Cours 8 - Démons darwiniens/sélection des traits d'histoire de vie Flashcards
(90 cards)
1
Q
Que sont les traits d’histoire de vie?
A
Caractères qui décrivent de quelle façon se concrétisera la valeur adaptative des individus au cours de leur vie, soit leur contribution en termes de descendants aux générations suivantes
2
Q
Exemples de traits d’histoire de vie?
A
- Âge à la première reproduction
- Nombre de reproductions
- Nombre de progénitures à chaque reproduction
- Taille des progénitures
3
Q
En d’autres mots, ces traits sont la suite à..?
A
La sélection de survie et à la sélection sexuelle
4
Q
Quel est le but des traits d’histoire de vie?
A
Comment organiser son effort reproducteur dans le temps afin de maximiser sa contribution à la génération suivante
5
Q
Est-ce que les traits d’histoire de vie sont sous sélection?
A
Oui, comme n’importe quel trait.
6
Q
Les traits d’histoire de vie évoluent-ils rapidement? Pk?
A
Ils sont susceptibles d’évoluer très rapidement puisqu’ils sont directement associés à la valeur adaptative
7
Q
La sélection favorise quels génotypes?
A
La sélection favorisera les génotypes démontrant la meilleure valeur adaptative, soit ceux qui laisseront un plus grand nombre d’individus aux générations suivantes
8
Q
Comment est-ce que les traits d’histoire de vie sont différents de la sélection sexuelle et de la sélection de survie?
A
Contrairement à la sélection de survie et à la sélection sexuelle, la sélection des traits d’histoire de vie se fera après la reproduction
9
Q
S'il y a un avantage associé: -à l’âge à la première reproduction, -au nombre de progénitures -à la taille de progénitures -au nombre de reproductions, alors la sélection va favoriser quels génotypes?
A
Les génotypes qui sont:
- mâtures à la naissance,
- qui produisent une infinie quantité de progénitures
- des progénitures de très grande taille
- qui vivent et se reproduisent éternellement
10
Q
Exemples de Démons Darwiniens?
A
- Pucerons qui dès leur naissance, possèdent des embryons prêts à naître
- Un ver solitaire peut produire environ 100 000 œufs par proglotides et 2000 proglotides, donc potentiellement 200 000 000 bébés
- Unique œuf du kiwi peut représenter 20% du poids de sa mère.
- Requin du Groenland peut vivre jusqu’à près de 400 ans, il devient mature vers 156 ans, au moment où il atteint environ 4 mètres
11
Q
Qu’est-ce qu’un démon Darwinien?
A
Organisme hypothétique qui pourrait maximiser tous les aspects de sa valeur adaptative simultanément:
- mâtures à la naissance,
- qui produisent une infinie quantité de progénitures
- des progénitures de très grande taille
- qui vivent et se reproduisent éternellement
12
Q
Est-ce qu’un organisme sur Terre possède ces caractéristiques en même temps?
A
no!
13
Q
Qu’est-ce qui empêche un démon darwinien d’exister? (5)
A
1- Inertie phylogénétique 2- Allocation des ressources limitées 3- Allométrie 4- Pléiotropie antagoniste 5- Compromis évolutifs
14
Q
Qu’est-ce que l’inertie phylogénétique?
A
Certains traits changent très peu, voire pas du tout malgré le temps qui passe et les variations de l’environnement. Il en résulte des traits partagés par plusieurs espèces et qui montrent très peu de variation ; eg. tous les oiseaux pondent des œufs
15
Q
Ex d’inertie phylogénétique? (2)
A
- Tous les colibris pondent presqu’invariablement deux œufs, depuis les tropiques jusqu’aux hautes latitudes
- Environ 600 espèces de geckos pondent également deux œufs
16
Q
Qu’est-ce que le principe d’allocation?
A
L’énergie allouée pour une ressource donnée n’est évidemment plus disponible pour une autre ressource
17
Q
Croissance définition (principe d’allocation)?
A
Énergie investie dans le développement de la taille/masse corporelle
18
Q
Maintenance définition (principe d’allocation)?
A
énergie dépensée dans les processus physiologiques et le métabolisme basal
19
Q
Reproduction définition (principe d’allocation)?
A
production de gamètes, partenaire, soins parentaux
20
Q
Ex de principe d’allocation chez la poule?
A
Chez les poules Leghorn, la décroissance de la fécondité avec l’âge est proportionnelle à la fécondité en début de vie
–> En bref: Les poules qui produisent beaucoup d’œufs dans leur début de vie vont avoir une forte décroissance par la suite. Si on en fait moins au début, moins forte décroissance, on met un peu d’énergie à chaque fois.
21
Q
Ex de principe d’allocation chez les hêtres?
A
Les mast représentent les années de forte production de graines chez les hêtres. Leur croissance est alors moindre car l’énergie est investie dans la production de graines plutôt que dans la croissance.
–> En bref: Forte reproduction = faible croissance et vice-versa
22
Q
Allométrie définition?
A
Plusieurs traits morphologiques sont corrélés à la taille/poids du corps des individus sous la forme : log y = a log x + log b
23
Q
Ex allométrie mammifères?
A
Relation entre la longueur et le diamètre du fémur en fonction de la masse des mammifères
24
Q
Est-ce qu’on observe les mêmes limites ou contraintes physiques à certains traits d’histoire de vie?
A
Oui, souvent. Exemple: . Longévité de 195 espèces de mammifères terrestres et 40 espèces marines en fonction de la masse corporelle
25
Ex allométrie geckos?
Masse des œufs de différentes espèces de geckos (eg. Coleonix elegans) en fonction de la masse des femelles
26
Pléiotropie antagoniste définition? Ex?
Lorsqu’un gène démontre un effet avantageux sur un trait, mais un effet négatif sur un autre trait.
eg. un gène qui augmente la tolérance à la chaleur pourra également avoir des répercussions négative sur la tolérance au froid
27
Ex pléiotropie antagoniste gène P53?
Le gène P53 code pour une protéine empêchant la formation de tumeur/cancer, mais il réduit également la prolifération des cellules souches induisant un vieillissement prématuré
28
Ex pléiotropie antagoniste estrogène?
De hauts niveau d’estrogène peuvent accroitre la fécondité, mais peuvent aussi influencer de multiple processus, dont augmenter les risques de cancer
29
Ex pléiotropie antagoniste gène Thrifty?
Les gènes Thrifty sont associés au stockage des ressources en période d’abondantes ressources alimentaires, en prévision de famines éventuelles. Ces gènes sont également associés au diabètes et à l’obésité
30
Compromis évolutif survient quand? Dans le contexte des traits d'histoire de vie, qu'est-ce que ça représente?
Un compromis évolutif survient lorsqu’un trait augmente la valeur adaptative dans une condition, mais qu’il la réduit dans une autre.
Dans le contexte des traits d’histoire de vie, il représente un trait qui peut être avantageux pour la reproduction, mais dommageable à la survie eg. le taux de fécondité vs le taux de mortalité de différentes espèces d’oiseaux
31
Compromis évolutif signifie quoi quant à la production et taille des graines?
Plus une plante produit de graines, plus ces graines sont de petite taille
32
Ex compromis évolutif chez insectes?
Chez les insectes, plus l’adulte est de grande taille, plus il pourra produire un grand nombre d’oeufs, mais plus le temps de développement pour y arriver sera long. La taille des insectes diminue selon un gradient latitudinal (de l’équateur vers les pôles)
33
Ex compromis évolutif salamandre - serpent?
Pour les salamandres, la production de toxine est corrélée à survie face à la prédation, mais réduit le nombre de progénitures. Pour la couleuvre, la résistance à la toxine est corrélée à sa capacité de manger les salamandres, mais diminue sa mobilité
34
La reproduction est une activité peu coûteuse. Vrai ou faux?
Faux! Extrêmement coûteuse
35
Pk est-ce que la reproduction est coûteuse? (4)
- Développement des gamètes
- Recherche d’un partenaire
- Compétition sexuelle
- Soins parentaux
36
Ex coût de la reproduction chez drosophiles?
Réduction de la longévité des drosophiles mâles en fonction de l’énergie investie dans la recherche d’un partenaire
37
Ex coût de la reproduction chez lézards Anolis?
En éliminant l’investissement dans la reproduction (qui se limite à un seul oeuf), les femelles Anolis qui ont été ovariectomisées (OVX) augmentent leur survie et leur niveau d’activité comparativement aux femelles (SHAM)
38
Ex coût de la reproduction chez femelles chevreuils?
Les femelles qui donnent naissance et s’occupent de leurs progénitures (allaitement) ont moins d’énergie à investir dans leurs réserves pour l’hiver et ont ainsi des taux de mortalité supérieurs
39
Ex de coût de la reproduction (taille des pontes) chez les oiseaux?
En modifiant expérimentalement la taille des pontes, on observe une plus faible survie des parents pour qui le nombre d’oeufs a été augmenté et vice versa. Ceci indique que les soins des parents envers leur progéniture affecte négativement la survie des parents
40
Afin de maximiser leur contribution en termes de descendants aux générations suivantes, les organismes doivent « ajuster » leurs traits d’histoire de vie selon quoi?
L'environnement
41
Quels sont les traits que les organismes peuvent modifier?
- Âge à la première reproduction
- Nombre de reproductions
- Nombre de progénitures à chaque reproduction
- Taille des progénitures
- -> Aussi appelés les stratégies de reproduction
42
L'ajustement des traits se fait par essais et erreurs, à partir de quoi?
À partir de la variabilité génétique existante ou des mutations qui apparaissent.
Les combinaisons de traits qui permettent de laisser le plus grand nombre de descendants « gagnera » et verra sa lignée persister
43
Le mécanisme derrière l'ajustement des traits est complexe, ce qui implique quoi pour les modèles?
On se limite donc souvent à ne tenter que de comprendre le phénomène à partir des stratégies existantes
44
Les stratégies de reproduction comprennent des données qui tiennent compte de quoi?
Données disponibles tiennent compte de la survie (lx) et du nombre de progénitures (bx) par classe d’âge
45
Les stratégies de reproduction dépendent de plusieurs facteurs selon la population. Exemple?
À gauche (graph), les mâles se reproduisant plus tard et leur nombre est moindre, ce qui augmente leur valeur adaptative (paternités hors-couple). À droite, les 2 genres sont davantage synchronisés.
46
Pour décrire les stratégie de reproduction existantes, on utilise quels paramètres?
- La valeur reproductive résiduelle (VRR)
| - L’effort reproducteur (ER)
47
Les paramètres VRR et ER sont populationnels, c'-à-d? Ils sont estimés à partir de quoi?
Paramètres populationnels = moyennes par individu
| Estimés notamment à partir de la survie (lx) et du nombre de progénitures (bx) par classe d’âge
48
VRR définition?
La valeur reproductive résiduelle (VRR) représente pour chaque classe d’âge, le nombre de progénitures qui reste à venir, en fonction de la probabilité de survivre jusqu’à cette classe d’âge.
49
De façon générale, comment est la VRR en début de vie?
Comment elle augmente ensuite?
Elle diminue quand?
- Elle est généralement faible en début de vie en raison de la faible probabilité de survie jusqu’à la maturité.
- Elle augmente en se rapprochant de la maturité et sera maximale à la première reproduction (on a survécu jusque là et tous les bébés restent à faire)
- Elle diminue ensuite au fur et à mesure que les reproductions se concrétisent et que la durée de vie achève
50
Lorsque le taux de survie des adultes est faibles, le nombre de reproduction est limité par quoi?
Il est donc préférable de faire quoi?
Lorsque le taux de survie des adultes est faible, le nombre de reproductions est limité par l’âge.
--> Il est donc préférable de produire beaucoup de bébés le plus tôt possible (marmotte).
51
Si le taux de survie des adultes est élevés, alors quelle stratégie est mieux?
L'assurance de survie permet d’étaler la reproduction dans le temps, quelques bébés à la fois (macaque)
52
VRR équation? Que représente chaque terme?
```
VRR = Somme (ltbt / lx)
l = proportion de la population qui survit par classe d’âge
b = nombre moyen de progéniture par classe d’âge
t = toutes les classes d’âge définies
x = classe d’âge considérée
x+1 = classe d’âge suivante
W = dernière classe d’âge
```
53
La VRR ____ d’abord rapidement à cause du haut taux de ____, puis plus lentement jusqu’à son maximum à ____ (on a survécu jusque là et tous les bébés restent à faire). Elle ____ ensuite au fur et à mesure que les reproductions se concrétisent
Augmente
Mortalité
Maturité
Diminue
54
La valeur reproductive peut-elle varier selon le genre? PK?
OUER
Une femelle humain naît avec tous les oeufs déjà formés et cette réserve s'épuise jusqu'à la ménopause
Les mâles fabriquent constamment leurs gamètes (bien que la production diminue avec l'âge).
55
Qu'est-ce que l'effort reproducteur?
Représente la proportion de l’énergie acquise par un individu, qui sera allouée à la reproduction pour une période fixée. C’est l’investissement qu’il faut pour concrétiser sa VRR en vraies progénitures (bx)
56
Plus on investit dans l'effort reproducteur (et que cette reproduction se concrétise en bx/nb de progénitures), plus la VRR..? Cependant, cette relation peut se décliner quand?
Diminue
--> Cependant cette relation peut se décliner sous plusieurs formes selon le mode de vie des organismes et leur environnement
57
La VRR peut-elle diminuer proportionnellement à l'effort reproducteur? Comment?
OUER
--> Plus l'effort reproducteur est grand (et plus la réalisation de la reproduction bx est grande) et plus la valeur reproductive résiduelle diminue
58
Quelles sont des situations où la reproduction est coûteuse? Il vaut mieux investir dans quoi?
Lorsque les individus de petites tailles sont moins compétitifs pour la reproduction et/ou sont sujets à une plus forte mortalité due à la prédation.
Un investissement dans la reproduction actuelle est désavantageux car il réduit la croissance. Il vaut mieux investir dans la croissance jusqu’à ce que les choses changent
59
Lorsqu'on est en situation où la reproduction est coûteuse (courbes concaves), tout investissement dans la reproduction (et concrétisation bx) se traduit par quoi?
Par une baisse importante de la VRR, on handicape beaucoup l'avenir pour une contribution actuelle faible
60
Quelles sont des situations où il y a un faible coût à la reproduction? Il est donc préférable de faire quoi?
- Lorsque la valeur adaptative est indépendante de la taille des individus (ex: nb d'oeufs ne dépend pas de la taille).
- Lorsque les individus de grande taille sont défavorisés (quand une grosse proie est plus attrayante pour les prédateurs)
- Lorsque le taux de mortalité s'accroît avec l'âge
- -> L'investissement dans la croissance est alors inutile, voire néfaste, car il diminue la probabilité de survie. Il vaut mieux investir dans la reproduction. Il est préférable de commencer à se reproduire jeune et étaler l'effort reproducteur dans le temps.
61
Lorsqu'on est en situation où la reproduction est peu coûteuse (courbes convexes), tout investissement dans la reproduction (et concrétisation bx) se traduit par quoi?
Jusqu’à un certain point, l’effort reproducteur n’handicape pas trop la VRR. Il peut donc y avoir reproduction sans conséquence néfaste. On réalise donc son VRR de façon progressive
62
En plaçant VRR vs ER dans un cadre temporel, on constate qu’en début de vie, les courbes sont concaves, c'-à-d? Il vaut mieux de se reproduire ou attendre?
Avec le temps, comment cette relation change?
Ce type de stratégie est commun et observé chez quels organismes?
- Tout investissement dans la reproduction se traduirait par une baisse importante de la VRR et une contribution actuelle faible. --> Dans ce cas, il vaut mieux attendre avant de se reproduire.
- Avec le temps, la relation VRR vs ER change et les courbes deviennent progressivement convexes. À ce moment, la reproduction peut débuter car elle diminueront que peu la VRR mais avec une contribution actuelle élevée
- Majorité des vertébrés, ainsi que chez les plantes vivaces
63
Dans une situation à fort coût de reproduction, où les courbes sont concaves durant toute la vie, il vaut mieux attendre quoi?
Que la VRR et ER soient au maximum avant de se reproduire une seule fois, notamment parce que la fin de vie approche
64
Exemples d'organismes qui utilisent cette dernière stratégie (se reproduire juste une fois, attendre que VRR et ER soient au max)?
- Les saumons du Pacifique (Oncorhynchus spp.) ne se reproduisent qu’une seule fois en raison du coût élevé pour atteindre leur site de ponte. Il maximisent ainsi l’énergie disponible en mer pour croître et produire un maximum de gamètes en vue d’une unique reproduction
- La pieuvre géante du Pacifique (Enteroctopus dofleini) vit en moyenne de 3 à 5 ans. Le mâle meurt suite à la reproduction. La femelle pond ses œufs, les nettoie, les aère et les protège à temps plein (sans se nourrir) pendant ~150 jours, jusqu'à leur éclosion; puis elle meurt. La femelle doit donc atteindre une certaine taille pour avoir l’énergie suffisante pour s’occuper de ses œufs
65
Si les conditions environnementales sont fluctuantes mais prévisibles, un organisme peut-il moduler sont effort reproducteur?
Oui, grâce à la plasticité phénotypique
66
Ex d'organismes qui utilisent la plasticité?
Les saumons qui ont les meilleurs taux de croissance en eaux douce peuvent utiliser une stratégie alternative (plasticité), soit demeurer moins longtemps en mer. Ils atteignent une taille moindre, mais réduisent leur probabilité de prédation en mer.
- -> Seuls les mâles reviennent précocement, notamment parce que l’investissement des mâles au niveau des gamètes est moindre.
- ->En rivière, plutôt que de compétionner avec les autres mâles pour se reproduire, les jacks utiliseront une approche furtive pour tenter de féconder quelques œufs
67
Les stratégies varient spatialement et temporellement, c-à-d pour les jacks?
Certaines années, certaines rivières sont plus susceptibles à la prédation par les ours. Les saumons de grande taille sont ciblés par les ours et ont une plus faible chance de survie tandis que les jacks, plus petits, survivent mieux
68
Sémelparité définition? Ça se retrouve chez quelles espèces?
Ne permet qu’une seule reproduction. Aussi appelée « reproduction suicidaire » ou « reproduction Big Bang » dans la mesure où ces reproductions sont extrêmement prolifiques mais fatales.
Cette stratégie se retrouve chez de nombreux invertébrés (pieuvres, cigales, éphémères …) et les plantes annuelles et biannuelles. Plutôt rares chez les vertébrés, mais les saumons du Pacifique (Oncorhynchus spp.) en sont un exemple classique. Il vit de nombreuses années en mer avant de retourner à son site de naissance pour se reproduire puis mourir.
69
Itéroparité définition?
Consiste en plusieurs reproductions réparties dans le temps par individu (itération). Ce type de reproduction est la règle chez les mammifères et les reptiles, la majorité des autres vertébrés, ainsi que chez les plantes vivaces (par définition)
70
Qu'est-ce que le paradoxe de Cole?
Un concept contre-intuitif : Si l’âge à la première reproduction est de 1 an, il suffit à une lignée qui devriendrait sémelpare de produire 1 seul individu de plus à son unique portée pour être aussi efficace que la ligne itéropare qui se reproduit à plusieurs reprises. En d'autres mots, si l’âge à la première reproduction est 1 an (eg. plante annuelle), la différence entre un sémelpare et un itéropare est de 1 individu à chaque génération (b vs b+1).
71
La différence de 1 est insignifiante si on produit plusieurs centaines de progénitures, par contre..?
On s'attend donc à quoi?
Le coût d'avoir 1 progéniture supplémentaire devient important avec peu de progénitures.
On ne s'attend donc pas à voir des espèces sémelpares ayant un petit nombre de progénitures.
72
Si l'âge à la première reproduction est plutôt de 2 ans (et qu'ensuite l'itéropare se reproduit à chaque année), la différence entre un sémelpare et itéropare ____ d'avantage
S'accroît
73
Plus l'âge à la première reproduction augmente, plus la différence entre un sémelpare et un itéropare ___
Augmente (ou plus ça coûte cher d'être sémelpare et que c'est avantageux d'être itéropare).
74
En bref, les sémelpares ont avantage à se reproduire quand et cmb de jeunes? Ex?
Le plus vite possible mon bazz, et devrait faire le plus grand nombre de progénitures possibles pour éviter qu'un autre individu sémelpare qui deviendrait itéropare ne le surpasse
Ex: Saumons du Pacifique (2-5 ans selon les espèces) mais produisent des centaines d’œufs (l’effet âge diminue avec le nombre d’œufs)
75
Longévité définition?
Se définit par sa durée de vie si toutes les conditions optimales étaient réunies
76
Longévité est influencée par quoi?
La durée de vie est influencée par un ensemble de facteurs environnementaux (alimentation, stress abiotiques, interactions biotiques), épi/génétiques (épi/mutations), métaboliques (stress oxydatif) et cellulaires (cancer)
77
La longévité est-elle un caractère héritable? Ce qui signifie quoi?
Oui
| On peut modifier la longévité des drosophiles par sélection artificielle.
78
Si la longévité est un caractère héritable, pourquoi il existe de la variabilité génétique pour ce trait, pourquoi la sélection directionnelle n’a pas déjà maximiser ce trait ?
La mortalité extrinsèque réfère aux causes totalement aléatoires provoquant la mort, sans égard au phénotype des individus (accident, qui n'a pas rapport à la fitness).
Des hauts taux de mortalités accidentelles réduisent l’efficacité de la sélection; les survivants ne sont pas forcément ceux qui possèdent les meilleurs traits.
79
Quel était le but de l'expérience de Medawar?
Démontrer que la mort tue la majorité des organismes avant qu’ils ne meurt de vieillesse
80
Quel était le dispositif expérimental de l'expérience de Medawar?
Un ensemble d’éprouvettes représente les individus d’une population. Un certain nombre de tubes sont aléatoirement choisis et brisés afin de simuler la mortalité extrinsèque. Lorsqu’un tube se brise, il est alors remplacé par un tube neuf (une naissance).
81
Quelles sont les chances de survie à chaque pas de temps pour l'expérience de Medawar? Et pour veux qui survivre x nombre de pas de temps?
0. 9
| 0. 9^x
82
Si on détermine l’âge des tubes en fonction du temps passé depuis leur apparition dans la population, quelle distribution on observe?
Une distribution où le nombre de tubes diminue avec l'âge
83
Dans l'expérience de Medawar, les tubes étais tous "morts" après combien de mois?
30 mois
84
Ex d'organismes qui ont une longévité plus grande?
Des opossums vivant sur l’île de Sapelo (Georgie, USA) isolée du continent depuis plusieurs milliers d’années et sans prédateurs, ont une longévité et une fécondité plus grande, ainsi qu’un vieillissement physiologique plus lent.
85
En quoi consiste la théorie évolutionniste du vieillissement?
Les mutations acquises par un individu et qui se manifestent avant la période de reproduction auront un impact sur sa valeur adaptative, de sorte que la sélection naturelle aura un effet sur ces mutations.
Les mutations qui se manifestent après la période de reproduction ne peuvent évidement pas être sélectionnées rétroactivement si la reproduction a déjà eu lieu et que les mutations ont été transmises à la génération suivante.
86
La sélection naturelle est donc aveugle aux mutations qui conduiraient à une longue longévité puisque..?
Ces mutations se manifestent après la période de reproduction.
87
Si les mutations tardives sont moins bien gérées par la sélection, on devrait en retrouver davantage chez quelles classes d'âge?
Est-ce que c'est ce qu'on observe?
Les classes d'âge plus avancées
En utilisant des lignées homozygotes (afin que les mutations récessives soient détectées), on observe une augmentation des mutations néfastes avec l’âge
88
Qu'est-ce que pléiotropie antagoniste?
Lorsqu’un gène a un effet positif sur un trait mais un effet négatif sur un autre. Ainsi les mutations avantageuses avant la reproduction peuvent devenir néfastes plus tard (ex: oestrogène, fécondité et risque de cancer).
89
Ex de pléiotropie antagoniste?
Les mutations avantageuses pour la longévité peuvent avoir un effet néfaste sur la fécondité
90
Ex de gène antagoniste ?
L’allèle « methuselah » augmente la longévité (ainsi que la résistance aux stress abiotiques comme les chocs thermiques), mais diminue également la fécondité des individus ce qui limite son expansion
