Présentation pré-lab

Report
Lab3 - Phylogénie des Vertébrés
vertébrés
Domaine
du vivant
Objectifs
• Comprendre la terminologie associée avec
l’analyse cladistique
• Faire des observations détaillées de caractères
morphologiques chez diverses espèces
d’euchordés
• Exprimer l’information phylogénétique relative à
l’évolution des vertébrés dans un cladogramme
• Identifier des homoplasies et postuler si elles
sont le résultat de convergences ou d’inversions
• Postuler une hypothèse concernant l’évolution
de l’endothermie chez les vertébrés
Cladogramme
Cladogramme: Diagramme en branches présentant les liens de parentés entre différents
groupes basé sur la distribution de caractères dits “dérivés”
GE
A
B
C D
E
descendants
F
temps présent
4(1)*
4(1)*
5(1)
7(1)
2(1)
embranchement
ancêtre commun à B-F
3(1)
1(1)
6(1)
ancêtre commun à
toutes les espèces du
cladogramme
Passé
Terminologie (suite)
• Groupe monophylétique: groupe comprenant l’ancêtre
commun de ce groupe plus TOUS ses descendants (également
appelé « clade »).
GE
A
B
C
D
E
F
G
monophylétique
paraphylétique
Terminologie (suite)
• Caractère: n’importe quelle caractéristique morphologique, biochimique
ou comportementale (…) pouvant être observée.
• Caractères homologues: deux caractères sont homologues si leur origine
remonte à un ancêtre commun distant. Seul ce type de caractère est
informatif dans l’analyse cladistique.
• États d’un caractère (ou stades évolutifs):
Ancestral ou plésiomorphe
transformation
Dérivé ou apomorphe
Terminologie (suite)
Homoplasie: similarité phénotypique qui apparaît chez plusieurs
espèces et qui n’est pas héritée d’un ancêtre commun.
• Convergence: ressemblance apparue indépendamment dans
différents taxons et non héritée d’un ancêtre commun (ex: ailes
chez oiseaux et insectes).
• Inversion: lorsque un caractère dérivé retourne à un état plus
ancestral chez certaines espèces (ex. perte des membre chez les
serpents)
• Principe de parsimonie: la solution qui fait intervenir le moins
d’événements indépendant )= nombre minimum de
transformations sur le cladogramme) a plus de chance d’être la
bonne
Lab 4 – Procédure
Trois phases:
1- Entreprenez une série d’observations
morphologiques de 12 caractères sur 9
animaux.
2- Notez vos observation dans un tableau
(matrice) et utilisez la lamproie comme
groupe externe pour polariser les caractères
3- Effectuez une analyse cladistique de vos
données sous la forme d’un cladogramme
Exemple d’analyse phylogénétique
Des observations concernant 9 caractères ont été faites
sur 8 espèces de poissons - dont une a été choisie
comme groupe externe (GE).
Matrice d’observation
Groupes ou espèces
caractères
Polarisation en utilisant la comparaison hors-groupe: 4
règles simples
1. État du Groupe externe  0 (ancestral)
2. État identique à celui du GE  0
3. État différent de celui du groupe externe  1 (dérivé)
4. État(s) différent(s) de celui du GE ET de
l’état 1  2, 3 ,4….
Recodage de la matrice = polarisation des caractères
GE*
GE*
Coder les données de la matrice par des
couleurs aide à la lecture de l’information
GE*
Construction du cladogramme
• 3 règles de base:
1. Votre cladogramme doit présenter la distribution
des caractères dérivés
2. Les espèces qui possèdent le même caractère
dérivé doivent être regroupées (groupes
monophylétiques)
3. Quand plusieurs solution s’offrent à vous, vous
devez choisir celle qui fait intervenir le moins de
transformations possible (parcimonie)
Étape 1: Aucune de résolution
GE
C
A
D
B
B
C
G
D
EF E
F
Cladogramme 1
Cladogramme initial. Aucune résolution
A
G
L’ordre des
espèce
possédant un
ancêtre direct
commun peut
être modifié
Etape 2
• Affinez votre cladogramme progressivement en ajoutant des
transformations de caractères.
• Commencez avec les caractères binaires qui définissent de grands groupes
monophylétiques (=beaucoup de 1, pas de 2)
Ajout du premier caractère sur le cladogramme:
GE
Caractères
Espèce
SG
GE
A B
C
D
G
E F
Chambre
branchiale
Repro-duction
Écailles
Nombre de
nageoires
dorsales
Comportement
parental
Orientation
Position des
yeux sur la têt
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
0
0
0
0
0
0
0
état
du 0
1
0
caractère
1
0
A
1
niveau de
0
0transformation
0
B
1
0
1
0
0
C
1
0
1
1
0
D
1
0
1
0
0
E
1
1
1
0
1
F
1
1
Cladogramme
2
1
0
1
G
1
1
1
1
1
Syntaxe: X(Y)
1(1)
2
1
2
1
2
0
2
0
# du caractère
2
0
X= # du caractère ; Y= état du caractère
Etape 3
• Utilisez le même raisonnement pour les
caractères 3, 2 et 5
GE
Le cladogramme de l’étape précédente doit
Être réarrangé pour ajouter le caractère 3:
GE
GE
Cladogramme 2
GE
Réarrangement
GE
Ajout du caractère #3
Cladogramme 2b
Cladogramme 3
GE
GE
GE
E
A B
E
C D
F A B
G
C D F G
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
Cladogramme 3
Réarrangement de C, D et F
puis ajout de #2 et #5
3(1)
1(1)
Cladogramme 4
Les caractères 7,8 et 2 donnent des informations
contradictoires
• 7 et 8: regroupent D et C
• 4: regroupe C et G
GE
L’information contenue sur le cladogramme de l’étape
précédente permet de placer 7 et 8 sans ambiguïté
Caractères
Espèces
(4)
(7)
(8)
GE
0
0
0
A
0
0
0
B
0
0
0
C
1
1
1
D
0
1
1
E
0
0
0
F
0
0
0
G
1
0
0
GE
SG
E
F C D A B
7(1)
8(1)
5(1)
5(1)
2(1)
7(1)
8(1)
1(1)
3(1)
3(1)
WRONG
cladogramme 5
4
G
Le caractère 4 ne définit pas un groupe
monophylétique: c’est une homoplasie
Résulte-t-il d’un phénomène de convergence ou
d’inversion?
Caractères
Espèces
(4)
GE
0
A
0
B
0
C
1
D
0
E
0
F
0
G
1
GE
E
F C D A B
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
Cladogramme 5
G
Scenario I: Inversion
C et G ont hérité de 4(1) de leur ancêtre commun:
inversion au niveau de D, A et B
GE
E
F
C
D
A
4(0)*
SYNTAXE:***
B
G
4(0)*
7(1)
8(1)
4(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
Implique 2 inversions: 1 au niveau de D
et 1 au niveau de l’ancêtre de [A et B]
Scenario II: Convergence
• 4(1) est apparu indépendamment chez C et G
GE
E F
C D
4(1)*
A B
G
4(1)*
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
Implique: 1 événement de convergence
Dans ce cas, la convergence est plus
parcimonieuse
Le cladogramme suivant en résulte:
GE
E
F
C
4(1)*
D
A
B
G
4(1)*
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
Cladogramme 6
Caractères avec plusieurs états dérivés
GE
Caractères avec plusieurs états dérivés
• Trois séquences de transformations pour ce
caractère sont possibles:
1. bouche dorsale(0) bouche ventrale (1)  bouche terminale (2)
2. bouche dorsale (0) >>terminal (2) >>ventrale (1)
3. Bouche terminale (2)
ventrale (1)
bouche dorsale (0)
Nous utilisons l’information qui est déjà disponible sur le cladogramme ainsi
que le principe de parcimonie.
Les espèces possédant 6(1) appartiennent à un groupe monophylétique
[CDABG]
6(1)
GE
E
F
C
A
D
B
G
4(1)*
4(1)*
GE
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
[EF] n’est pas un groupe monophylétique, mais la transformation
6(0)  6(2) est facile à placer sur le cladogramme en utilisant le principe de
parcimonie.
6(2)
GE
6(1)
E
F
C
A
D
B
G
4(1)*
4(1)*
GE
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
3(1)
1(1)
La bonne séquence est:
bouche dorsale  ventrale terminale
6(0)
 6(2)

6(1)
GE
E
F
C
D
A
B
G
4(1)*
4(1)*
GE
9(2)
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
6(1)
9(1)
3(1)
1(1)
6(2)
cladogramme 7 (final)
Nous obtenons le cladogramme suivant (final) sur lequel tous les
états dérivés sont indiqués.
GE
E
F
C
D
A
B
G
4(1)*
4(1)*
9(2)
7(1)
8(1)
5(1)
2(1)
6(1)
9(1)
3(1)
1(1)
6(2)
Cladogramme final
Préparation
Avant le lab
• Lisez attentivement le manuel et le Prelab
• Connaissez les caractères
Le jour du lab
• Arrivez à 14h20
• Apportez votre SARRAU et lunettes de sécurité
Activités du lab3
1- Entrez vos observation dans la matrice Excel.
2- Soumettez votre matrice codée à votre
démonstrateur/trice (de votre compte
uottawa)
3- Votre matrice corrigée vous sera rendue par
courriel
IMPRIMEZ LA MATRICE CORRIGEE ET JOIGNEZLA A VOTRE RAPPORT
4- Rendez votre rapport une semaine après le
jour de votre laboratoire
RAPPORT LAB4
1.
2.
Page de titre
matrice d’assignation des espèces et caractères (distribuée au début du
lab)
3. Impression de la matrice corrigée (celle renvoyée par votre TA)
4. Cladogrammes:
• Cladogramme initial sans résolution
• Un cladogramme par étape – les caractères doivent être ajoutés
progressivement à chaque étape précédente.
• Commentaire pour chaque étape incluant le nom complet du
caractère et une explication si une homoplasie est ajoutée
• Cladogramme final, grand, propre et annoté
5. Conclusion: Répondez aux questions suivantes :
• Quelles sont les espèces sur votre cladogramme qui sont endothermes?
• Considérant la position de ces espèces, que pouvez-vous conclure sur
l’endothermie en tant que caractères (homologue, homoplasie : convergence
ou inversion)?
Lisez le fichier d’instruction sur le site Web des
laboratoires
N’oubliez pas votre sarrau
Pas de sarrau = -10% + vous risquez de ne pas
pouvoir faire votre lab le jour même.
N’attendez pas la dernière minute pour faire votre
rapport on vous ne pourrez pas obtenir de l’aide de
vos TAs (heures de bureau).

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