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Lire et exploiter un arbre phylogénétique

par Alain Pothet last modified 2012 Feb 18 10:42

Démarche proposée par Monique Dupuis, IA-IPR Académie de Nantes


Un arbre phylogénétique doit être accompagné des données qui ont permis de le construire :

Un arbre phylogénétique est établi selon une méthode cladistique, à partir de données précises; il doit donc être accompagné de la matrice taxons/caractères (avec indication des états dérivés de chaque caractère) qui a été exploitée pour le construire, et/ou de légendes sur l'arbre
situant les innovations évolutives justifiant chaque entre noeud :
 

arbre1.jpeg matrice1.jpg

Rq : pour un même échantillonnage de taxons, on peut obtenir des arbres différents selon les données utilisées.

flecheh.gif

Lire un arbre phylogénétique, c'est ...:

  1. préciser les parentés en les justifiant
  2. donner les caractéristiques des derniers ancêtres communs
  3. définir des groupes monophylétiques (ou clades)
  4. savoir dire si un arbre est valable ou non 

1 - Préciser les parentés en les justifiant

Un arbre phylogénétique est établi en appliquant le principe de la cladistique qui permet des regroupements (donc des parentés)
sur le partage d'états dérivés des caractères.
 

arbre1b.jpg
  • Quels sont, d'après cet arbre, les plus proches parents du gorille ? 

  •  

     
     
     

    Les plus proches parents du gorille d'après cet arbre sont le tarsier,
    l'homme et le saki car c'est avec eux qu'il partage le plus d'innovations évolutives (ou états dérivés des caractères): mâchoires, doigts,
    amnios, placenta et ongles.

  • La salamandre est-elle plus apparentée au thon ou au tarsier ? 

  •  

     
     
     

    Bien qu'étant apparemment située "plus près" du thon que du
    tarsier dans l'arbre , la salamandre est plus apparentée au tarsier
    car c'est avec lui qu'elle partage le plus d'innovations évolutives 
    (deux innovations évolutives partagées : mâchoires et doigts;
    une seule partagée avec le thon : les mâchoires).

2 - Donner les caractéristiques des derniers ancêtres communs

Le dernier ancêtre commun se situe toujours à un noeud. Ses caractéristiques sont les innovations génétiques apparues 
chez ses ancêtres.
 

arbre1bancetresalamsaki.jpg
Le dernier ancêtre commun se situe toujours à un noeud. Ses caractéristiques sont les innovations génétiques apparues chez ses ancêtres.
  • Situer le dernier ancêtre commun au saki et à la salamandre et en préciser
  • les caractéristiques : 

  •  

     
     
     

    Les seules informations fournies par cet arbre concernant le dernier
    ancêtre commun au saki et à la salamandre est qu'il possèdait des
    mâchoires et des doigts.
     
     

 

3 - Définir des groupes monophylétiques

Un groupe monophylétique, ou clade, réunit tous les organismes, actuels et fossiles, qui partagent une même innovation
évolutive et l'ancêtre commun chez qui cette innovation est apparue. 
 

tetrapodesb.jpg Le clade des Tétrapodes réunit tous les organismes actuels et
fossiles qui possèdent des doigts.
amniotesb.jpg Le clade des Amniotes réunit tous les organismes actuels et
fossiles qui possèdent un amnios. 
primatesb.jpg Le clade des Primates réunit tous les organismes actuels et
fossiles qui possèdent des ongles (à la place des griffes) et un pouce opposable.

4 - Savoir dire si un arbre est valable ou non

Deux arbres, établis à partir de la même matrice, peuvent être justes tout en présentant un aspect différent
(on peut effectuer une libre rotation des branches à chaque noeud, sans changer la signification de l'arbre)
 

arbre1b.jpg arbre1different.jpg
Ces deux arbres sont parfaitement équivalents ... 

Chaque entrenoeud doit être justifié par une innovation évolutive au moins.
 

arbrefaux1bis.jpg matricefaux1.jpg
L'entrenoeud repassé en rouge sur cet arbre est abusif :
il n'est justifié par aucune innovation évolutive que
partageraient exclusivement l'homme et le gorille.

L'arbre ci-contre est l'arbre "corrigé"

arbre1b.jpg

Toutes les informations apportées par la matrice taxons/caractères doivent être exploitées.
 

arbrefaux2.jpg matricefaux2.jpg
Une information apportée par la matrice fournie n'a pas été prise en compte : le fait que le saki, l'homme, le tarsier et le gorille partagent une innovation évolutive (les ongles) que ne partage pas avec eux l'otarie.

La prise en compte de cette information permet de préciser une parenté plus grande entre ces 4 animaux, et d'obtenir l'arbre ci-contre.

arbrefaux2corrige.jpg

flecheh.gif

La place des fossiles dans un arbre phylogénétique
 

arbrefossiles.jpg Les fossiles (ici l'Archeopteryx) se placent comme les organismes actuels 
dans un arbre phylogénétique (un arbre phylogénétique est un arbre 
de parentés).
Si l'on veut donner un cadre temporel plus précis, il faut prendre en compte des informations complémentaires : la période à laquelle vivait ce fossile; on gradue alors l'axe des temps et on descend le fossile et les noeuds qui sont "en-dessous" de lui dans l'arbre (qui représentent des ancêtres de ce fossile et sont donc plus anciens que lui ...) arbrefossiletemps.jpg
flecheh.gif
 

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