Place de l'Homme

Les relations de parenté entre l'homme et les autres Vertébrés peuvent être précisées en utilisant des données anatomiques, morphologiques, embryologiques, chromosomiques et moléculaires concernant les organismes vivant actuellement.

La démarche suivante est basée sur l'utilisation du logiciel Phylogène.

Les principes des méthodes utilisées pour traiter les données anatomiques, morphologiques et moléculaires sont décrits dans la rubrique "Méthodes" du site dédié à Phylogène.

Prérequis de Collège : l'Homme est un Vertébré, Mammifère (peau recouverte de poils, allaitement).

Objectifs :

comprendre les principes d'établissement des relations de parenté entre les êtres vivants à partir de données anatomiques, morphologiques et moléculaires (méthodes cladistique et phénétiques)
déterminer quels sont les plus proches parents de l'homme dans la nature actuelle
déterminer les caractéristiques de l'homme par rapport à ses plus proches parents

Plan proposé :

Les relations de parenté entre l'Homme et les autres Vertébrés (la place de l'Homme au sein desVertébrés)
Les relations de parenté entre l'Homme et les autres Primates (la place de l'Homme au sein des Primates)

Les relations de parenté entre l'Homme et les autres Vertébrés
(la place de l'Homme au sein des Vertébrés)

Données utilisées : données anatomiques et morphologiques

Méthode de traitement des données : méthode cladistique

Exemple de choix de taxons et de caractères envisageables

1 - Pour une découverte de la méthode cladistique
(Poser les notions d'états primitif et évolué d'un caractère, d'organes homologues, de signification évolutive du partage des états évolués ou des homologies, de cladogramme).

(Fichier d'images utilisé = vertebrs.phg)

Observer pour trouver des critères de comparaison qui seront utiles à l'établissement des relations de parenté

Activité

Observations et conclusions

Comparer l'organisation du membre antérieur (donnée anatomique = organe locomoteur) de 4 Vertébrés (exemple : Coelacanthe - Homme - Sardine - Dauphin)

- Un caractère peut être choisi au niveau de l'organisation du membre antérieur : le nombre de pièces basales (deux états : p.b. unique ou p.b. nombreuses)

Cliquez sur l'icône pour obtenir l'image agrandie

Un caractère peut-être choisi au niveau des annexes embryonnaires : la présence de placenta (deux états: présent ou absent)

Comparer les annexes embryonnaires (données anatomiques - annexes embryonnaires) des 4 mêmes animaux

- Les résultats des observations sont consignés dans une matrice taxons/caractères (à construire à partir de l'activité "Choisir")

Raisonner à partir des observations effectuées

On se propose maintenant de réfléchir à la signification évolutive du partage d'états évolués : tous les êtres vivants qui partagent un même état évolué d'un caractère (homologie) l'ont hérité d'un ancêtre commun qui leur est propre et chez qui cet état est apparu.

Il faut donc ici déterminer, pour chaque caractère, l'état primitif et l'état évolué ou dérivé; pour cela, on peut faire appel à des critères paléontologiques (l'état apparu le plus récemment est l'état évolué), ou à des critères embryologiques.

Caractère	Etat primitif	Etat évolué
nombre de pièces basales	nombreuses	unique
placenta	absent	présent

Traduire le raisonnement sous forme d'une figure arborescente (construction d'un cladogramme)

Activité

Résultats et conclusions

La seule hypothèse de départ est que ces 4 taxons ont un même ancêtre commun, et l'on prend en compte successivement chaque caractère pour préciser les relations de parenté

On réalise des branchements qui traduisent le raisonnement effectué: on regroupe les organismes qui présentent un même état évolué d'un caractère (traduisant ainsi le fait qu'ils l'ont hérité d'un même ancêtre commun, qui leur est propre)

(fonctionnalité Arbre)

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2 - Pour préciser les relations de parenté entre l'homme et les autres Vertébrés

(Fichier d'images utilisé = vertebrs.phg)

Taxons Caractères

Aigle - Babouin - Chat - Crapaud - Crocodile - Gorille - Homme - Lamproie - Oreillard - Sardine - Tarsier mâchoires - choanes - amnios - placenta - fenêtre mandibulaire - doigts - terminaison des doigts - orbites

Lors de l'élaboration du cladogramme, on peut aborder la notion de parcimonie (le cladogramme le plus valable est le plus parcimonieux, c'est à dire celui qui suppose le moins de sauts évolutifs).

Un cladogramme possible en utilisant ces données :

On peut ainsi définir des clades (c.a.d un ancêtre commun et tous ses descendants), ou groupes monophylétiques : Gnathostomes, Choanates, Amniotes, Placentaires,...

On peut également donner une première idée de la notion de Primates : Mammifères placentaires qui possèdent des ongles.

D'après ce cladogramme, les plus proches parents de l'homme sont les autres Primates.

Les relations de parenté entre l'Homme et les autres Primates
(la place de l'Homme au sein des Primates)

Une définition plus précise des Primates est disponible dans les Synthèses.

Données utilisées : données anatomiques, morphologiques et moléculaires

Méthodes de traitement des données : méthode cladistique, méthode phénétique

1 - Utilisation de données anatomiques et morphologiques (et application de la méthode cladistique)

(Fichier d'images utilisé = Archont.phg)

Taxons Caractères

Babouin - Bonobo - Chimpanzé - Gibbon - Gorille - Homme - Orang-Outan - Oreillard - Ouistiti - Tarsier - Toupaïe terminaison des doigts - pouce - orbites - queue - narines

Un exemple de cladogramme obtenu à partir de ces données :

On peut ainsi définir comme clades : les Primates (ongles), les Simiens (orbites fermées et disparition de la truffe ou rhinarium), les Catarrhiniens (narines rapprochées) et les Hominoïdes (disparition de la queue).

Les plus proches parents de l'homme sont donc, d'après ce cladogramme, les autres Hominoïdes.

Les caractères anatomiques et morphologiques qui permettent ensuite de préciser la classification au sein des Hominoïdes ne sont pas facilement observables pour des élèves de lycée. On privilégiera donc les données moléculaires pour la suite.

2 - Utilisation de données moléculaires pour préciser les relations de parenté entre l'Homme et les autres Hominoïdes (et application de méthodes phénétiques)

Toutes les méthodes de traitement de données sont applicables aux données moléculaires : méthode cladistique aussi bien que méthodes phénétiques, mais seules les méthodes phénétiques sont ici envisagées.

(Fichier d'images utilisé = Archont.phg)

a) Un exemple : phylogénie établie par la méthode UPGMA, à partir de la molécule de la cytochrome C oxydase (Tableau de molécules : cytcox2.aln):

Résultats obtenus
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Les résultats obtenus confirment ici les relations de parenté établies auparavant, et notamment la plus proche parenté de l'Homme avec les autres Hominoïdes. Ils permettent de plus de préciser les relations de parenté au sein du groupe des Hominoïdes.

On peut ainsi définir les clades suivants :

Hylobatidés (Gibbon et Siamang)
Pongidés (Orang-Outan)
Hominidés (Gorilles, Chimpanzé, Bonobo, Homme)

D'après les relations établies à partir de cette molécule de cytochrome c2 oxydase, les plus proches parents de l'homme sont les chimpanzés et les Bonobos.

b) Discussion des relations de parenté au sein des Hominoïdes

Selon les molécules utilisées, les phylogénies obtenues diffèrent au niveau des relations de parenté entre l'Homme, le Gorille, le Bonobo et le Chimpanzé.

Exemple : phylogénie obtenue en prenant en compte la globine epsilon

Si l'on prend en compte les résultats fournis par les différentes molécules, on peut dire que les relations de parenté obtenues avec le premier exemple (cytochrome c2-oxydase) sont les plus courants. Cela a amené certains spécialistes à proposer une nouvelle classification évolutive au sein des Hominoïdes (voir Synthèses).

Les plus proches parents de l'Homme seraient donc les Chimpanzés et les Bonobos.

Institut national de recherche pédagogique