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Ouverture
p. 1-11
Sciences, climat et société
Ouverture de thème
p. 12-14
Le futur des énergies
Ouverture de thème
p. 80-82
Une histoire du vivant
Une histoire du vivant
Ouverture de thème p. 152-154
Fiches méthode
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Ch. 9
Exercices

Le repaire des initiés

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14
L'appartenance des australopithèques à la lignée humaine

✔ Analyser des arguments scientifiques afin de préciser la parenté d'espèces avec le genre Homo
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Les Australopithecus et les Homo sont les deux principaux genres appartenant à la lignée humaine, représentés chacun par de nombreuses espèces fossiles. La station bipède, c'est-à-dire le fait de se tenir debout de manière prolongée, est l'une des caractéristiques de la lignée humaine.
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Doc.

Placeholder pour Illustration: comparaison squelettique bassin et membres inférieurs de chimpanzé, australopithèque et humain. Fémurs et gros orteil mis en évidence.Illustration: comparaison squelettique bassin et membres inférieurs de chimpanzé, australopithèque et humain. Fémurs et gros orteil mis en évidence.

Dessins du bassin et des membres inférieurs de trois espèces :
a chimpanzé actuel, b australopithèque et c humain actuel
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Questions
1. Discuter le statut de bipède permanent chez les Australopithecus.
 2. Justifier l'appartenance des australopithèques à la lignée humaine.
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15
Phylogénie des primates et données moléculaires

✔ Analyser des matrices de caractères afin de construire un arbre phylogénétique
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Retrouvez
la version apprentis
 de cet exercice.

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L'être humain se situe phylogénétiquement au sein des hominidés et, plus largement, au sein des primates. Une phylogénie établie à partir de critères morphoanatomiques peut être précisée avec des données moléculaires.
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Doc. 1
Pourcentages de similitude entre les séquences d'ADN et de protéines de l'être humain et d'autres primates

Séquence étudiée
ChimpanzéMacaqueGorille
Opsines bleues (protéines)100 %96 %99,7 %
Gène MYH1697,7 %96,6 %97,7 %
Gène ASPM99,5 %97,3 %99,1 %
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Doc. 2
Macaque japonais

Placeholder pour Photographie d'un macaque japonais assis sur une branche, pelage brun clair, visage rouge.Photographie d'un macaque japonais assis sur une branche, pelage brun clair, visage rouge.
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Questions
1. Proposer un arbre phylogénétique basé sur les données du tableau.
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2. Préciser quelle est, au sein des primates, l'espèce la plus apparentée à l'être humain ? Justifier la réponse.
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16
Homo sapiens et Homo neanderthalensis, une seule ou deux espèces ?

✔ Mettre en relation la ressemblance génétique entre les espèces de primates et leur degré de parenté
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Jusqu'à la fin du XXe siècle, les données paléoanthropologiques permettaient difficilement de comprendre les liens de parenté entre H. sapiens et H. neanderthalensis, ces derniers étant souvent considérés comme une sous-espèce d'H. sapiens nommée H. sapiens neanderthalensis. Mais ces dernières années, le séquençage d'ADN fossile a apporté de nouvelles données permettant de préciser leur lien de parenté.
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Doc.
Arbre des distances génétiques entre des individus humains actuels ou fossiles et les deux espèces de chimpanzés actuels (d'après le logiciel Phylogène)

Placeholder pour Arbre phylogénétique illustrant les liens génétiques entre humains actuels, Néandertaliens, Denisoviens et chimpanzés.Arbre phylogénétique illustrant les liens génétiques entre humains actuels, Néandertaliens, Denisoviens et chimpanzés.

La longueur de chaque branche indique la distance génétique, établie à partir de l'étude comparative des séquences d'ADN mitochondrial des individus, représentative du nombre de mutations.
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Questions
1. Justifier le fait que l'on considère désormais les Homo sapiens et les Homo neanderthalensis comme deux espèces distinctes.
 2. Déterminer, en justifiant, si le fossile récemment découvert à Denisova fait partie de l'une de ces deux espèces.
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17
Homo luzonensis et la lignée humaine

✔ Analyser des arguments scientifiques afin de préciser la parenté d'espèces avec le genre Homo
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En 2019, une publication annonce la découverte d'une nouvelle espèce de la lignée humaine, identifiée grâce à des fossiles retrouvés dans une grotte de l'île de Luzon, aux Philippines : Homo luzonensis. Ces restes (os et dents) sont datés de 67 000 ans et possèdent des caractères assez différents des autres espèces du genre Homo pour qu'il soit pertinent de proposer une nouvelle espèce.
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Doc.
Comparaison d'une phalange de pied d'Homo luzonensis, d'Australopithecus afarensis et d'Homo sapiens

Placeholder pour Illustration comparative de phalanges de pied d'Homo luzonensis, Australopithecus afarensis et Homo sapiens. Vue détaillée de la structure osseuse.Illustration comparative de phalanges de pied d'Homo luzonensis, Australopithecus afarensis et Homo sapiens. Vue détaillée de la structure osseuse.

Comparaison d'une phalange de pied a d'Homo luzonensis, b d'Australopithecus afarensis et c d'Homo sapiens

Les flèches noires indiquent une forme « en sablier », plutôt caractéristique du genre Homo. Les traits pointillés indiquent la courbure longitudinale.
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Question
Discuter l'appartenance d'Homo luzonensis au genre Homo.
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18
Les pratiques alimentaires des premiers humains

✔ Pratiquer une démarche scientifique
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Entre 2010 et 2020, différentes traces d'activité humaine ont été retrouvées sur plusieurs sites : Aïn Boucherit en Algérie, Dikika en Éthiopie, etc. Les os et outils retrouvés permettent d'obtenir des informations sur l'alimentation des représentants de la lignée humaine.
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Doc. 1
Os bovin avec traces de boucherie (environ 2 Ma)

Placeholder pour Photographie : os bovin vieux de 2 millions d'années montrant des marques de boucherie. Gros plan sur des stries.Photographie : os bovin vieux de 2 millions d'années montrant des marques de boucherie. Gros plan sur des stries.
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Doc. 2
Zoom sur une trace de boucherie (environ 2 Ma)

Placeholder pour Photo macro : trace de boucherie vieille de 2 millions d'années sur os, indiquée par une flèche.Photo macro : trace de boucherie vieille de 2 millions d'années sur os, indiquée par une flèche.
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Doc. 3
Des traces des pratiques alimentaires des anciens humains

Différents indices permettent de reconstituer le régime alimentaire des premiers humains. Ainsi, des dents fossilisées ont été étudiées afin d'exploiter leur structure ou leur composition chimique. Parfois, des traces laissées sur ces dents apportent elles aussi des informations. Des outils liés à la chasse ou à la préparation des aliments ont également été retrouvés.

Par ailleurs, lors des fouilles, des ossements portant des traces de boucherie (traces de découpe réalisées par des humains) ont été découverts et étudiés. Une consommation de viande, au début très limitée, a ainsi pu être mise en évidence chez les premiers humains, même si l'alimentation par des plantes, fruits, tubercules et racines demeurait quantitativement plus importante.
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Doc. 4
Consommation de viande et culture

« L'attrait pour la viande [...] a sans doute joué aussi un rôle important dans le développement culturel des humains. Lorsque les petits groupes humains du Paléolithique ont décidé de chasser les gros animaux, ils n'ont pu le faire, pour des raisons d'efficacité et de sécurité, que de façon collective. Ils ont donc été contraints de [...] coopérer et communiquer entre eux de façon efficace. »
Eric Birlouez
INRA, Université d'été de nutrition, 2010
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Doc. 5
Os daté de 2,4 Ma portant une marque de découpe et outils associés, découverts à Aïn Boucherit

Placeholder pour Photographie macro d'un fragment d'humérus de bovin, brun-roux et écaillé, présentant une zone circulaire plus fonc�ée.Photographie macro d'un fragment d'humérus de bovin, brun-roux et écaillé, présentant une zone circulaire plus foncée.
Placeholder pour Photographie : trois outils en pierre taillée du Paléolithique inférieur. Outils Oldowayens.Photographie : trois outils en pierre taillée du Paléolithique inférieur. Outils Oldowayens.

a Vue d'ensemble de l'os (humérus de bovidé). b Galets aménagés retrouvés sur le même site de fouille, représentatifs de l'industrie lithique oldowayenne (Paléolithique inférieur). Un galet aménagé est un morceau de roche façonné par les humains pour servir d'outil.
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Question
Présenter les pratiques alimentaires des premiers humains et déterminer la façon dont elles se transmettent entre individus.
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Exercice numérique
Les liens de parenté des primates

✔ Analyser des matrices de caractères afin de construire un arbre phylogénétique
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Retrouvez
la version initiés
 de cet exercice.

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Le groupe des primates présente une grande diversité avec plus de cent quatre-vingts espèces répertoriées. Au sein du groupe, la phylogénie permet de préciser les liens de parenté par l'étude des caractères qu'ils possèdent.
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Doc. 1
Matrice de caractères de cinq mammifères

Caractères étudiés \rightarrow
\downarrow Espèces		Griffes ou ongles platsNarinesAppendice nasalQueue
Koala (extra-groupe)GriffesÉcartéesTruffePrésence
IndriOnglesÉcartéesTruffePrésence
TarsierOnglesÉcartéesNezPrésence
BabouinOnglesRapprochéesNezPrésence
Orang-outanOnglesRapprochéesNezAbsence
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Doc. 2
Le tarsier des Philippines

Placeholder pour Photographie d'un petit tarsier des Philippines aux grands yeux, accroché à une branche.Photographie d'un petit tarsier des Philippines aux grands yeux, accroché à une branche.

C'est l'un des plus petits primates existants. Il mesure environ 10 cm.
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Questions numérique - version initiés

1. Construire l'arbre phylogénétique des espèces présentées en n'oubliant aucune indication.
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2. Entourer sur cet arbre le groupe des catarhiniens (primates à narines rapprochées).
3. À partir de l'analyse de cet arbre, déterminer quel est le plus proche parent du babouin, en le justifiant.
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Exercice numérique
Le débat sur l'origine d'Homo floresiensis

✔ Analyser des arguments scientifiques afin de préciser la parenté d'espèces avec le genre Homo
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la version initiés
 de cet exercice.

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En 2003, des fossiles humains bien conservés et accompagnés de nombreux outils ont été découverts dans la grotte de Liang Bua, sur l'île indonésienne de Florès. Ces fossiles, caractérisés par une petite taille d'environ 1 m, sont datés de 16 000 ans. Ils sont attribués à une nouvelle espèce : Homo floresiensis, l'homme de Florès.
Un vif débat a eu lieu pour savoir s'il ne s'agissait pas simplement de restes d'Homo sapiens atteints d'une pathologie. Mais en 2016 les fossiles ont finalement été datés entre -50 000 et -100 000 ans. Ils seraient donc plus anciens que l'arrivée d'H. sapiens en Asie. Le débat sur leurs liens de parenté au sein des humains a donc été relancé et H. erectus, présent en Indonésie depuis longtemps, pourrait être considéré comme le parent le plus proche d'H. floresiensis.
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Doc. 1
Localisation de différents sites de découvertes de fossiles humains

Placeholder pour Carte Indonésie: localisation sites fossiles humains Java et Petites îles de la Sonde. Points rouges indiquent les découvertes.Carte Indonésie: localisation sites fossiles humains Java et Petites îles de la Sonde. Points rouges indiquent les découvertes.

1. Grotte de Liang Bua, fossiles d'H. floresiensis datés entre 50 000 et 100 000 ans. 2. Sites de Sangiran et de Ngandong, fossiles d'H. erectus datés entre 1,6 et 0,15 Ma. Remarque : tous les fossiles d'H. habilis ont été découverts en Afrique et sont datés entre 2,3 et 1,7 Ma.
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Doc. 3
Étude de l'anatomie du pied d'H. floresiensis

En 2009, une étude sur la structure du pied d'H. floresiensis a mis en relief sa longueur particulièrement grande par rapport au tibia et au fémur, et l'absence de voûte plantaire, caractères observés chez H. habilis, mais pas chez les humains récents.
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Doc. 2
Arbre phylogénétique possible de la lignée humaine

Placeholder pour Schéma phylogénétique : lignée humaine d'Australopithecus à Homo sapiens.Schéma phylogénétique : lignée humaine d'Australopithecus à Homo sapiens.

En 2017, des chercheurs ont publié les résultats d'une nouvelle étude phylogénétique basée sur l'analyse de très nombreuses données anatomiques (133 points de mesures) chez de nombreux fossiles de la lignée humaine.
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Doc. 4
Comparaison des caractères crâniens de trois espèces du genre Homo

Placeholder pour Comparaison de crânes d'Homo habilis, erectus et floresiensis, montrant la morphologie, le volume cérébral et la taille des dents.Comparaison de crânes d'Homo habilis, erectus et floresiensis, montrant la morphologie, le volume cérébral et la taille des dents.
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Questions numérique - version experts

1. À partir de l'ensemble des documents, relever dans un tableau les arguments en faveur d'une forte parenté d'H. floresiensis avec H. erectus, d'une part, ou avec H. habilis d'autre part.

H. erectusH. habilis

2. À l'aide de la réponse précédente, expliquer pourquoi les liens de parenté de H. floresiensis font l'objet d'un débat au sein de la communauté scientifique.
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