Caractère ancestral et caractère dérivé

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Le caractère « membres pairs » a deux états :
État ancestral État dérivé
2 paires de nageoires des poissons (9 et 10) 2 paires de pattes (lézard)
Lampanyctodes hectoris (Hector's lanternfish)2.png VaranusVariusBatemansBayNSW.jpg

Un caractère ancestral (homologie ancestrale ou plésiomorphie) chez une espèce au sein d'un taxon est un caractère qui n'a pas subi de modification au cours de l'évolution. Ce caractère homologue a donc été conservé depuis le premier ancêtre du groupe le présentant, mais pas nécessairement dans toutes les espèces qui en descendent. La pentadactylie des êtres humains est souvent considérée comme un caractère ancestral, tout droit venu de nos ancêtres tétrapodes primitifs.

  • S'il est commun à plus d'un taxon -c'est-à-dire qu'au moins une autre espèce a hérité de ce caractère-, et qu'il a par ailleurs dérivé dans une tierce espèce au moins du taxon, il constitue alors une symplésiomorphie.

Inversement, un caractère dérivé (ou homologie dérivée) ou apomorphie (racine grecque απο : modification, différenciation, écartement, séparation) au sein d'un taxon est un caractère 'nouveau' qui est le résultat d'une modification d'un caractère ancestral au cours de l'évolution précédant ce taxon. Ce caractère est commun à tout un groupe d'espèces et à leur espèce ancestrale.

  • S'il est spécifique à un seul taxon, il s'agit plus précisément d'une autapomorphie
(c'est notamment le cas si ce taxon constitue un groupe terminal, cul-de-sac évolutif par exemple)

Ce sont des notions fondamentales pour construire des phylogénies, par la méthode cladistique.

Illustration de apomorphie, synapomorphie et symplésiomorphie.

Exemples[modifier | modifier le code]

Chez les vertébrés[modifier | modifier le code]

Par exemple, les «poissons» ont depuis longtemps quatre « nageoires paires » (2 nageoires pectorales et 2 nageoires pelviennes) qui sont un caractère ancestral (plésiomorphie). Cet état de caractère s'est transformé en un nouvel état : quatre membres marcheurs des Tétrapodes, qui constituent un caractère dérivé (une apomorphie) par rapport au caractère ancestral.

Dans l'exemple, tous les poissons actuels ont toujours le caractère ancestral « nageoires paires ». Un caractère ancestral n'est donc pas synonyme de caractère disparu puisqu'il peut s'être maintenu dans de nombreuses lignées.

Nota : Le terme "poissons", utilisé dans cet exemple pour illustrer la notion d'apomorphie, est pris au sens de "Poisson à nageoires rayonnées", la notion de "poissons" n'étant pas pertinente en phylogénétique.

Chez les angiospermes[modifier | modifier le code]

Parmi les Angiospermes, les pollens sont ancestralement caractérisés par la présence d'une seule aperture, qui constitue ainsi un caractère plésiomorphique partagé par les dicotylédones 'ancestraux' et les monocotylédones.

En revanche l'apparition de trois apertures sur le pollen est un caractère dérivé (apomorphique) qui détermine le clade des dicotylédones vraies.

Détermination des états «ancestral» et «dérivé» d'un caractère[modifier | modifier le code]

Dans l'exemple ci-avant, l'hypothèse de départ est l'intuition que la patte a dérivé de la nageoire. Mais il est difficile d'établir avec certitude que ce n'est pas l'inverse (la nageoire ayant dérivé de la patte des premiers tétrapodes) qui s'est produit.

Sans fossile[modifier | modifier le code]

La détermination repose alors en partie sur l'intuition : en général l'état dérivé présente plus de complexité que l'état ancestral. En cas de difficulté, on applique le principe de parcimonie : les innovations évolutives sont rares, donc on admet prioritairement l'hypothèse qui suppose le moins d'innovations.

L'apparition des techniques phylogénétiques d'étude de l'ADN et de ses évolutions laissent toutefois entrevoir une alternative scientifique à cette démarche empirique.

Avec fossiles[modifier | modifier le code]

Les archives fossiles constituent finalement, avec les techniques de datation un moyen commode puisque, les fossiles une fois datés, l'ordre d'apparition des caractères peut être établi, plus ou moins bien.

Illustration[modifier | modifier le code]

Un exemple qui fait l'objet de discussion en 2004: la bipédie humaine et la locomotion des chimpanzés et des gorilles avec les poings des mains refermés[1](knuckle walking en anglais) sont deux états d'un même caractère. Les scientifiques débattent actuellement pour savoir lequel est dérivé et lequel est ancestral[2].

Notions à relativiser[modifier | modifier le code]

La présence du caractère ancestral « nageoires paires » peut être aussi qualifié de caractère dérivé, par rapport à un caractère encore plus ancestral : l'absence de membre.

Également, un caractère dérivé peut être qualifié d'ancestral, s'il s'est modifié par la suite. Par exemple chez les tétrapodes le caractère « 4 membres locomoteurs » est un caractère ancestral, par rapport au serpent chez qui ces membres ont régressé jusqu'à disparaître.

La notion d'état ancestral ou dérivé d'un caractère est relative
État ancestral État dérivé
État ancestral État dérivé
État ancestral État dérivé
État ancestral État dérivé
Pas de nageoires paires (agnathe) Membres pairs
(nageoires pectorales et pelviennes des poissons)
Nageoire charnue
(Sarcoptérygien)
Pattes (lézard) Membres régressés (serpent)
Geotria australis (Pounched Lamprey).gif Lampanyctodes hectoris (Hector's lanternfish)2.png Lepidosiren paradoxa.jpg VaranusVariusBatemansBayNSW.jpg Anaconda jaune 34.JPG

Cladistique[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Cladistique et Synapomorphie.

La distinction entre caractères dérivés et ancestraux permet de dater relativement l'apparition des divergences au sein de lignées évolutives, et donc d'établir des arbres phylogénétiques.

Ces arbres permettent ainsi d'estimer les degrés de parenté entre des espèces actuelles.

Traditionnellement, quand une espèce avait un plus grand nombre de caractères en commun avec une seconde qu'avec une troisième, on considérait que la première espèce était plus proche de la seconde que de la troisième. Les caractères n'étant pas datés avaient une égale valeur généalogique.

Quand on peut distinguer caractères ancestraux et dérivés, on rapproche aujourd'hui les espèces ayant le plus de caractères dérivés récents, indépendamment de leur apparence. Les caractères ancestraux anciens n'expriment en effet pas de relations autres qu'anciennes.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Il faut bien distinguer la marche à quatre pattes du knuckle walking : dans le premier les quatre membres sont posés à plat sur le sol (comme chez le chien), dans le second l'extrémité des membres supérieurs - les mains - sont refermées et la locomotion avant se fait sur le côté extérieur des phalanges. Ce dernier caractère est, chez les mammifères, très spécifique à certaines espèces de singes, autant que la locomotion bipède de l'homme.
  2. Boyd et Silk, L'aventure humaine, de la molécule à la culture, De Boeck 2004