Parenté entre les espèces et arbre phylogénétique

Tous les êtres vivants partagent des ancêtres communs — l'arbre phylogénétique cartographie leur histoire évolutive.

1 L'idée

Tous les êtres vivants descendent d'ancêtres communs. Plus deux espèces ont des ancêtres communs récents, plus elles sont proches parentes.

La classification phylogénétique regroupe les espèces selon leur degré de parenté, et non selon leurs ressemblances superficielles. Elle repose sur les caractères dérivés partagés : des attributs apparus au cours de l'évolution et hérités d'un ancêtre commun. Plus deux espèces partagent de caractères dérivés, plus leur ancêtre commun est récent.

2 Structure d'un arbre phylogénétique

Un arbre phylogénétique (ou cladogramme) se compose de :

Feuilles : bouts de branches représentant les espèces ou groupes étudiés.
Nœuds : points de bifurcation représentant un ancêtre commun hypothétique.
Racine : nœud le plus ancien, ancêtre commun à toutes les espèces de l'arbre.
Branches : relient nœuds et feuilles ; les caractères dérivés y sont placés à l'endroit où ils apparaissent.

Plus un nœud est éloigné de la racine, plus l'ancêtre commun qu'il représente est récent. Deux espèces réunies par le nœud le plus proche sont dites groupes frères.

3 Exemple commenté : les Vertébrés

Données — cinq espèces comparées

Espèces étudiées : Lamproie, Requin, Grenouille, Lézard, Lapin.

Vertèbres : présentes chez les cinq espèces → caractère apparu tôt, placé près de la racine.

Mâchoires : présentes chez Requin, Grenouille, Lézard, Lapin — absentes chez la Lamproie.

Membres à 4 membres : présents chez Grenouille, Lézard, Lapin.

Amnios (membrane embryonnaire) : présent chez Lézard et Lapin.

Poils : présents uniquement chez le Lapin.

Groupes issus de l'arbre

Vertébrés : Lamproie, Requin, Grenouille, Lézard, Lapin — caractère dérivé partagé : vertèbres.

Gnathostomes : Requin, Grenouille, Lézard, Lapin — caractère dérivé partagé : mâchoires.

Tétrapodes : Grenouille, Lézard, Lapin — caractère dérivé partagé : membres à 4 membres.

Amniotes : Lézard, Lapin — caractère dérivé partagé : amnios.

Mammifères : Lapin — caractère dérivé partagé : poils (entre autres).

Vocabulaire clé

Caractère dérivé partagé : attribut apparu dans une lignée et hérité par tous ses descendants.
Nœud : point de bifurcation dans l'arbre = ancêtre commun hypothétique.
Groupe monophylétique (clade) : ensemble formé d'un ancêtre et de tous ses descendants.
Groupe frère : deux groupes qui partagent le nœud le plus récent.
Convergence évolutive : ressemblance entre espèces non apparentées due à des pressions environnementales similaires (ex. : ailes de la chauve-souris et de l'aigle).

Méthode — construire un arbre phylogénétique

Lister les espèces et dresser le tableau des caractères (présence/absence).
Compter combien d'espèces possèdent chaque caractère : le plus répandu est apparu le plus tôt (placé près de la racine).
Partir de la racine et ajouter les caractères du plus partagé au moins partagé.
À chaque nouveau caractère, les espèces qui le possèdent forment un nœud (groupe) distinct.
Vérifier que chaque groupe formé inclut un ancêtre et tous ses descendants.

Erreurs fréquentes

Ressemblance ≠ parenté. La chauve-souris ressemble à l'oiseau (ailes) mais est un Mammifère, donc plus proche du lapin.
Un nœud ≠ une espèce actuelle. Les ancêtres communs sont hypothétiques ; aucune espèce vivante ne descend d'une autre espèce vivante actuelle.
Les caractères ancestraux ne classent pas. Un caractère présent chez toutes les espèces (ex. : cellule eucaryote) ne permet pas de distinguer des groupes entre eux.
La position ne reflète pas la complexité. Une espèce proche de la racine n'est pas « moins évoluée » — elle a simplement divergé plus tôt.