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Fiche explicative de la leçon : Classification Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à nommer et classer les organismes, et à décrire l’importance des avancées en biologie pour le système de classification.

À vous, chers botanistes, je soumets mes règles. Si elles vous en semblent dignes, alors qu’elles soient utilisées par vous aussi;sinon, veuillez proposer mieux!(Carl von Linné)

Sculpture de Carl Linné - 72
Figure 1 : Photographie d’une statue de Carl von Linné

Lorsque nous parlons de classification biologique, il est quasiment sûr qu’un nom revienne:Carl von Linné. Linné était un botaniste suédois qui, dans les années 1700, a développé une méthode de classification et de dénomination des organismes encore utilisée aujourd’hui. Cependant, les scientifiques étudiaient déjà le problème de la classification des organismes depuis des millénaires. Le célèbre philosophe grec Aristote avait publié des travaux dès le 4ème siècle avant notre ère séparant toute vie en deux catégories:plantes et animaux. Aristote a ensuite classé les animaux en deux groupes, les animaux avec sang ou sans sang, selon qu’ils possédaient ou non du sang rouge. La classification des plantes en arbres, arbustes et herbacées est aussi parfois attribuée à Aristote, mais c’était en fait le travail de Théophraste, l’un des étudiants d’Aristote.

La science de la classification a rapidement progressé depuis. Plus d’un million d’espèces différentes ont été identifiées sur notre planète jusqu’à présent. Certains experts pensent qu’il en reste encore 7 millions à découvrir. L’étude de la classification, également appelée « taxonomie », nous permet de collecter et d’échanger efficacement les informations sur les différentes espèces à mesure que nos connaissances scientifiques se développent.

Fait : Carl von Linné (1707-1778)

Carl von Linné était un botaniste suédois principalement connu pour ses contributions à la taxonomie, ayant développé le système de nomenclature binominale.

Terme clé : Classification biologique

La classification biologique est l’organisation des espèces en groupes, appelés taxons, en fonction de similitudes significatives. Ces taxons sont ensuite classés du plus général au plus spécifique.

Définition : Taxonomie

La taxonomie est l’étude de la classification et de la dénomination des organismes.

Exemple 1: Définir la classification biologique

Lequel des énoncés suivants correspond à la définition correcte d’une classification?

  1. La classification est l’organisation des êtres vivants en groupes ayant des caractéristiques similaires.
  2. La classification est l’organisation des êtres vivants en groupes ayant des caractéristiques différentes.
  3. La classification est l’organisation des choses mortes en groupes ayant des caractéristiques similaires.
  4. La classification est l’organisation des organismes dans de grands groupes variés.
  5. La classification est l’organisation des organismes en groupes habitant les mêmes régions.

Réponse

La classification biologique est l’organisation des espèces en groupes selon des similitudes significatives. Ces groupes sont ensuite divisés en sous-groupes plus petits et plus spécifiques. Chaque sous-groupe fournit des informations supplémentaires sur les espèces qui y sont contenues. Les scientifiques classent les organismes pour les rendre plus faciles à étudier et partager plus efficacement les informations. L’étude de la classification biologique remonte à une époque où les biologistes ne comprenaient pas la génétique. Au début, les scientifiques classaient les organismes en fonction de leurs caractéristiques physiques. Plus tard, alors que la science génétique devenait plus avancée, les organismes ont été classés en fonction de leurs relations génétiques et évolutives.

À partir de ces informations, nous pouvons conclure que la classification est l’organisation des êtres vivants en groupes ayant des caractéristiques similaires.

La méthode de dénomination des organismes développée par Carl von Linné est appelée « nomenclature binominale ». Binominal signifie « deux noms », et nomenclature signifie « système de dénomination ». Linné était botaniste, il a donc étudié les plantes. À cette époque, les plantes recevaient souvent de longs noms latins décrivant diverses parties de leur anatomie. Puisqu’il y avait beaucoup de noms impliqués, cela s’appelait la nomenclature polynomiale (poly- signifie plusieurs). Par exemple, la plante communément appelée « herbe-aux-chats » porte le nom polynomial de Nepeta floribus interrupte spicatus pendunculatis. Ce type de nom est difficile à retenir, et chaque espèce nouvellement découverte devrait être nommée individuellement. En utilisant la nomenclature binominale, chaque espèce reçoit un nom à seulement deux parties, et notre herbe-aux-chats est maintenant simplement appelée Nepeta cataria.

Définition : Nomenclature binominale

La nomenclature binominale est le système scientifique de dénomination des espèces utilisant leurs deux rangs taxonomiques les plus spécifiques, par exemple Homo sapiens.

Non seulement la nomenclature binominale simplifie la dénomination des espèces, mais elle nous donne aussi un indice sur leur classification. On attribue aussi à Linné la popularisation du système actuel de taxonomie. Dans ce système de classification, il y a sept rangs taxonomiques, du plus général au plus spécifique. Les sept niveaux taxonomiques sont les suivants:règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre et espèce. Les taxons ou groupes plus généraux contiennent chacun plusieurs taxons plus spécifiques. Cela signifie que chaque organisme appartient à une espèce, qui appartient à un genre, qui appartient à une famille, et ainsi de suite. Chaque regroupement vous informe sur les caractéristiques de l’organisme qu’il contient. La hiérarchie taxonomique est illustrée en figure 2.

Figure 2 : Schéma représentant les rangs taxonomiques du règne à l’espèce et la classification de l’espèce humaine.

Le nom binominal d’une espèce est composé de deux termes. Le premier terme est le nom du genre auquel appartient l’espèce. Le deuxième terme est la désignation donnée à l’espèce elle-même. Ainsi, l’herbe-aux-chats ou cataire appartient au genre Nepeta et à l’espèce cataria. Le genre est un rang taxonomique plus général que l’espèce. Plusieurs espèces proches ont le même nom de genre, mais l’association du genre et de l’espèce est unique. C’est un peu comme le fait que vous puissiez partager un nom de famille avec de nombreuses personnes, mais que l’association de votre nom de famille et votre prénom vous rende unique. La figure 3 illustre la différence entre le nom commun ou vulgaire et le nom scientifique d’un organisme.

Figure 3 : Chaque organisme a un nom scientifique constitué de son genre et son espèce. Ce système de désignation des organismes est appelé « nomenclature binominale ».

Exemple 2: Utiliser la nomenclature binominale pour déterminer l’espèce et le genre d’un organisme

Le système de dénomination binominale a été développé par Carl von Linné. Chaque organisme a un nom latin composé de deux parties, son genre et son espèce.

  1. Le nom binominal du lion est Panthera leo. Quel est le genre du lion?
  2. Le nom binominal de la Dionée attrape-mouche est Dionaea muscipula. Quelle est son espèce?
  3. Le nom binominal des humains est Homo sapiens. A quel genre appartenons-nous?

Réponse

Partie 1

La nomenclature binominale est un système de dénomination à deux noms développé au 18ème siècle par le botaniste Carl von Linné. À cette époque, les plantes recevaient des noms longs et complexes qui décrivaient certaines parties de leur anatomie. Ces noms n’étaient pas normalisés et difficiles à retenir. Dans le système de Linné, le nom binominal d’un organisme se compose du nom du genre et du nom de l’espèce. Le nom de genre, plus général, est écrit en premier et le nom de l’espèce s’écrit en dernier. Le nom scientifique ou binominal est généralement écrit en italique, avec une majuscule pour le genre.

Sachant cela, nous pouvons donc conclure que le genre du lion est Panthera.

Partie 2

Comme expliqué dans la réponse de la partie précédente, le nom scientifique d’un organisme est un nom binominal, ce qui signifie qu’il est composé de deux mots, ou noms. Le premier mot est le nom du genre de l’organisme et le second mot est le nom de son espèce. Ainsi, l’espèce de la Dionée attrape-mouche est muscipula.

Partie 3

La troisième partie des questions porte sur le genre auquel les humains appartiennent. Le nom scientifique de l’Homme est Homo sapiens. Comme nous le savons maintenant grâce aux réponses aux deux parties précédentes, le premier mot du nom scientifique d’un organisme est le nom de son genre. Ainsi, le genre auquel appartiennent les humains est appelé Homo.

Lorsque Linné a proposé son système de classification, il a divisé la vie en deux règnes:les plantes et les animaux. Plus tard, en 1975, un scientifique du nom de Robert Whittaker a proposé cinq règnes parmi lesquels toute vie sur Terre pouvait être classée. Ces règnes, représentés en figure 4, sont:les procaryotes (anciennement appelés Monères), les plantes, les animaux, les mycètes (ou fungi) et les protistes.

Définition : Règne

Le règne est l’un des rangs taxonomiques les plus généraux. Un règne englobe de nombreuses espèces, réparties en embranchements, classes, ordres, familles et genres.

Figure 4 : Schéma de l’organisation de la vie en 5 règnes.

Chaque règne contient une grande variété d’espèces, qui partagent des caractéristiques générales. Le règne des procaryotes inclut tous les organismes procaryotes, c’est-à-dire les organismes unicellulaires sans noyau pour protéger leur ADN. Les 4 règnes restants sont tous des eucaryotes, c’est-à-dire des organismes constitués de cellules ayant des noyaux.

Les plantes sont des autotrophes multicellulaires, ce qui signifie qu’elles fabriquent leur propre nourriture à partir de la lumière du soleil. Les animaux sont des hétérotrophes multicellulaires, ce qui signifie qu’ils doivent chercher et manger leur nourriture pour avoir de l’énergie. Les champignons sont aussi généralement des hétérotrophes multicellulaires, mais ils sont immobiles comme les plantes au lieu de se déplacer comme les animaux. Enfin, les protistes sont les organismes eucaryotes qui ne semblent pas entrer dans les 3 autres règnes. Ils peuvent être multicellulaires ou unicellulaires, autotrophes ou hétérotrophes. Un résumé des caractéristiques des 5 règnes est présenté dans le tableau 1.

Tableau 1: Descriptions générales des 5 règnes de la vie.

RègneDescription générale
Plantes/PlantaeEucaryotes, pluricellulaires, autotrophes, immobiles
Animaux/AnimaliaEucaryotes, pluricellulaires, hétérotrophes, mobiles
Protistes/ProtistaEucaryotes, pluricellulaires ou unicellulaires, autotrophes ou hétérotrophes, mobiles ou immobiles
Bactéries/Prokaryota/MoneraProcaryotes, unicellulaires
Champignons/FungiEucaryotes, pluricellulaires, hétérotrophes, immobiles

Un règne est un rang taxonomique général qui contient de nombreuses espèces différentes. Une espèce est un groupe d’organismes étroitement liés qui peuvent se reproduire ensemble et donner une progéniture fertile. Par exemple, tous les chiens domestiques appartiennent à la même espèce, même si leurs apparences varient considérablement. Un chien domestique est capable de se reproduire avec un loup sauvage et donner une progéniture fertile, ce qui signifie qu’elle pourra à son tour se reproduire. Cela nous indique que les chiens domestiques et les loups font en fait partie de la même espèce. En revanche, certains organismes étroitement liés peuvent se reproduire ensemble, mais leur progéniture sera stérile. Un exemple courant est le mulet, progéniture du cheval et de l’âne, comme le montre la figure 5. Les mulets sont stériles, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas donner leur propre progéniture. En effet, les chevaux et les ânes appartiennent au même genre, mais à des espèces différentes.

Figure 5 : Certains organismes apparentés mais d’espèces différentes, comme les chevaux et les ânes, peuvent se reproduire mais auront une descendance stérile.

Définition : Espèce

L’espèce est un groupe d’organismes ayant des caractéristiques similaires qui peuvent se reproduire ensemble et donner une progéniture fertile.

Exemple 3: Définir le terme «espèce»

Lequel des énoncés suivants décrit le mieux une espèce?

  1. Une espèce est un groupe d’organismes semblables qui peuvent se reproduire.
  2. Une espèce est un groupe d’organismes ayant eu un ancêtre commun au cours du dernier millénaire.
  3. Une espèce est un grand groupe d’organismes qui habitent le même espace écologique.
  4. Une espèce est un groupe d’organismes qui peuvent se reproduire et donner une progéniture fertile.
  5. Une espèce est un groupe d’organismes génétiquement identiques.

Réponse

Dans notre système de taxonomie actuel, l’espèce est le rang le plus petit et le plus spécifique. Les rangs taxonomiques comprennent, du plus grand au plus petit, le règne, l’embranchement, la classe, l’ordre, la famille, le genre et les espèces. Une espèce est un groupe d’organismes étroitement liés. Cela signifie qu’ils ont tendance à avoir des traits très semblables avec des variations limitées. Mais un genre contient aussi des organismes étroitement liés. Comment les scientifiques savent-ils que les organismes sont suffisamment proches pour être considérés comme une espèce?Eh bien, les organismes étroitement liés sont capables de se reproduire ensemble. Pourtant, certains organismes, comme le lion et le tigre, sont capables de se reproduire ensemble mais appartiennent à des espèces différentes. Cependant, la progéniture du lion et du tigre ne pourra pas elle-même avoir de progéniture. L’espèce inclut donc uniquement les organismes qui sont capables de générer une progéniture, et dont la progéniture est elle-aussi capable de se reproduire.

Ainsi, une espèce est un groupe d’organismes qui peuvent se reproduire et donner une progéniture fertile.

Les membres de la même espèce sont plus proches que les membres du même genre ou les membres du même règne. Dire que des organismes sont « étroitement liés » veut dire qu’ils ont plus d’ADN en commun, ce qui signifie qu’ils partagent plus de caractères similaires. Par exemple, le chimpanzé est plus étroitement lié avec le gorille qu’avec la poule, comme le montre la figure 6. En effet, les chimpanzés ont beaucoup plus d’ADN en commun avec les gorilles qu’avec les poules. C’est aussi la raison pour laquelle les membres de la même espèce donnent une progéniture fertile, mais pas les membres d’espèces différentes. Grâce à notre compréhension de l’évolution, nous savons que le fait d’être plus étroitement lié signifie également que deux espèces partagent un ancêtre commun plus récent.

Figure 6 : Schéma simplifié de la relation évolutive entre le chimpanzé, le gorille et la poule.

La classification basée sur les traits physiques est appelée classification artificielle. La classification artificielle est la base des systèmes conçus par Linné et Whittaker. À l’époque, les scientifiques n’avaient pas une vraie compréhension de la génétique. Aujourd’hui, nous savons que notre ADN porte de nombreux gènes et que ces gènes contrôlent nos caractères. Les gènes nous montrent également des relations évolutives entre différentes espèces qui ne peuvent être déterminées à partir des seules caractéristiques physiques. La classification basée sur la similitude génétique et les relations évolutives est appelée classification naturelle. La taxonomie moderne se base sur la classification naturelle.

Définition : Classification naturelle

La classification naturelle est la classification des organismes basée sur l’analyse génétique et les relations évolutives.

Définition : Classification artificielle

La classification artificielle est la classification des organismes basée uniquement sur leurs caractéristiques physiques observables.

Exemple 4: Distinguer classification naturelle et artificielle

Les systèmes de classification biologique ont changé au fil du temps. Auparavant, les biologistes utilisaient la classification artificielle pour grouper les organismes, mais les méthodes de classification naturelle sont maintenant beaucoup plus courantes.

  1. Lequel des énoncés suivants décrit la classification artificielle?
    1. Regroupement d’organismes en utilisant des caractéristiques observables
    2. Utilisation du séquençage de l’ADN pour grouper des organismes en fonction de leurs liens évolutifs
  2. Lequel des énoncés suivants décrit la classification naturelle?
    1. Regroupement d’organismes en utilisant des caractéristiques observables
    2. Utilisation du séquençage de l’ADN pour grouper des organismes en fonction de leurs liens évolutifs

Réponse

Partie 1

La classification biologique est l’organisation des espèces en groupes selon des similitudes significatives. Ces groupes sont ensuite divisés en sous-groupes plus petits et plus spécifiques. Les scientifiques classent les organismes pour les rendre plus faciles à étudier et partager plus efficacement les informations. L’étude de la classification biologique remonte à une époque où les biologistes ne comprenaient pas complètement la génétique ou l’ADN et leur influence sur les caractéristiques des organismes. Au début, les scientifiques classaient les organismes en fonction de leurs caractéristiques physiques. On l’appelle « artificielle » car les caractéristiques physiques ne garantissent pas toujours que les organismes soient ou ne soient pas étroitement liés. Plus tard, avec les progrès de la génétique, les organismes ont été classés en fonction de leurs relations génétiques et évolutives. On l’appelle « naturelle » car elle est basée sur les vraies relations entre les organismes, vérifiées par l’analyse génétique, au lieu de suppositions basées sur des observations.

D’après ces informations, la proposition qui décrit la classification artificielle est la suivante:« regroupement d’organismes en utilisant des caractéristiques observables ».

Partie 2

En nous référant à la brève explication et à la comparaison dans la partie précédente, nous pouvons comprendre que la classification naturelle examine les relations évolutives entre les organismes plutôt que de se focaliser sur les similitudes et les différences entre les organismes en termes de caractéristiques physiques et d’apparence. En outre, les scientifiques étudient le matériel génétique (ADN) des organismes afin de mieux comprendre ces relations évolutives et de générer des classifications plus précises.

Compte tenu de ces informations, il est raisonnable de conclure que la proposition qui décrit la classification naturelle est:« utilisation du séquençage de l’ADN pour grouper des organismes en fonction de leurs liens évolutifs ».

Un développement important depuis l’avènement de l’analyse génétique est l’utilisation d’un 8ème taxon qui est encore plus général que le règne. En 1977, un scientifique du nom de Carl Woese a utilisé l’analyse génétique pour examiner l’ARN ribosomique, et en a conclu que les archéobactéries, anciennement classées comme des bactéries, appartenaient en fait à un groupe taxonomique distinct. En utilisant cette information phylogénétique, les scientifiques ont depuis divisé tous les organismes de la planète en trois domaines:les bactéries, les archées et les eucaryotes, comme le montre la figure 7. Grâce à l’analyse génétique, les scientifiques ont donc appris que les procaryotes appartiennent à deux groupes distincts:les bactéries et les archées. On sait que tous les règnes du domaine des eucaryotes partagent un ancêtre commun plus récent avec les archées qu’avec les bactéries.

Figure 7 : Arbre représentant les trois domaines de la vie:les bactéries, les archées et eucaryotes.

La taxonomie est un domaine scientifique en constante progression. Les scientifiques utilisent la classification biologique pour partager des informations sur les espèces connues, identifier de nouveaux organismes et classer les organismes qui ont disparu. C’est une science qui nous permet de comparer et distinguer efficacement les traits de divers organismes, d’organiser les connaissances et de partager des informations. Bien que le système développé par Linné soit toujours globalement utilisé, de nombreux aspects ont changé au fil du temps, à mesure que nous en avons appris davantage par analyse génétique.

Points clés

  • La classification est l’organisation des organismes vivants en groupes basés sur des caractéristiques communes ou similaires.
  • Les organismes sont désignés par leur genre et leur espèce selon le système de nomenclature binominale.
  • Les 5 règnes de la vie sont les plantes, les animaux, les mycètes (ou fungi), les protistes et les bactéries/procaryotes (ou monères).
  • Les trois domaines sont les eucaryotes, les bactéries et les archées, ces dernières ayant été découvertes par analyse génétique.
  • La classification est utile pour les scientifiques car elle leur permet d’identifier de nouvelles espèces et de les regrouper, de prédire les caractéristiques des organismes appartenant à certains groupes, et de mieux comprendre les espèces disparues.

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