Exercices: Le vivant et son évolution

Le caryotype humain

Une cellule de la peau d'un être humain contient 46 chromosomes, regroupés en 23 paires. Un spermatozoïde est une cellule reproductrice (un gamète) produite par méiose dans les testicules.

1. Indiquer le nombre de chromosomes contenus dans un spermatozoïde.

2. Indiquer le nombre de chromosomes contenus dans la cellule-œuf formée après la fécondation d'un ovule par un spermatozoïde. Justifier la réponse.

3. Expliquer pourquoi le nombre de chromosomes reste identique d'une génération à l'autre chez l'espèce humaine.

Un cas de mucoviscidose dans une famille

La mucoviscidose est une maladie génétique. Le gène concerné possède deux allèles : $M$ (allèle normal) et $m$ (allèle responsable de la maladie).

Document : arbre généalogique d'une famille

• Génération I : Sophie et Karim, tous deux en bonne santé, sont les parents.

• Génération II : leur fille Inès est atteinte de mucoviscidose ; leur fils Yanis est en bonne santé.

• Montrer que l'allèle $m$ est récessif.

• Donner le génotype de Sophie et de Karim, puis celui d'Inès. Justifier.

• Sophie et Karim attendent un troisième enfant. À l'aide d'un échiquier de croisement, déterminer la probabilité que cet enfant soit atteint de la maladie.

Des souris sur une île volcanique

Une île est recouverte de roches volcaniques noires. Des souris à pelage clair et des souris à pelage sombre y vivent. Ces souris sont chassées par des rapaces qui repèrent leurs proies à la vue. Le caractère « couleur du pelage » est héréditaire.

Document : proportion de souris à pelage sombre dans la population

Année	2000	2005	2010	2015
Souris à pelage sombre (en %)	20	38	67	90

1. Décrire l'évolution de la population de souris entre 2000 et 2015.

2. Expliquer cette évolution à l'aide de la notion de sélection naturelle.

La quantité d'ADN au cours de la vie d'une cellule

On mesure la quantité d'ADN contenue dans le noyau d'une cellule humaine au cours du temps, puis dans les cellules obtenues après sa division.

Étape	Quantité d'ADN par noyau (en picogrammes, pg)
Cellule en début d'interphase	6,4
Cellule en fin d'interphase	12,8
Chacune des deux cellules filles obtenues après la mitose	6,4
Un gamète (obtenu après méiose, avant la fécondation)	3,2

1. Calculer le rapport entre la quantité d'ADN en fin d'interphase et la quantité d'ADN en début d'interphase. Nommer le phénomène qui explique ce résultat.

2. Expliquer pourquoi les deux cellules filles obtenues après une mitose sont génétiquement identiques à la cellule mère.

3. Expliquer pourquoi la quantité d'ADN d'un gamète est la moitié de celle d'une cellule de la peau, et comment la quantité initiale est rétablie dans la cellule-œuf.

Des hortensias de couleurs différentes

Un jardinier prélève trois boutures sur un même pied d'hortensia à fleurs roses. Les trois plantes obtenues ont donc le même ADN. Il les plante dans trois sols différents et observe la couleur des fleurs l'année suivante.

Plante	pH du sol	Couleur des fleurs
A	4,5	bleue
B	6,0	violette
C	7,5	rose

1. Justifier que les différences de couleur observées ne sont pas dues à une différence de génotype.

2. Indiquer le facteur qui influence le phénotype dans cette expérience.

3. Proposer une explication de ce que signifie « le phénotype dépend du génotype et de l'environnement », en donnant un second exemple chez l'être humain.

Le frelon asiatique, une espèce invasive

Document 1 : Le frelon asiatique a été introduit accidentellement en France vers 2004, dans un container de poteries. Il capture des abeilles domestiques devant les ruches pour nourrir ses larves.

Document 2 : nombre de nids de frelons asiatiques détruits dans un département

Année	2018	2019	2020	2021
Nombre de nids détruits	120	310	640	1 150

Document 3 : régime alimentaire du frelon asiatique en été

Proies	Abeilles domestiques	Autres insectes	Autres aliments
Part du régime (en %)	35	55	10

1. Calculer de combien de fois le nombre de nids détruits a été multiplié entre 2018 et 2021 (arrondir à l'unité).

2. Identifier la relation entre le frelon asiatique et l'abeille domestique.

3. Proposer, en vous appuyant sur les documents, des arguments expliquant pourquoi l'introduction de cette espèce peut modifier la biodiversité locale. Proposer une mesure pour limiter son impact.

Un croisement chez la drosophile

La drosophile (mouche du vinaigre) peut avoir des ailes longues ou des ailes vestigiales (très courtes). On croise des drosophiles de lignée pure à ailes longues avec des drosophiles de lignée pure à ailes vestigiales.

Document 1 : Tous les descendants de la génération F1 ont des ailes longues.

Document 2 : On croise entre eux des individus de la génération F1. On obtient 1 600 descendants en F2 : 1 207 à ailes longues et 393 à ailes vestigiales.

On note $L$ l'allèle « ailes longues » et $v$ l'allèle « ailes vestigiales ».

1. Déterminer quel allèle est dominant. Justifier à l'aide du document 1.

2. Donner le génotype des parents et celui des individus de la F1.

3. Construire l'échiquier de croisement des individus de la F1 et en déduire les proportions attendues de chaque phénotype en F2.

4. Calculer le nombre d'individus de chaque phénotype que l'on attendrait pour 1 600 descendants et le comparer aux résultats du document 2.

5. Expliquer pourquoi les résultats observés ne sont pas exactement égaux aux résultats attendus.

Des rats devenus résistants au raticide

Dans une ville, on lutte contre les rats avec un raticide. Au départ, ce produit tue presque tous les rats qui en mangent.

Document 1 : Dans la population de rats, quelques rares individus portent un allèle, apparu par mutation avant l'utilisation du raticide, qui les rend résistants au produit. Cet allèle se transmet de parents à enfants.

Document 2 : proportion de rats résistants dans la population traitée

Année	1960	1965	1970	1975
Rats résistants (en %)	2	15	48	81

Un élève affirme : « Les rats ont fabriqué une résistance parce qu'ils en avaient besoin pour survivre. »

1. Décrire l'évolution de la proportion de rats résistants.

2. Expliquer, à l'aide du document 1, l'origine de l'allèle de résistance.

3. Expliquer l'évolution observée dans le document 2 à l'aide des notions de sélection naturelle et d'hérédité.

4. Rédiger un paragraphe argumenté pour répondre à l'affirmation de l'élève. Indiquer ce qu'elle a de juste et ce qu'elle a d'inexact.

La parenté de l'être humain avec d'autres espèces

Document 1 : caractères présents (+) ou absents (−)

Caractère	Truite	Grenouille	Lézard	Souris	Chimpanzé	Être humain
Colonne vertébrale	+	+	+	+	+	+
Quatre membres	−	+	+	+	+	+
Poils et mamelles	−	−	−	+	+	+
Pouces opposables aux autres doigts	−	−	−	−	+	+

Document 2 : nombre de différences d'acides aminés dans une protéine de 146 acides aminés, par rapport à l'être humain (valeurs simplifiées)

Espèce	Chimpanzé	Gorille	Macaque	Souris
Nombre de différences	0	1	8	16

1. Construire un arbre de parenté représentant les six espèces du document 1, à partir des caractères partagés.

2. Indiquer l'espèce du document 1 qui a le plus de caractères en commun avec l'être humain. En déduire ce que cela indique sur leur parenté.

3. Expliquer comment le document 2 confirme ou précise ces résultats.

4. Un visiteur du Muséum national d'histoire naturelle affirme : « L'être humain descend du chimpanzé. » Discuter cette affirmation en vous appuyant sur les documents et sur vos connaissances.