Arbres phylogénétiques — approfondissement
Un arbre phylogénétique est une hypothèse sur les relations de parenté entre taxons. Les nœuds représentent des ancêtres communs hypothétiques ; les feuilles sont les taxons étudiés. Plus deux taxons partagent un nœud récent, plus ils sont étroitement apparentés.
Un arbre ne représente pas une évolution de gauche à droite : toutes les feuilles sont au même niveau d'analyse. Il modélise des degrés de parenté, non des degrés de complexité ou d'ancienneté.
- Clade (groupe monophylétique) : un ancêtre commun et tous ses descendants. Exemple : les Tétrapodes (Amphibiens, Reptiles, Oiseaux, Mammifères).
- Synapomorphie : caractère dérivé partagé par tous les membres d'un clade ; c'est la signature du clade. Exemple : l'amnios est la synapomorphie des Amniotes.
- Plésiomorphie : caractère ancestral partagé par tous les membres d'un groupe plus large ; ne définit pas de sous-clade. Exemple : les vertèbres au sein des Vertébrés.
- Autapomorphie : caractère dérivé propre à un seul taxon dans l'arbre considéré.
- Groupe externe (outgroup) : taxon de référence plus éloigné ; ses caractères servent de référence ancestrale et permettent de polariser les autres (distinguer 0 = ancestral de 1 = dérivé).
- Homologie : ressemblance issue d'un ancêtre commun (même origine embryologique et génétique). Témoigne d'une parenté réelle. Exemple : bras humain, aile de chauve-souris, nageoire de baleine — même squelette interne.
- Analogie (convergence évolutive) : ressemblance fonctionnelle sans lien de parenté direct, issue d'évolutions indépendantes. Ne définit pas de clade. Exemple : aile de l'Oiseau et aile du Papillon.
- Identifier le groupe externe : ses caractères sont tous ancestraux (0).
- Polariser les caractères : 1 = dérivé (absent chez le GE), 0 = ancestral.
- Repérer la synapomorphie la plus partagée (présente chez le plus grand nombre de taxons de l'ingroup) : elle définit le clade le plus large.
- Emboîter les clades du plus inclusif au plus restrictif, en ajoutant chaque nouvelle synapomorphie.
- Vérifier la parcimonie : chaque caractère dérivé n'est apparu qu'une seule fois si possible.
- Placer les synapomorphies sur les branches et nommer chaque clade.
Les séquences de gènes ou de protéines permettent de construire des arbres moléculaires. Plus deux taxons ont des séquences similaires, plus leur ancêtre commun est récent. On construit un tableau de distances (nombre de différences d'acides aminés ou de nucléotides entre chaque paire) puis on regroupe d'abord les taxons les plus similaires.
L'horloge moléculaire suppose que les mutations s'accumulent à un rythme approximativement constant, permettant d'estimer des dates de divergence. Limite : des convergences moléculaires peuvent fausser le signal ; il convient de croiser phylogénies moléculaires, morphologiques et données fossiles.
- Confondre analogie et homologie : la forme fusiforme du Requin et du Dauphin est une analogie, non une synapomorphie. Elle ne définit pas de clade.
- Croire qu'un taxon placé à gauche de l'arbre est « primitif » ou ancêtre des autres : toutes les espèces actuelles sont également évoluées.
- Utiliser une plésiomorphie pour définir un clade : la présence de vertèbres ne permet pas de distinguer des sous-groupes au sein des Vertébrés.
- Omettre le groupe externe : sans GE, on ne peut pas polariser les caractères (distinguer ancestral de dérivé).
- Confondre longueur des branches et durée : dans un arbre non calibré, la longueur ne représente pas directement le temps.