§ Quelle est l'évolution de l'homme ?

2,4/ Le cas Humain

2,4,1/ Un regard global sur l'évolution de l'Homme

A1 : Comparaison de crânes d’hominidés / moulages + logiciel Mesurim

Présentation des crânes, de la craniométrie et du logiciel bitmap

Photos crânes sur réseau « travail »

Observation de moulage de crânes fossiles.

Comment replacer un fossile dans la lignée humaine ?

Effectuer des mesures sur des crânes

Matériel :

- fiche de craniométrie

- fiche technique d'utilisation du logiciel mesurim

- tableau de comparaison des représentants de la lignée humaine

Protocole

1) Mesurer à l’aide du logiciel «Mesurim »  l’angle de prognathisme et le rapport Hauteur/longueur sur des crânes

Positionner le crâne de façon à visualiser les points de repère corrects

utilisez les captures d’images disponibles avec le logiciel « Mesurim »

Avec le logiciel « Mesurim » effectuer les mesures selon les indications des fiches techniques « crâniométrie » et « mesurer avec Mesurim » 

1,1) Mesure d’angle de prognathisme

1) Choix Outil de mesure  angle

2) Positionner les repères

Sélectionner le crayon, la couleur rouge et une épaisseur de trait presque maximale.

Placer les 5 repères M, N, O, P B et Q (cf fiche crâniométrie).

Sélectionner l'outil texte pour nommer les repères. Avant de valider, choisir "Fonte" (Arial 12 ou 14) et fond transparent lorsque le fond est clair et fond coloré de la couleur d'arrière plan lorsque le fond de l'image est sombre.

3) Tracer les vecteurs PO et MN : la valeur de l’angle s’affiche en bas à droite. La mesure se fait dans le sens trigonométrique. Attention : C'est un mesure d'angle orientée entre deux vecteurs ; le sens des vecteurs et l'ordre dans lequel ils sont tracés a un influence sur le résultat. Attention aussi aux effets de perspective qui modifient les angles.

1,2) Rapport Hauteur - Longueur

Il faut au préalable définir une échelle :

Un carré de l’échelle présente sur chacune des photos correspond à 1 cm.

Image  Créer/modifier l’échelle  échelle à définir

Délimiter une longueur sur un carré. Indiquer valeur 1 et unité : cm

En haut cliquer sur Transférer l’échelle – l’enregistrer

Image  Créer/modifier l’échelle  échelle déjà mémorisée

Puis tracer le segment à mesurer

Choix Outil de mesure  courante

La valeur s’affiche en bas et à droite

2) Adopter une démarche explicative

Comparer vos résultats au tableau de comparaison des représentants de la lignée humaine et déterminer si ce fossile appartient à la lignée humaine. Si oui où le situer ?

Avec le logiciel « Mesurim » effectuer les mesures selon les indications des fiches techniques « crâniométrie » et « effectuer des mesures sur les crânes avec « Mesurim » »

Comparer vos résultats au tableau de comparaison des fossiles de la lignée et déterminer si ce fossile appartient à la lignée humaine. Si oui où le situer ?

A2 : Construction de la phylogénie des hominidés / logiciel Phylogène

Objectif : réalisez un rapport écrit avec word (format doc), libreoffice (format odt) ou manuscrit établissant les relations de parentés chez les Primates Hominidés …

Protocole : imprimez ou recopiez des documents comparatifs (matrices et arbres) et analysez-les

TP1 : Comparaison de caractères macroscopiques.

• Ouvrez Phylogène
• Ouvrez la collection des Homininés
• Sélectionnez tous les taxons sauf P.robustus
• Choisissez 7 caractères pertinents pour comparer les taxons
• Construisez la matrice (tableau) des caractères. Vérifier.
• Polarisez les caractères pour distinguer les états primitifs et dérivés.
• Choisissez l'espèce extragroupe. Codez. Vérifier.
• Organisez la matrice d'une façon logique en déplaçant caractères et taxons (espèces) à l'aide de la souris.
• Copiez la matrice pour votre rapport
• Construisez l'arbre à partir de la matrice en reliant les différents taxons à l'aide de la souris.
• Choisissez d'afficher la longueur de l'arbre pour trouver le plus juste (le meilleur chemin est le plus court!)
• Copiez l'arbre pour votre rapport, ajoutez les innovations évolutives
• Datez l'arbre.

TP2 : Comparaison de caractères moléculaires

• placez l'homme parmi les primates à partir de données moléculaires : « tableau de séquences - « archontes » - « molécules » - « globines » - afficher matrices puis arbres → arbre phylogénétique des archontes à partir des données moléculaires
  

• Rédigez votre rapport, puis, si vous avez accès à une imprimante, réalisez une mise page économique et lancez l'impression (en noir et blanc) pour la soumettre à la correction.

Des données moléculaires sont disponibles. Ces données sont des séquences nucléiques ou protéiques déjà alignées.  Lorsque le fichier contient des mots-clés (fichiers .alp), ceux-ci peuvent servir à colorer l'arbre. On repère ainsi mieux les séquences d'un groupe. Les fichiers alignés .alp, spécifiques de Phylogène, comportent des mots-clés qui permettent de sélectionner rapidement des groupes de séquences. Phylogène reconnaît les alignements produits par ailleurs avec clustalw (fichiers avec extension .aln). Des fichiers .edi d'Anagène peuvent maintenant être utilisés par Phylogène.

Arbre UPGMA : arbre le plus simple à calculer. Les calculs peuvent être vérifiés à la main pour une petite matrice. Pour être exact, il suppose que l'hypothèse de l'horloge moléculaire est vérifiée (le taux de mutations est constant dans le temps et identique pour toutes les branches), ce qui n'est pas toujours vrai.

Arbre NJ (Neighbor Joining) : c'est un arbre qui n'oblige pas à faire d'hypothèse d'horloge moléculaire. La racine représentée est arbitraire et modifiable. Il faut donc utiliser un extragroupe pour enraciner l'arbre de manière raisonnée.

Arbre clade : il faut le construire "à la main" par la méthode cladistique.

A3 : comparaisons anatomiques / logiciel lignée humaine

le logiciel Lignée humaine permet de faire des comparaisons anatomiques entre différents homininés.

• Comparaisons anatomiques : La présence d’un œil indique une possibilité de superposition colorée d’un élément en se plaçant à des endroits précis du dessin avec la souris. Pour changer de panneau, cliquez sur les flèches sous les cadres millimétrés.

• Caractéristiques crâniennes : Cliquez en bas à gauche de l’écran sur le premier rond (1/6) : Pour vous familiariser avec le vocabulaire utilisé, repérez sur les présentations de crâne, grâce au déplacement de la souris, les localisations des termes suivants : boîte crânienne (plus ou moins allongée vers l’avant et plus ou moins circulaire) / front (plus ou moins prononcé) / mâchoire (plus ou moins avancée = prognathisme) / menton (plus ou moins prononcé) / arcades zygomatiques (plus ou moins écartées) / trou occipital (positions différentes) / crête sagittale (plus ou moins prononcée).
• Crâniométrie : Cliquez en bas à gauche sur le 3^ème rond (3/6) : Comparez les espèces en cliquant sur leur nom (ne pas tenir compte des traits et des cibles). Vous pouvez bouger les crânes en 3D grâce aux flèches.

1. A l’aide du logiciel La Lignée Humaine de P.Perez, complétez le tableau et indiquer à l’aide d’un code couleur les critères d’appartenance à la lignée humaine des espèces proposées.
2. Quels sont  les caractères permettant de distinguer le genre Homo du genre Australopithecus ?