Calendrier géologique et Phylogène : des outils pour l'étude de l'évolution humaine

Description et analyse d'un TP sur l'étude du caractère buissonnant de la lignée humaine en classe de terminale scientifique

En terminale S, le programme de SVT en vigueur depuis la rentrée 2002  introduit l'étude du caractère buissonnant de la lignée humaine. Nous proposons une séance de TP qui permette aux élèves d'interroger le modèle buissonnant de l'évolution humaine à partir de données issues de deux logiciels, Phylogène et le Calendrier géologique.

Le logiciel Phylogène permet de construire un arbre phylogénétique à partir d'espèces d'homininés sélectionnés et de caractères anatomiques choisis, le logiciel Calendrier géologique permet de visualiser la répartition de ces espèces dans le temps. Ces deux logiciels permettent encore d'accéder aux mêmes informations concernant l'anatomie, la répartition géographique... des espèces étudiées.

• Description de la séance

La séance décrite ci-dessous a été conduite au cours d'un TP d'une heure 30 dans deux classes de terminale S en mai 2007.

Dans un premier temps, à l'aide du logiciel Calendrier, les élèves observent la répartition dans les temps géologiques de huit espèces de fossiles d'homininés sélectionnées. La coexistence d'espèces différentes à une même période est un argument en faveur d'une évolution buissonnante (figure 1).

Ils construisent à l'aide du logiciel Calendrier une spirale des temps personnalisée mettant en évidence l'apparition et la disparition des différentes espèces étudiées (figure 2). Ils utilisent cette spirale pour proposer un schéma permettant d'argumenter en faveur d'un modèle buissonnant de l'évolution.

Figure 1 : il y a 3 Ma cohabitaient les espèces Australopithèque africanus et Australopithèque afarensis

 

Figure 2 : les différentes boules vertes situées sur la spirale des temps géologiques désignent des événements datés. Le déplacement de la boule rouge sur la spirale visualise le déplacement dans le temps. Ici elle est située sur un événement daté de -4,1 Ma correspondant à l'apparition des Australopithèques.

Dans un deuxième temps, à l'aide du logiciel Phylogène, les élèves construisent un arbre phylogénétique de l'évolution humaine à partir des espèces sélectionnées. Un tel arbre présentant des branches avec plusieurs ancêtres hypothétiques non représentés par des fossiles est en accord avec un modèle buissonnant de l'évolution.  Ils utilisent la spirale des temps qu'ils ont construit au préalable pour dater sur leur arbre l'apparition des caractères dérivés étudiés.

Pour finir, les élèves discutent le caractère hypothétique de l'arbre construit à partir des restes fossiles de Toumaï.

• Commentaires et productions d'élèves

- Des arguments en faveur d'une évolution buissonnante :

Les élèves disposent d'une description d'un modèle linéaire et d'un modèle buissonnant de l'évolution humaine. Ils peuvent ainsi s'appuyer sur les caractéristiques de ces modèles pour guider leur investigation. L'exploration des temps géologiques à l'aide du logiciel Calendrier permet  d'identifier l'existence de plusieurs espèces d'homininés pour une même période, fait que la plupart des élèves considére comme un argument en faveur d'une évolution buissonnante (production d'élève 1).

Production d'élève 1

On constate cependant chez un certain nombre d'élève une juxtaposition d'arguments qui ne sont pas tous en faveur d'une évolution buissonnante. Dans la production 2, l'élève identifie que des fossiles d'homininés ont vécu pendant une même période, mais il précise que ces fossiles sont "des"ancêtres communs à l'homme". La conception d'un modèle linéaire de évolution pour lequel les fossiles sont les ancêtres de l'homme semble ancrée chez cet élève.  

Production d'élève 2 

- Construction d'un schéma permettant d'argumenter en faveur d'un modèle buissonnant

Dans un premier temps, il est demandé  aux élèves d'identifier les éléments devant être présents dans leur schéma pour que celui-ci joue son rôle d'argumentation, soit des repères temporels, les dates d'apparition et d'extinction des différentes espèces d'homininés, la mise en évidence des périodes de coexistence. Cette réflexion préalable favorise l'autonomie des élèves et leur laisse une liberté d'initiative. Celle-ci est montrée par la grande diversité de productions réalisées.

Le plus grand nombre des schémas d'élève sont de type "stratigraphique", c'est à dire qu'ils positionnent les différentes espèces dans le temps avec une mise en relief ou non des périodes de coexistence (productions d'élève 3 à 7).

Seulement deux productions d'élève s'attachent à montrer qu'il n'existe pas de filiation directe entre les différentes espèces fossiles d'homininés étudiées (production 6). Ce sont des élèves qui sont capables de réinvestir l'étude réalisée sur les relations de parenté entre les espèces pour le cas de l'espèce humaine.

On peut encore noter que certaines productions semblent révèler un finalisme pour lequel l'homme est l'aboutissement de l'évolution. Cette hypothèse semble assez forte dans la production 7 qui place l'homme actuel au sommet d'une pyramide.

Production d'élève 3 : dans ce schéma, les couleurs soulignent les périodes de coexistence des espèces

Production d'élève 4

 Production d'élève 5

 Production d'élève 6

Production d'élève 7                                                                                                

• A télécharger
  • • logiciel Calendrier pour visualiser le jeu de données sur la lignée humaine, dans le logiciel, choisir Données / lignée humaine
      • Fiche élève
      • la spirale corrigée télécharger le fichier "spirale hominines.cal" sur votre ordinateur puis pour visualiser la spirale,  dans le logiciel, choisir spirale /personnalisée, puis spirale /ouvrir le fichier.

• Pour aller plus loin ...
  • • • Quessada MP, Clément P, 2005 - Introduction du concept d'évolution buissonnante dans les manuels scolaires de sciences de la vie et de la Terre de terminale scientifique, Actes Rencontres de l'ARDIST, Lyon : INRP, p. 293-300