À propos de cette expérience
Avant la révolution industrielle, presque toutes les phalènes du bouleau en Angleterre étaient pâles et mouchetées, et se dissimulaient sur les écorces couvertes de lichens. Lorsque la suie a noirci les arbres, les oiseaux repéraient plus facilement les phalènes claires et, en une cinquantaine d'années, la plupart des phalènes près des villes industrielles étaient sombres. Après l'adoption des lois sur la qualité de l'air dans les années 1950, la tendance s'est inversée. Cette simulation suit l'allèle sombre de génération en génération afin que les élèves puissent voir comment la sélection naturelle modifie une population et tester l'effet de l'intensité de la prédation et de la fréquence initiale sur la vitesse du changement.
Objectifs pédagogiques
- Explique la sélection naturelle en termes de variation, de pression de sélection, de survie et d’hérédité.
- Décrivez comment l’environnement détermine quelle variation constitue un avantage.
- Distinguez la proportion de phalènes sombres (phénotype) de la fréquence de l’allèle sombre.
- Expliquez pourquoi un allèle récessif rare est éliminé très lentement par la sélection.
Comment l’utiliser
- 1Laissez l’écorce noircie par la suie et appuyez sur « Play ». Notez la génération à laquelle les phalènes sombres dépassent 50 %.
- 2Réinitialisez, puis réglez la prédation supplémentaire par les oiseaux sur 10 %, puis sur 40 %. Comment la vitesse évolue-t-elle ?
- 3Lancez la simulation sur une écorce noircie par la suie jusqu’à environ la génération 50, puis passez à une écorce propre et observez le retour des phalènes claires.
- 4Comparez la courbe des phalènes sombres à celle de l’allèle sombre. Pourquoi sont-elles différentes ?
Le modèle
Hypothèses
- Les icônes de papillons, le vol des oiseaux et les transitions entre cohortes sont illustratifs. Les fréquences numériques proviennent du modèle de population ; les individus ne changent pas la couleur qu’ils ont héritée.
- La population est très importante et les accouplements se font au hasard ; le hasard (la dérive génétique) ne joue donc aucun rôle et le résultat est toujours le même.
- La couleur des ailes est déterminée par un gène à deux allèles. L’allèle foncé C est complètement dominant, comme dans la forme carbonaria réelle.
- La prédation par les oiseaux est la seule différence en matière de survie. Il n’y a ni migration ni nouvelle mutation.
- Une génération correspond à un an, ce qui concorde avec le cycle de vie de la phalène du bouleau en Grande-Bretagne.
À essayer en classe
- Q1Un papillon a-t-il changé de couleur pour se fondre dans l’écorce ? Qu’est-ce qui a réellement changé dans la population ?
- Q2Pourquoi la proportion de phalènes foncées augmente-t-elle plus vite que la fréquence de l’allèle foncé ?
- Q3Commence avec 99 % de phalènes foncées sur une écorce propre. Pourquoi les dernières phalènes foncées disparaissent-elles si lentement ?
- Q4Si l’écorce restait couverte de suie pour toujours, l’allèle clair disparaîtrait-il complètement dans ce modèle ? Pourquoi, ou pourquoi pas ?
Foire aux questions
L’histoire de la phalène du bouleau est-elle toujours admise ?
Oui. Elle a été remise en question dans les années 1990, mais une vaste étude de terrain menée par Michael Majerus et publiée en 2012 a confirmé que les oiseaux mangent davantage les phalènes qui se détachent sur l’écorce.
D’où vient donc la forme sombre, à l’origine ?
D’une mutation. En 2016, des chercheurs en ont retracé l’origine jusqu’à un fragment d’ADN inséré dans un gène appelé cortex. Cette mutation est apparue au début du XIXᵉ siècle, peu avant que le premier papillon de nuit sombre soit observé à Manchester, en 1848.
Pourquoi n’y a-t-il aucun hasard dans cette simulation ?
Le modèle suit les fréquences alléliques dans une très grande population, où les événements aléatoires tendent à se compenser. Cela permet d’isoler la sélection et de rendre clair l’effet de chaque paramètre. La dérive génétique nécessite un modèle distinct pour les petites populations.