Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9
54La reproduction sexuée
Le chant des grenouilles en mai, les fleurs de cerisier en avril, le brame du cerf en automne, un tournesol qui tourne sa face bien garnie vers les abeilles : dans tout le monde vivant, une énorme énergie est dépensée pour un seul projet — la génération suivante. Les années précédentes en ont rassemblé les pièces (Chapitre 23, Chapitre 31) ; cette année les assemble en une seule théorie, et pose la question la plus aiguë : pourquoi deux parents, au fond ?
54.1 Un seul mécanisme dans tout le monde vivant
Définition 54.1 (Gamètes)
Les cellules reproductrices de Définition 23.1 portent le nom général de gamètes : le gamète mâle (cellule mâle chez les animaux, cellule du grain de pollen chez les plantes à fleurs) et le gamète femelle (la cellule œuf, dans l’ovaire ou dans l’ovule). Les gamètes sont des cellules uniques (Chapitre 29), et chacun est la moitié d’un commencement : seul, un gamète meurt ; réunis, deux font une vie.
Proposition 54.2 (Le noyau invariant)
Partout où la reproduction sexuée s’exerce — poisson ou sapin, escargot ou humain — le noyau est invariable :
- deux parents produisent des gamètes, mâles et femelles ;
- la fécondation : un gamète mâle rejoint un gamète femelle et forme une seule cellule nouvelle — la cellule œuf fécondée, ou zygote ;
- le zygote se divise encore et encore (Proposition 29.7) et bâtit un nouvel individu qui porte quelque chose des deux parents (Remarque 23.3).
Autour de ce noyau, tout le reste est variation : où les gamètes se rencontrent, combien il y en a, qui s’occupe des jeunes.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 54.3 (Les variations, classées)
L’ancienne collection se range proprement sous le noyau. Fécondation externe contre fécondation interne (Proposition 23.6) : le lieu de la rencontre. Ovipare contre vivipare (Définition 23.4) : le logement du zygote. Millions de la morue contre petit unique de l’éléphante (Proposition 23.7) : le registre des nombres. Pollinisation par l’abeille ou par le vent (Définition 31.3) : le service de voyage du gamète mâle. Un seul mécanisme, tout un catalogue de réglages.
Remarque 54.4 (Les plantes suivent le même noyau)
Place Chapitre 31 à côté de Chapitre 23 et la correspondance est exacte : les étamines et le pistil produisent les gamètes, le tube pollinique est le couloir de la fécondation interne, la graine loge l’embryon de la plante avec son casse-croûte emballé (Définition 9.1). Seule la reproduction végétative (Définition 24.5) reste à l’écart — un seul parent, pas de gamètes, des copies exactes : le contraste qui rend aiguë la question de la section suivante.
54.2 Pourquoi deux parents ?
Proposition 54.5 (La reproduction sexuée brasse les cartes)
Les fraisiers copiés par stolons (Remarque 24.9) montrent ce qu’un seul parent donne : de l’identique. Deux parents donnent l’inverse. Comme chaque zygote combine un gamète de chaque parent — et que, comme un chapitre ultérieur le montrera, deux gamètes d’un même parent ne portent jamais tout à fait le même héritage — la reproduction sexuée distribue à chaque descendant une combinaison nouvelle. Les frères et sœurs diffèrent ; deux plantules d’une même cosse ne se ressemblent pas ; la variété à l’intérieur de chaque espèce (Remarque 30.4) est largement l’ouvrage de ce brassage.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 54.6 (Les deux paris du verger)
Le verger de Remarque 24.9 joue les deux jeux en connaissance de cause. Greffes et boutures : un seul parent, des copies exactes de l’excellent arbre — et une seule faiblesse partagée, si bien qu’une maladie qui abat l’un peut les abattre tous. Pépins : deux parents, chaque plantule une combinaison nouvelle — la plupart quelconques, certaines pires, une rare meilleure que ses deux parents, et pas deux semblables qu’une maladie puisse balayer d’un coup. Copier met le présent en banque ; brasser explore l’avenir.
Remarque 54.7 (La variété est la réserve de l’espèce)
Pourquoi le brassage compte au-delà du verger : Proposition 30.5 montrait des réseaux qui encaissent les chocs grâce à la variété des espèces ; à l’intérieur d’une espèce, la variété des individus joue le même rôle. Quand les conditions tournent — une nouvelle maladie, un hiver plus dur — une espèce variée a plus de chances de compter quelqu’un d’adapté aux nouvelles règles. Ce que cela laisse entrevoir pour l’histoire de la vie, Chapitre 68 le rendra explicite ; retiens ici seulement que la reproduction sexuée est ce qui garde la réserve bien garnie.
54.3 Lire la reproduction de n’importe quelle espèce
Méthode 54.8 (Le dossier de reproduction)
Pour n’importe quelle espèce, réunis :
- les gamètes : qui produit lesquels, et où ;
- la rencontre : fécondation externe ou interne, et le service de voyage (l’eau, l’accouplement, un pollinisateur, le vent) ;
- le logement : des œufs pondus ou des jeunes portés ; avec quelles provisions ;
- les nombres et les soins : la position sur la ligne des stratégies (Proposition 23.7) ;
- la saison : quand, et calée sur quoi — la question du chapitre suivant.
Exemple 54.9 (Deux dossiers côte à côte)
L’épinoche (Exercice 23.10) : gamètes émis dans l’eau, fécondation externe, œufs dans un nid construit, quelques dizaines, gardés par le père, au printemps. Le cerisier : gamètes dans les fleurs, fécondation interne au bout du tube pollinique, embryons logés dans des graines à l’intérieur des fruits, par milliers, pourvus puis abandonnés au service de livraison des oiseaux (Exercice 39.12), calés sur avril. Même formulaire, quelle que soit l’espèce : le dossier est la théorie en usage.
54.4 Exercices
Exercice 54.1 ★
Définis gamète et zygote, et nomme les deux gamètes chez les animaux et chez les plantes à fleurs.
Solution
Solution de Exercice 54.1.
Un gamète est une cellule reproductrice — mâle ou femelle ; le zygote est la seule cellule nouvelle que forme leur rencontre. Animaux : cellule mâle et cellule œuf. Plantes à fleurs : la cellule mâle du grain de pollen et la cellule œuf de l’ovule.
Exercice 54.2 ★
Énonce le noyau invariant en trois étapes.
Exercice 54.3 ★
Range sous le noyau : fécondation externe ou interne, ovipare ou vivipare, millions ou petit unique — que fait varier chacune de ces paires ?
Exercice 54.4 ★
Associe les parties de la plante aux rôles animaux : étamine, pistil, tube pollinique, graine.
Exercice 54.5 ★
Que donne la reproduction à un seul parent que celle à deux parents ne donne jamais — et l’inverse ?
Solution
Solution de Exercice 54.5.
Un seul parent donne des copies exactes — une identité que le brassage ne peut jamais donner ; deux parents donnent à chaque fois des combinaisons nouvelles — une variété que la copie ne peut jamais donner.
Exercice 54.6 ★
Pourquoi les frères et sœurs diffèrent-ils, d’après Proposition 54.5 ?
Solution
Solution de Exercice 54.6.
Chaque frère ou sœur a poussé à partir d’une paire de gamètes différente, et deux gamètes ne portent jamais tout à fait le même héritage : chaque fécondation distribue une combinaison nouvelle des apports des deux parents.
Exercice 54.7 ★★
Explique les deux paris du verger, et dis quand chacun est le bon.
Solution
Solution de Exercice 54.7.
Copier (greffes, boutures) met en banque une excellence éprouvée — c’est le bon choix quand la variété présente est exactement ce qu’on veut ; le prix en est la faiblesse partagée. Brasser (pépins) explore des combinaisons nouvelles — le bon choix quand on cherche un progrès ou une assurance ; le prix en est que la plupart des donnes sont quelconques.
Exercice 54.8 ★★
Remplis Méthode 54.8 pour la grenouille (toutes les pièces sont dans Exemple 23.2 et Exemple 8.7).
Solution
Solution de Exercice 54.8.
Gamètes : des œufs de la femelle, des cellules mâles du mâle, émis dans la mare. Rencontre : fécondation externe dans l’eau, le chant des mâles convoquant la mare. Logement : des œufs dans de la gelée, peu pourvus. Nombres et soins : des milliers, sans aucun soin. Saison : le printemps — le chœur de mai.
Exercice 54.9 ★★
Remplis le dossier pour le pissenlit — avec un avertissement : beaucoup de pissenlits font en réalité des graines sans fécondation, et se clonent par graines. Quelles rubriques deviennent bizarres, et que cette anomalie enseigne-t-elle sur les dossiers ?
Solution
Solution de Exercice 54.9.
La rubrique de la rencontre s’effondre — aucune fécondation — et pourtant les rubriques du logement, des nombres et de la saison se lisent normalement : des graines plumeuses par milliers, en été. Cette anomalie enseigne que le dossier est une liste à vérifier, pas une supposition : remplis-le à partir de preuves, et une « graine » n’atteste pas forcément un brassage. (Le pissenlit qui se clone par graines obtient un pari de copie assorti d’un service de dissémination — le meilleur des deux mondes.)
Exercice 54.10 ★★
Un vignoble cultive par boutures un seul cépage célèbre pendant deux siècles ; un ravageur arrive, qui raffole précisément de ce cépage. Raconte de nouveau Exemple 54.6 comme l’histoire de ce vignoble.
Solution
Solution de Exercice 54.10.
Deux siècles de boutures ont fait du vignoble une seule et même constitution — excellence mise en banque, faiblesse partagée. Le ravageur qui raffole de cette constitution trouve chaque pied également à son goût : pas d’individus variés, pas de réserve, et le pari de la copie appelé au pire moment. Le sauvetage, dans l’histoire comme dans l’exercice, est l’autre pari : croiser avec du matériel résistant — le brassage.
Exercice 54.11 ★★
« Un gamète est la moitié d’un commencement. » Justifie la formule deux fois : à partir de l’étape 2 du noyau, et à partir du brassage.
Solution
Solution de Exercice 54.11.
Du noyau : un gamète seul meurt — seule la fécondation, qui en réunit deux, fait le zygote qui vit et se divise. Du brassage : chaque gamète ne porte que la moitié, venue d’un parent, d’une combinaison qui n’existe pas avant que la rencontre ne la distribue.
Exercice 54.12 ★★★
Pourquoi une espèce qui sait faire les deux — le fraisier, avec ses stolons et ses graines — garderait-elle les deux ? Attribue à chaque mode son service, en te servant de Remarque 39.8 et de Remarque 54.7.
Solution
Solution de Exercice 54.12.
Les stolons sont le service sûr et à courte portée : des copies exactes qui occupent densément le bon terrain d’à côté — la plante éprouvée de cette année, mise en banque. Les graines sont le service exploratoire et à longue portée : des combinaisons brassées dispersées au loin, qui garnissent la réserve de l’espèce pour des conditions changées ailleurs. Garder les deux, c’est acheter à la fois le présent et l’avenir.
54.5 Problème : le programme de sélection
Problème 54.1
Problème du week-end — l’année d’une sélectionneuse, menée d’après la théorie
Une sélectionneuse veut une nouvelle pomme : croquante comme la variété A, résistante à la maladie comme la variété B. Ses outils sont exactement ceux de ce chapitre.
Partie I — Le croisement.
- Elle prélève au pinceau du pollen sur les étamines de A et le dépose sur les pistils de B, puis ensache les fleurs contre les abeilles. Nomme le rôle de chaque geste dans le noyau — et dis pourquoi les sachets comptent (Méthode 31.8 employait le même pinceau).
- Que pousse dans le fruit de B après son passage, et quels deux héritages chaque pépin combine-t-il ?
- Elle sème trois cents pépins. Pourquoi s’attend-elle à trois cents arbres différents, d’après Proposition 54.5 ?
- La plupart des plantules seront quelconques, quelques-unes pires que leurs deux parents, une peut-être exactement comme il faut. Quel exemple du chapitre prédisait exactement cet éventail ?
Partie II — Fixer la gagnante.
- Huitième année : un arbre porte des pommes croquantes et résistantes. Si elle sème ses pépins, qu’arrive-t-il à la combinaison recherchée — et pourquoi ?
- Elle multiplie plutôt la gagnante par greffage — de quelle reproduction s’agit-il, et que garantit-elle ?
- Tout son futur verger sera fait des copies de ce seul arbre. Nomme le risque qu’elle a accepté, et la formule que le chapitre lui donne.
- Propose l’assurance habituelle : que son verger devrait-il aussi conserver, et pourquoi cette stratégie fait-elle écho à Remarque 54.7 ?
Partie III — La théorie, mise en bilan.
- Son programme a utilisé les deux paris du verger l’un après l’autre. Dis quelle phase a utilisé lequel, et ce que chacun lui a apporté.
- Un collègue sélectionne des épinoches de la même façon — en choisissant les parents, en élevant les jeunes brassés, en gardant les meilleurs. Énumère les rubriques du dossier (Méthode 54.8) où la pratique des poissons diffère de celle des pommes, et les étapes du noyau où elle ne peut pas différer.
- La sélectionneuse dit : « le sexe propose, la sélection dispose — je ne fais que choisir parmi ce que le brassage distribue ». Relie sa devise à la réserve de variété de Remarque 54.7.
- Une phrase pour conclure : à quoi le programme avait-il besoin de la reproduction sexuée, et à quoi de la reproduction végétative ?
Solution
Solution de Problème 54.1.
1. Le pinceau joue le pollinisateur : il porte des gamètes mâles de A sur les pistils de B — l’étape de la rencontre. Les sachets excluent les abeilles pour qu’aucun pollen égaré n’ajoute un troisième parent : le contrôle du croisement — l’esprit de l’expérience honnête, à la fleur.
2. Des graines — chaque pépin est un embryon issu d’une cellule œuf de B fécondée par une cellule mâle de A : les héritages de A et de B combinés.
3. Parce que chaque pépin est une donne différente du brassage : des gamètes différents des deux côtés, donc trois cents combinaisons différentes de croquant, de résistance et de tout le reste.
4. Les deux paris du verger (Exemple 54.6) : la plupart des plantules quelconques, certaines pires, une rare meilleure — l’éventail connu du brassage.
5. La combinaison est de nouveau brassée : les pépins de la gagnante distribuent des mélanges nouveaux de son héritage et de celui de son parent pollinisateur, et le croquant-et-résistant se disperse en fragments. Semer la gagnante, c’est la dé-gagner.
6. Le greffage — la reproduction végétative : un seul parent, des copies exactes. Il garantit la combinaison recherchée, arbre après arbre.
7. Le risque de faiblesse partagée du pari de la copie : une seule constitution dans tout le verger — l’histoire du vignoble qui n’attend que d’arriver.
8. Une réserve de variété : d’autres variétés plantées entre les rangs, et des lignées de sélection entretenues à partir de graines — pour que, le jour où une nouvelle maladie ou un nouveau climat appelle, le brassage ait de quoi distribuer. La réserve à l’échelle de l’espèce, tenue exprès à l’échelle d’un verger.
9. Phase un (le croisement et les trois cents plantules) : le brassage — il a trouvé la combinaison. Phase deux (le greffage de la gagnante) : la copie — elle a conservé la combinaison. Exploration, puis mise en banque.
10. Rubriques différentes : la rencontre (externe, dans l’eau, sans pinceau — l’éleveur se contente d’apparier les parents), le logement (des œufs dans un nid, pas des graines), les soins (le père ventile la ponte), la saison. Invariables : des gamètes fabriqués, une fécondation qui en réunit deux en un zygote, un zygote qui se divise en un individu brassé — le noyau ne peut pas différer, sinon ce ne serait pas de la reproduction sexuée.
11. Le brassage garnit la table — chaque génération distribue des combinaisons que personne n’a dessinées ; le choix de la sélectionneuse n’est que le principe de la réserve appliqué à dessein : là où les conditions changées de la nature choisissent les adaptés, elle choisit le croquant et le résistant. Sans variété distribuée, rien à choisir.
12. La reproduction sexuée était nécessaire pour créer la combinaison nouvelle ; la reproduction végétative pour la multiplier sans la changer.