits groupes

Jeu de rôle: L'île coupée en deux

Un événement géologique sépare une population en deux groupes. Les élèves simulent l'évolution indépendante des deux sous-populations pendant 20 générations (tirage de billes et pressions différentes). Ils testent ensuite si les deux populations peuvent encore se « reproduire » (compatibilité des allèles).

Analysez les facteurs qui peuvent isoler des populations et conduire à la spéciation.

Conseil de facilitation

Lors du Jeu de rôle : L'île coupée en deux, aidez les élèves à visualiser comment l'isolement géographique force les deux groupes à évoluer indépendamment, permettant à la dérive de creuser les différences génétiques au fil des générations simulées.

À observer

Présentez deux scénarios : l'un décrivant une population isolée par une montagne, l'autre une population subissant une forte prédation sélective. Demandez aux élèves d'identifier quel scénario est le plus susceptible de mener à la spéciation par dérive génétique et pourquoi.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Conscience sociale
• Conscience de soi

Activité 04

• Étude de cas
• 25 min · Classe entière

Carte mentale collaborative : Les mécanismes de la spéciation

En classe entière, les élèves construisent une carte mentale géante reliant isolement géographique, dérive génétique, sélection naturelle différentielle et spéciation. Chaque élève ajoute un élément et trace les liens de cause à effet.

Distinguez la sélection naturelle de la dérive génétique.

Conseil de facilitation

Pendant la Carte mentale collaborative : Les mécanismes de la spéciation, encouragez les élèves à relier explicitement la dérive génétique aux autres mécanismes comme la mutation et la sélection, en montrant comment elle peut agir indépendamment ou en conjonction avec eux.

À observer

Demandez aux élèves d'écrire sur un carton : 'Une phrase expliquant la principale différence entre la sélection naturelle et la dérive génétique' et 'Un exemple concret de situation où la dérive génétique est importante'.

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Quelques notes pour enseigner cette unité

L'enseignement de la dérive génétique et de la spéciation bénéficie grandement d'approches concrètes et visuelles. Évitez de présenter la dérive comme une simple alternative à la sélection; montrez plutôt comment les deux processus opèrent, souvent simultanément, et comment le hasard est un moteur évolutif majeur. L'utilisation de simulations et d'études de cas rend ce concept abstrait plus tangible pour les élèves.

Les élèves démontreront une compréhension claire que la dérive génétique est un mécanisme évolutif aléatoire distinct de la sélection naturelle. Ils seront capables d'expliquer comment la taille de la population influence l'impact de la dérive et comment ce phénomène contribue à la spéciation.

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Attention à ces idées reçues

• Pendant la Simulation : Dérive dans les petites populations, les élèves pourraient croire que l'évolution est toujours dirigée vers une meilleure adaptation.

  Lors de la simulation, redirigez les élèves à observer comment la taille de la population influence la perte ou la fixation d'allèles, même ceux qui ne confèrent aucun avantage adaptatif, illustrant ainsi que le hasard, et non la perfection, guide certains changements évolutifs.

• Dans l'Étude de cas : Les pinsons des Galápagos, les élèves peuvent penser que l'isolement d'une population suffit à créer immédiatement une nouvelle espèce.

  Après l'étude de cas, demandez aux élèves de tracer la chronologie de la diversification des pinsons, en soulignant les nombreuses générations nécessaires à l'accumulation des différences génétiques menant à l'incapacité de reproduction, ce qui contredit l'idée d'une spéciation instantanée.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de simulation
• Étude de cas
• Jeu de rôle