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Labo virtuel "sélection naturelle"

mis à jour le 19/06/2013

"Sélection naturelle" est une application proposée par l'université du Colorado. Elle permet de simuler la sélection naturelle sur une population de lapins dans laquelle il est possible de créer des mutations mais également de modifier les facteurs de l'environnement (prédation, nourriture, climat).
Attention, afin de faire percevoir à l'élève la différence entre la simulation et la réalité, il convient de prendre le temps de critiquer le modèle.

mots clés : sélection naturelle, population, évolution, environnement, biodiversité, jeu sérieux

Accéder à l'application

Il est possible de télécharger ou d'accéder directement à l'application en cliquant sur le lien suivant :

http://phet.colorado.edu/fr/simulation/natural-selection

Sur ce lien, vous trouverez également quelques idées d'utilisation. Il s'agit de documents en anglais ou en d'autres langues (mais pas en français).

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Exemple d'utilisation en français

CONSIGNES

Ce laboratoire permet de contrôler les mutations et les facteurs de l'environnement d'une population de lapins. On considère 3 gènes dont les mutations entraînent l'apparition d'un deuxième allèle :

Le gène responsable du caractère "couleur du pelage" avec l'allèle "blanc" que l'on peut muter pour obtenir l'allèle "brun".

Le gène responsable du caractère "longueur de la queue" avec l'allèle "courte" que l'on peut muter pour obtenir l'allèle "longue".

Le gène responsable du caractère "longueur des dents" avec l'allèle "petites" que l'on peut muter pour obtenir l'allèle "grandes".

Il faut utiliser cette application afin d'éprouver plusieurs hypothèses que l'on peut écrire sous la forme :

Je fais l'hypothèse que (le phénotype de lapin choisi) aura (plus ou moins) de chances de survivre sous l'influence (type de facteur de sélection) dans le (facteur de l'environnement choisi) parce que... (comment ce phénotype est un avantage à la survie ou non).

Vous devez faire au moins une hypothèse pour chacun des trois types de phénotype. Pour chaque vérification, vous devez avoir un témoin (pas de mutation) et remplir le tableau ci-dessous :

Phénotypes	TEMOIN Effectif après 3 générations	TEMOIN Effectif après 7 générations	EXPERIENCE Effectif après 3 générations	EXPERIENCE Effectif après 7 générations	Conclusion
"Sauvage" = ?
Résultant d'une mutation du gène = ?	0	0

PROTOCOLE

Préambule :

Tout d'abord, voici un exemple de graphique obtenu simplement après 3 générations sans aucune contrainte environnementale ni mutation.

Il faut savoir que le temps d'une génération correspond à un intervalle de deux cases sur l'axe du temps.

Pour noter les effectifs de la 3ème génération mais surtout de la 7ème, il faut toujours attendre l'intervention du facteur sélectif (intervention des loups ou la nourriture des lapins). L'intervention du facteur sélectif se remarque par la chute des effectifs au 1/4 du temps d'une génération. (comme indiqué sur le document ci-contre).

Marche à suivre :

Pour le témoin :

- Une fois l'application lancée, ajouter un e-camarade et attendre la troisième génération.

- A la troisième génération, arrêter la simulation et noter les effectifs de lapin ayant le phénotype testé.

- Ajouter le facteur de sélection et continuer la simulation.

- Arrêter la simulation à la fin de la 7ème génération et noter les effectifs.

Pour l'expérience test :

- Une fois l'application lancée, ajouter un e-camarade, créer une mutation (celle dont le phénotype correspondant est éprouvé dans l'hypothèse) et attendre la troisième génération.

- A la troisième génération, arrêter la simulation et noter les effectifs de lapin ayant le phénotype testé.

- Ajouter le facteur de sélection et continuer la simulation.

- Arrêter la simulation à la fin de la 7ème génération et noter les effectifs.

Répéter l'opération pour chaque hypothèse.

EXEMPLE DE RESULTATS

Je fais l'hypothèse que le lapin blanc aura plus de chances de survivre en présence des loups dans le climat arctique parce que ce phénotype est plus difficilement repérable par les loups dans la neige.

Phénotype	TEMOIN Effectif après 3 générations	TEMOIN Effectif après 7 générations	EXPERIENCE Effectif après 3 générations	EXPERIENCE Effectif après 7 générations	Conclusion
Blanc	18	180	14	300	phénotype sélectionné
Brun	0	0	5	0	phénotype non sélectionné

Je fais l'hypothèse que le lapin à longues dents aura plus de chances de survivre avec une végétation plus coriace dans le climat tempéré parce que ce phénotype permet aux lapins de mieux se nourrir.

Phénotype	TEMOIN Effectif après 3 générations	TEMOIN Effectif après 7 générations	EXPERIENCE Effectif après 3 générations	EXPERIENCE Effectif après 7 générations	Conclusion
dents courtes	18	5	13	3	phénotype non sélectionné
dents longues	0	0	5	49	phénotype sélectionné

REMARQUES

- Une incohérence dans l'application, en effet, de la végétation peut pousser dans le climat arctique!

- Possibilité de choisir la représentation graphique "Parents".

Au moment où l'on arrête la simulation, en choisissant cette représentation, il faut sélectionner un lapin au hasard et l'on découvre ainsi son histoire évolutive. Il est alors possible d'en faire l'étude généalogique et d'observer que les mutations sont des évènements qui surviennent au hasard dans une population.

- Possibilité de modifier la dominance ou la récessivité des allèles, combiné avec la représentation graphique "Parents" cela permet d'étudier la transmission des allèles dans une famille de lapins...

auteur(s) :

David Boudeau, professeur au lycée François Truffaut de Challans

information(s) pédagogique(s)

niveau : 2nde, Terminale S, Cycle 4

type pédagogique : tutoriel, préparation pédagogique

public visé : enseignant

contexte d'usage : classe

référence aux programmes :

- 3ème : Evolution des organismes vivants et histoire de la Terre.
- Seconde : La biodiversité, résultat et étape de l'évolution.
- TS : De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité

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