Annales gratuites Bac S : Mécanismes de l'évolution

L'hypophyse libère diverses hormones dont certaines sont constituées de 9 acides aminés (chacun désigné par 3 lettres). Les séquences en acides aminés de trois de ces hormones sont données ci-dessous :

Ces 3 hormones sont codées par 3 gènes différents qui, chez l'Homme, sont localisés sur des chromosomes différents.

Le tableau ci-dessous indique la présence de ces hormones ainsi que l'âge des plus anciens représentants fossiles des groupes étudiés.

En première lecture, le sujet porte sur les notions suivantes :

Elles sont accompagnées de ce cortège de vocabulaire :

Afin de tenter de retrouver les arguments favorisant l'évolution des espèces, deux documents sont proposés aux candidats :

Le premier document présente différents membres antérieurs de vertébrés. La coloration fait ressortir une même organisation avec trois os principaux : humérus, radius et cubitus prolongés par les doigts.

Le deuxième document propose les séquences de trois nonapeptides post-hypophysaires : vasotocine, ocytocine, ADH ou anti-diurétique hormone. L' analyse des séquences polypeptidiques montre deux modifications entre les hormones.

Au niveau du huitième acide aminé l'arginine de la vasotocine est remplacée par le leucine chez l'ocytocine.
Au niveau du troisième acide aminé l'isoleucine de l'ocytocine est remplacée par la phénylalanine chez l'hormone anti-diurétique.

La deuxième partie du second document montre qu'au cours du temps sont apparus l'ocytocine (vers 360 millions d'années) et l'ADH (vers 200 millions d'années).

En interprétant, l'élève devra proposer une explication quant à l'apparition de ces deux nouvelles hormones respectivement au primaire et au secondaire.

La lecture du sujet met en évidence la nécessité d'un plan en deux parties :

Dans une première partie l'élève doit donner quelques arguments démontrant comment les espèces de vertébrés peuvent évoluer.
Pour cela, la comparaison des membres antérieurs des vertébrés proposée montre que ceux-ci ont la même organisation : le membre antérieur est typique du membre chiridien de tétrapode avec humérus, radius et cubitus. Ceci est valable pour l'ancêtre (eusthénopteron) du premier tétrapode connu, mais également pour le dernier mammifère apparu, c'est-à-dire nous.
Ce document 1 permet de montrer les relations de parentés entre les êtres vivants. Les êtres vivants se ressemblent. Ceci laisse à croire qu'ils ont une origine commune.

Dans la deuxième partie, l'élève est invité à retrouver cette origine commune au niveau moléculaire et à développer la notion de gène ancestral. "Un gène, une protéine" : ce slogan s'applique ici car les trois protéines sont gouvernées par trois gènes différents.
La lecture des documents laisse supposer qu'un gène ancestral codant pour la synthèse de la vasotocine a subi une mutation efficace au niveau du 22^ème, 23^ème ou 24^ème nucléotide entraînant la synthèse de la leucine à la place de l'arginine.
De plus, ce même gène a subi une autre mutation efficace au niveau du 7^ème, 8^ème ou 9^ème nucléotide entraînant la synthèse de la phénylalanine à la place de l'isoleucine.

Ces deux mutations du gène codant pour la synthèse de la vasotocine ont permis la création de deux nouvelles hormones. Ceci laisse à penser que ce mécanisme, pouvant se reproduire pour d'autres hormones, aboutit à la création progressive de nouvelles espèces.

Aussi bien au niveau moléculaire (document 2) qu'au niveau des organes (document 1) la spéciation laisse supposer que tous les êtres vivants ont une origine commune et que celle-ci a évolué suite aux mutations.