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Education 379K views 1.9K likes 95 dislikes 24 Jun 2011

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Hello. It's Mr. Andersen and welcome to biology essentials video number

Salut. Je suis M. Andersen et bienvenue à la huitième vidéo des essentiels de la biologie.

8. This is on reproductive isolation and speciation. In other words how we go from one species

Celle-ce est sur l'isolement reproductif et la spéciation. En d'autres termes, comment une seule espèce devient

to two. And we do that through reproductive isolation, or isolating them reproductively.

deux. Et nous le faisons à travers l'isolement reproductif, ou l'isolement de la reproduction.

An example of this, a really good example of this is, this is Diane Dodd in the 1980s.

Par example, un très bon exemple ça, voici Diane Dodd aux années 1980.

She took a group of fruit flies and she just fed them different things. So this group ate

Elle a pris un groupe de drosophiles et elle leurs est donné un variété de choses à manger. Donc, ce groupe-ci n'a mangé

just starch and these ones ate just maltose. And after eight generations, when they were

que d'amidon et celui-là n'a mangé que du maltose. Et après huit générations, quand c'était fini,

done, a group of individuals that originally would interbreed ignored each other. In other

elle a pris un groupe d'individus qui à l'origine se croisaient, et ils ne se sont plus croisés. En d'autre

words the group that had just eaten starch and the group that had eaten maltose,

mots du groupe qui n'a mangé que d'amidon et le groupe qui n'a mangé que du maltose,

even though they're in the same jar, they wouldn't interbreed. And so what she had done

bien qu'ils soient dans le même pot, ils ne se croisaient plus. Et donc ce qu'elle avait fait

is she'd created reproductive isolation. That's the first component you need to create brand

c'est qu'elle avait créé l'isolement reproductif. C'est le premier composant, dont on a besoin pour créer

new species. It's weird. Imagine if we had a group of humans where some were eating hamburgers

une nouvelle espèce. C'est étrange. Imaginez si nous avions un groupe d'humains où certains mangeaient des hamburgers

and the other ones were all vegetarians, and eventually they just wouldn't interbreed anymore.

et les autres étaient tous des végétariens, et au fin ils ne se croisaient plus.

This is probably not going to happen but in fruit flies it did. And so this is what I

Ce n'est pas probable, mais avec les drosophiles c'est ce qui s'est passé. Et voici ce dont je

am going to talk about. We have to start with a group, one species, so this is a group of

vais parler. Nous devons commencer avec un groupe, une espèce, c'est donc un groupe d'individus

individuals that can interbreed and produce fertile offspring. And we're eventually going

qui peuvent se croiser et produire une descendance fertile. Et nous allons finir éventuellement

to end up with two species where that process is called speciation. So what's the first thing

avec deux espèces et ce processus s'appelle la spéciation. Alors, quelle est la première chose

we that have to do? We have to create a barrier. And so that barrier could be physical. So

qu'on doit faire? On doit créer une barrière. Et cette barrière pourrait être physique. Alors

it could be geographic barrier, in other words one population is isolated. And we could also

il pourrait être une barrière géographique, autrement dit, une population est isolée. Et nous pourrions aussi

have changes just within that population. We'll talk about that in a second. But it

avoir des changements dans cette population. Nous en parlerons dans moment. Mais aussi

also, those could be pre and post-zygotic. And this word, zygote, means fertilized egg.

celles-ci pourraient être prézygotique ou postzygotique. Et ce mot, zygote, signifie ovule fécondé.

And so it could be something before the egg is fertilized or after it's fertilized. But

Et ce pourrait être quelque chose avant que l'ovule est fécondé ou après qu'il est fécondé. Mais

these barriers eventually create reproductive isolation. And what does that do? We add one

ces obstacles éventuellement créent l'isolement reproductif. Et qu'est-ce que ça fait? Nous ajoutons une

species that can't have gene flow. In other words you've eliminated gene flow. So the

espèce qui ne peut pas avoir le flux génétique. En d'autres termes, vous avez éliminé le flux génétique. Alors les

genes aren't being mixed within that population. And that eventually can create species that

gènes ne sont pas mélangés dans cette population. Et ce que ça peut créer finalement, c'est des espèces qui

have the inability to breed. Sometimes that speciation happens really fast. An example

ont l'incapacité de se croiser. Parfois, ça arrive très vite. Un exemple

would be like in polyplodian implants, and sometimes it can happen over millions and

serait comme dans les polyploïdes, et parfois ça peut arriver pendant des millions d'années.

millions of years. But we know this. Once we have speciation, we've created one group

Mais il y a une chose que nous connaissons. Une fois que nous avons la spéciation, nous avons créé un groupe

that can't interbreed with the other. And so let's talk about how that might actually

qui ne peut pas se croiser avec l'autre. Et donc parlons de la façon par laquelle ça peut effectivement

occur. First of all let me talk about geographic isolation. Geographic isolation is when there

se produire. Tout d'abord je vais parler de l'isolement géographique. L'isolement géographique est quand il

is an isolation in the population due to where they exist. So an example I'll talk about

y a un isolement dans la population à cause de l'endroit où ils vivent. Alors je vais vous donner un exemple dans

in a second. Well first of all let me define these up here. Mainly you hear these two terms,

un moment. Eh bien d'abord permettez-moi de définir ces mots ici. Principalement vous entendez ces deux termes,

allopatric and sympatric speciation. "Patric" means homeland. And so allopatric is when

la spéciation allopatrique et la spéciation sympatrique. "Patrique" signifie patrie. Et donc l'allopatrique est quand

you have two groups that have different lands or they live in different lands. Sympatric

vous avez deux groupes qui ont des terres différentes ou ils vivent dans des régions différentes. La spéciation sympatrique

is when they live in the same land. But we can kind of tweak that and I'll talk about

est quand ils vivent dans la même région. Mais nous pouvons modifier cela un peu et je vais parler

that in just a second. Example, meadowlarks. So we have meadowlarks in North America. But

de ça dans un moment. Un exemple, les sturnelles. Donc nous avons des sturnelles en Amérique du Nord. Mais

during the last ice age as ice moved down through the middle of the continent it broke

au cours de la dernière période glaciaire, pendant que la glace se déplaçait vers le bas à travers le milieu du continent, il a séparé

those meadowlarks into two populations. We call that allopatric speciation. Now the ice

ces sturnelles en deux populations. Nous appelons cela la spéciation allopatrique. Maintenant, la glace

is melted, they're back again and they're not interbreeding, generally in that middle

est fondu, ils sont encore ensemble et ils ne se croisent pas, en général, dans la zone hybride.

hybrid area. And so that'd be a brand new species. Sympatric speciation occurs when

Et donc c'est une nouvelle espèce. La spéciation sympatrique se produit lorsque quelque chose

you have something just within that population. An example, in plants you can have a mistake

se passe dans une population. Par exemple, dans les plantes, il peut arriver une erreur

in the number of chromosomes that they have so they can not interbreed anymore. It's actually

dans le nombre de chromosomes qu'ils ont et donc ils ne peuvent plus se croiser. En fait c'est très

really really common. I'll talk about that in just a second. That's sympatric or in the

très courante. Je vais en parler dans un moment. Donc voila la spéciation sympatric ou dans la

same land. But we can also have a gradient - peripatric, parapatric. Let me give you

même région. Mais nous pouvons aussi avoir un gradient parapatrique. Je vais vous donner un exemple de

an example of that. When I was growing up I thought there was just 2 different types

ça. Quand j'étais jeune, je pensais qu'il n'y avait que deux espèces différents

of elephants. And there really are. There's the African elephant and the Indian elephant.

d'éléphants. Et c'est vrai. Il y a l'éléphant d'Afrique et l'éléphant d'Asie.

There's some huge differences phenotypically when you look at them. So this would be the

Il y a quelques énormes différences phénotypiques quand vous les regardez. Donc, ce serait l'éléphant

typical. It's a big male savannah African elephant. But what you may not know is that

typique. c'est un gros éléphant d'Afrique mâle. Mais ce que vous ne pouvez pas savoir c'est qu'il y a

there's a group of forest elephants, sometimes they're referred to the pygmy elephant that

un groupe d'éléphants de forêt, parfois, ils sont appelés les éléphants pygmées qui vivent

live in a different area. And if we compare the DNA of these two the forest elephant,

dans une autre région. Et si l'on compare l'ADN de ces deux types, l'éléphant de forêt,

some scientists consider it a subspecies and some might even say it is a separate species itself.

beaucoup de scientifiques le considèrent comme une sous-espèce et certains pourraient même dire qu'il est une espèce distincte.

In other words, its DNA is 2/3 the difference between an African elephant and an Indian

En d'autres termes, son ADN est deux tiers entre un éléphant d'afrique et un éléphant d'asie

elephant. And so they maybe well on their way to forming a brand new species. How did

Et peut-être qu'ils sont en train de former une nouvelle espèce. Comment ont-ils fait ça?

they do that? It's probably one population or one group where they moved into a different

C'est probablement une population ou un groupe qui est allé dans une autre

area. They're exploiting a different niche, they live in the forest. And so then there's

région. Ils exploitant une niche différente, ils vivent dans la forêt. Et puis il y a

reproductive isolation within that. So where you live can create isolation. What you do

l'isolement reproductif aussi. Alors, la région où ils habitent peut créer l'isolement. Les choses qu'un organisme fait

can also create isolation as well. And so these are all pre-zygotic barriers. And so

peuvent créer l'isolement aussi. Et donc ce sont tous les barrières pré-zygotiques. Et donc

a zygote is an egg that's fertilized by a sperm. So a fertilized egg is referred to

un zygote est un ovule qui est fécondé par un spermatozoïde. Donc, un œuf fécondé s'appelle

as a zygote. And so these three types of isolation, temporal, mechanical and behavior are all

un zygote. Et donc ces trois types d'isolement, temporel, mécanique et éthologique sont tous

things that occur before the zygote is actually formed. So the first type of isolation is

des choses qui peuvent arriver avant que le zygote est formé. Donc, le premier type d'isolation est

called temporal. This right here is an American Toad and this is a Fowlers Toad. If you put

l'isolement temporel. Voici un crapaud d'Amérique, et voilà un crapaud Fowlers. Si vous les mettez

them in the lab and let them mix they'll interbreed. You can get them to produce fertile offspring

dans un laboratoire et vous les laisse se mélanger ils se croisent. Vous pouvez les amener à produire une descendance fertile

that will survive. Unfortunately, or that's just the way it is, in nature they may live

qui va survivre. Malheureusement, en réalité, dans la nature, ils peuvent vivre dans la même région,

in the same area but the American Toads generally will breed in the springtime and the Fowlers

mais les crapauds d'amérique se reproduisent en général au printemps et les crapauds Fowlers

Toads will breed in the fall. And so that's a temporal. And the way I always remember

se reproduisent à l'automne. Et donc c'est un isolement temporel. Et la façon dont je me souviens toujours

temporal is the word time, they breed at different times of the year. And so even though they

du mot temporel, c'est le mot temps, et ils se reproduisent à différents saisons de l'année. Et bien qu'ils puissent

could produce fertile offspring, they don't, because of the timing. Example of mechanical

produire une descendance fertile, ils ne le font pas, à cause du calendrier. Un exemple de l'isolement mécanique,

isolation, this is a study that was done in snail's in Japan. You can see species that

c'est une étude qui a été fait avec les escargots du Japon. Vous pouvez voir que ces espèces vivent

live right next to each other. So this one right here looks almost exactly like this

une à côté de l'autre. Donc, celle-ci ressemble presque exactement à celle-là.

snail right here. You think same species. But if you look a little bit more carefully

Vous pensez, la même espèce. Mais si vous regardez un peu plus attentivement

you'll find that this one right here, it spirals in one direction, so we could call that left-handed

vous verrez que celui-ci, la spirale va dans une direction, elle va à la gauche, et celle-ci

and this one is going to spiral in the other direction so we call that right-handed. And

va en l'autre sens, elle va à la droite. Et donc bien qu'elles soient si similaires,

so even though these are very similar, their DNA is almost identical and they are very

et leur ADN est presque identique, et elles sont très étroitement liées, elles

closely related, they don't interbreed because their sex parts can't get next to each other.

ne se croisent pas parce que leurs organes génitaux ne peuvent pas réussir à se toucher.

So that is mechanical isolation. You couldn't even transfer the sperm to the egg because

Voilà donc l'isolement mécanique. Ils ne peuvent même pas transférer le spermatozoïde à l'œuf, car

they are isolated mechanically. And lastly we could have behavioral isolation. So I talked

ils sont isolées mécaniquement. Et enfin, il y a l'isolement éthologique. Donc, je parlais

about these. These are two types of meadowlarks the Western and the Eastern Meadowlark. They

déja de ce sujet. Ce sont deux types de sturnelles, la sturnelle de l'ouest et la sturnelle d l'est. Elles

were separated during the last the ice age, where ice started to come down through the

ont été séparés au cours du dernier âge de glace, où la glace a commencé à descendre à travers

middle of North America. So now we had the Western Meadowlark, which is our state bird

l'Amérique du Nord. Alors maintenant, nous avons la Sturnelle de l'Ouest, qui est notre oiseau d'état

in Montana. Eastern Meadowlark. And so now that we've eliminated that isolation and they

dans le Montana, et la sturnelle de l'est. Et maintenant que nous avons éliminé cette barrière et elles

live in this hybrid zone, they don't interbreed and the reason why is that they attract mates

vivent dans cette zone hybride, elles ne se croisent pas et c'est car elles attirent leur partenaires

through their songs and a lot of birds do that. And so the males are able to attract

avec leurs chansons comme beaucoup d'oiseaux. Et les mâles sont capables d'attirer une femelle

a mate by singing a song. And the more songs that they can sing the more likely they are

avec une chanson. Et plus de chansons qu'ils peuvent chanter plus ils ont la chance d'attirer

to attract a mate. But during this period of time, the songs have separated and so now

une femelle. Mais au cours de cette période de temps, les chansons se sont séparés et maintenant

we have a behavior that's different. So there's no sperm meeting egg. It is a pre-zygotic

nous avons un comportement qui est différent. Donc, il n'y a pas d'oeuf qui rencontre des spermatozoïdes. C'est une barrière pré-zygotique.

barrier. Sometimes we'll actually have organisms living in the same area and the sperm and

Parfois, nous avons en réalité des organismes vivants dans la même zone et le sperme et

the egg will get together but that zygote may die. And so in reefs what we will find

l'œuf se réunissent, mais le zygote meurt. Et dans les récifs ce que nous trouvons

is that sperm is transferred from one coral to another. It'll fertilize the egg, making

c'est que le sperme est transmis d'un corail à l'autre. Il féconde l'ovule, et ça rende un zygote,

a zygote, but that zygote immediately dies. And so that's an example of zygote mortality.

mais le zygote meurt immédiatement. Et donc c'est un exemple de la mort de zygote.

Sometimes you'll have different species living in the same area, so for example horses and

Parfois, il y a des espèces différents qui vivent dans la même zone, par exemple, les chevaux et

donkeys. You can actually fertilize the egg. You can create a brand new offspring. That's

les ânes. Vous pouvez réellement féconder l'ovule. Vous pouvez créer une nouvelle progéniture vivante. Elle s'appele

called a mule, but it's sterile. It can't produce more offspring. And so these are all

appelé une mule, mais elle est stérile. Elle ne peut pas produire de descendants. Et ce sont tous

post-zygotic barriers. They're in the same area, they are able to fertilize the egg but

des barrières post-zygotiques. Ils sont dans la même territoire, ils sont capables de féconder l'ovule, mais

the offspring are sterile. And so it is not able to move any farther than that. And so

la progéniture est stérile. Et donc l'espèce ne peut pas continuer. Et donc qu'est-ce que ça produit?

what does that produce? Well that produce eventually a reduction in the gene flow. And

Bien finalement ça produit une réduction du flux génétique. Et donc si vous avez l'isolement reproductif,

so if you ever have reproductive isolation, the genes can't flow from one area to another.

les gènes ne peuvent pas passer d'une population à l'autre.

A great study was done on the Great China Wall. This wall was built, you have plants

Une étude superbe a été fait sur la Grande Muraille de Chine. Ce mur a été construit avec des plantes

on either side. But some plants are being impacted by that, just that production of the wall.

sur chaque côté. Mais certaines plantes sont touchés par cela, par la production du mur.

And so Ulmus pumila

Et donc Ulmus pumila

is a type of plant that's grown on either side of the wall. But it is fertilized by

est une espèce de plante qui pousse sur chaque côté du mur. Mais il est fécondé par

wind. In other words pollen must be transferred by the wind and that wall serves as a block

vent. En d'autres termes pollen doit être transféré par le vent et ce mur bloque ce vent.

to that wind. And so what's happening is you're creating populations on either side that are

Et donc ce qui se passe est que le mur à créé des populations à chaque côté par l'isolement

reproductively isolated. In other words, we're seeing a decrease in the DNA, decrease in

reproductive. En d'autres termes, il y a une diminution d'ADN, diminution de

the genetic variability. Now there are other plants that live on either side of the wall

la variabilité génétique. Donc, il y a d'autres plantes qui vivent à chaque côté du mur

that aren't pollinated by wind. They're actually pollinated by insects. And insects have no

qui ne sont pas pollinisées par le vent. Elles sont en fait pollinisées par les insectes. Et les insectes n'ont pas

problem getting over the wall. And so we're seeing that there's actually genetic diversity

de difficulté à passer au-dessus du mur. Et nous voyons que la diversité génétique reste

that's remaining there. And so reproductive isolation can essentially break your species

dans ces espèces. Et donc l'isolement réproductif peut essentiellement diviser une espèce

down into two different populations that can't interbreed. Eventually you can create brand

en deux populations différentes qui ne peuvent pas se croiser. Finalement, ça peut créer

new species through that. Now the speciation rate is going to vary. In other words how

une nouvelle espèce. Maintenant, le taux de spéciation varie. En d'autres termes, la vitesse

fast this occurs, it can happen very quickly or it can happen slowly over time. So polyploidy

de la spéciation, elle peut se passer très rapidement ou elle peut se passer lentement. Alors la polyploïdie

is an example of very fast speciation. And so essentially what you have is a mistake

est un exemple de la spéciation très rapide. Et donc essentiellement ce que vous avez est une erreur

in the chromosome number. So we're going from a diploid organism to a tetraploid organism.

dans le nombre des chromosomes. Nous allons donc d'un organisme diploïde à un organisme tétraploïde.

But it can even get crazier than that. Now what eventually happens, eventually this organism

Mais il peut même être plus fou que cela. Donc ce qui arrive finalement, finalement cet organisme

can't interbreed with the normally diploid organism. And so you eventually have a brand

ne peut pas se croiser avec l'organisme diploïde normal. Et on finit avec la formation d'une

new species forming. Now we find in plants that is incredibly common. Something like

nouvelle espèce. Donc, nous trouvons parmi les plantes que c'est énormément courant. Environ

30% of brand-new fern species form through this mistake. And 15% of angiosperms, which

30% des espèces de fougères forment par cette erreur. Et 15% des angiospermes, c'est la plupart

is all of the plants you're looking at came to be through polyploidy or a mistake in the

des plantes que vous voyez dans la monde sont nées par la polyploïdie ou une erreur dans les

chromosomes. Wheat, for example, has been formed through multiple polyploid events.

chromosomes. Le blé, par exemple, a été formé par plusieurs événements polyploïdes.

It's rare in animals that you can have this. This is an example if the viscacha rat. Hopefully

Il est rare chez les animaux que ça peut arriver. Ici on voit le rat viscache.

I'm pronouncing that right. It was formed through polyploidy. In general if you have

Il a été formé par la polyploïdie. En général, si on voit un erreur comme

any kind of mistake in the chromosome numbers in animals they die. And the reason why is

ça avec la nombre de chromosomes chez les animaux, ils meurent. Et la raison pour ça, c'est

that you get a duplication of the sex chromosomes. And so what we think happened in this rat

que les chromosomes sexuels sont reproduits aussi. Et donc ce que nous pensons est arrivé avec ce rat

is they actually shed that extra xy chromosome or those sex chromosomes and they're able

est qu'ils n'ont plus le chromosome xy supplémentaire ou les chromosomes sexuels et ils peuvent donc

to reproduce as a tetraploid animal. Now if we put that aside, there's been a debate going

reproduire comme animaux tétraploïdes. Maintenant, si nous mettons cela de côté, il y a un désaccord

on over the actual rate of speciation. And so this is the phylogenetic tree that was

au sujet du taux de spéciation. Et ceci est l'arbre phylogénétique qui à été

drawn by Darwin. The belief that through time, so if we put t in this direction, speciation

dessinée par Darwin. On croyait que, au cours du temps, si nous le mettons dans cette direction, la spéciation

occurs gradually over time. Now there's been a tweak to that. It's just a different form

se produit graduellement au fil du temps. Maintenant, il y a eu un ajustement à cela. C'est une forme différente

of gradualism called punctuated equilibrium. It's most famous proponent is this man Steven

du gradualisme qui s'appelle l'équilibre ponctué. Le promoteur le plus connu de ça est Steven

J. Gould who is an incredible writer if you are interested in evolution you can read a

J. Gould, qui est un écrivain incroyable et si l'évolution vous intéresse, vous pouvez lire

Panda's Thumb is a great place to start. But his idea is that it doesn't occur gradually

Le Pouce du Panda, c'est un excellent endroit pour commencer. Mais son idée est que cela ne se produit pas progressivement

over time. It actually occurs very quickly. In other words there's some kind of a change

au cours du temps. Il se produit en fait très rapidement. En d'autres termes, il y a une sorte de changement

in the environment which forces speciation to occur. And that would account for why we

dans l'environnement qui provoque la spéciation. Et cela expliquerait pourquoi nous

don't see a lot of these transitional fossils and also when we actually study evolution

ne voyons pas beaucoup de ces fossiles transitionnels et aussi quand nous étudions l'évolution

in the lab, we're finding that it can occur very very quickly. And so that's just another

dans le laboratoire, nous constatons qu'elle peut se produire très rapidement. Et donc c'est juste une autre

idea on how fast speciation can occur. And that's kind of up for debate now. But what

idée sur la vitesse de la spéciation. Et que le désaccord continue un peu. Mais ce dont nous sommes

we do know about speciation is it starts with reproductive isolation. So I hope that's helpful.

sûr au sujet de la spéciation, c'est qu'il commence par l'isolement reproductif. J'espère que c'est utile.