L’évolution calculée au plus juste
Chassez des proies et découvrez l’aptitude à l’évolution dans ce jeu de groupe avec activité physique.
Dans ce jeu de simulation, les équipes de prédateurs équipées de différentes « gueules » (ustensiles) génétiques chassent des « proies » (diverses sortes de haricots). Sur plusieurs « générations » de jeu, les prédateurs et les proies les plus aptes dominent la population, modélisant le processus évolutif de la sélection naturelle.
Remarque : Ce jeu fonctionne très bien avec un groupe de 15 personnes ou plus. Voir conseils pour l’enseignement, ci-dessous, pour ajuster le jeu à des groupes plus petits.
Sous-thème
- Haricots séchés de quatre différentes couleurs, tels que haricots rouges, blancs, noirs et pinto ; une petite centaine de chaque sorte (un sachet de 500 g de chaque devrait suffire).
- Quatre récipients en plastique (un pour chaque couleur de haricot)
- Bol ou boîte pour mélanger les haricots
- Gobelets en plastique ou en papier (un par personne)
- « Gueules » de prédateurs de différents types, p.ex. fourchettes, couteaux, cuillères, baguettes, pinces, pailles en plastique ou mains nues (une par personne dans chaque groupe de prédateurs, objets supplémentaires pour les « prédateurs » qui changent de groupe au cours du jeu ; voir détails plus loin)
- Chronomètre, ou une montre munie d’une aiguille indiquant les secondes
- Sol, espace extérieur en herbe, sable ou terre nue, surface d’environ 15 x 15 pieds (5 x 5 mètres) ; à l’intérieur, on peut le remplacer par des surfaces recouvertes d’un tapis.
- Grandes feuilles de papier boucherie (trois ou plus), tableau ou autres moyens pour noter et afficher les résultats.
- Feutres de différentes couleurs (pour enregistrer les résultats)
- Calculatrices (une par groupe de prédateurs)
- Délimitez une zone d’environ 15 x 15 pieds (5 x 5 mètres) en forme de carré qui sert d’habitat. Faites attention à ne pas utiliser de matériel qui pourrait faire trébucher ou blesser quelqu’un. Vous pouvez aussi délimiter à l’aide de repères existants comme les arbres ou les trottoirs pour marquer les limites de l’habitat.
- Comptez 100 haricots de chacune des quatre couleurs différentes et mettez-les dans un récipient. Mélangez soigneusement.
- Utilisez un feutre pour créer des grilles sur votre papier boucherie ou votre tableau afin de pouvoir conserver une trace pour au moins trois générations de données. La grille de données d’un exemple de jeu est présentée ci-dessous.
- Séparez les participants en trois (ou plus) groupes de prédateurs de taille égale (cinq à six personnes par groupe est optimal, mais d’autres tailles sont possibles). Vous aurez aussi besoin d’une personne qui contrôle le temps (le chronométreur) et d’une ou plusieurs personnes pour préparer et modifier les nombres de haricots au fil des générations, enregistrer les données et faire appliquer les règles.
- Attribuez aléatoirement un type de « gueule » à chaque groupe de prédateurs. Par exemple, un groupe pourrait utiliser sa bonne main (une seule main) ; d’autres peuvent se servir de fourchettes, couteaux, cuillères ou baguettes.
- Donnez un gobelet à chaque prédateur. Ce sera leur « estomac ».
- Passez en revue ces règles avec les participants :
a. Tous les haricots (proies) sont de valeur égale.
b. Seule la « gueule » attribuée peut être utilisée pour capturer une proie.
c. Une proie capturée doit être mise dans l’estomac (gobelet) pour être comptabilisée.
d. Il n’est pas autorisé de laisser tomber une proie ou de la jeter dans l’estomac (gobelet) ; le gobelet ne doit jamais toucher le sol.
e. Il est autorisé de capturer une proie dans la gueule d’un autre prédateur, mais pas dans l’estomac d’un autre prédateur.
f. Tous les prédateurs doivent rester en dehors de l’habitat jusqu’au début de la chasse (jusqu’au moment où le chronométreur donne le signal de début de la partie).
g. Chaque partie de chasse dure une minute.
h. Tous les prédateurs doivent arrêter de chasser quand le temps est écoulé (moment où le chronométreur annonce la fin de la partie) ; la proie qui est dans la gueule, mais pas encore dans l’estomac, doit être abandonnée.
Chaque partie de ce jeu comporte trois étapes :
Étape 1 : Les prédateurs chassent leurs proies et les données de la chasse sont enregistrées
Étape 2: La taille des groupes de prédateurs est modifiée et représente le succès relatif de chaque type de prédateur
Étape 3: La taille des groupes de proies est modifiée et représente le taux de survie relatif de chaque type de proie
Chaque partie d’une minute représente la reproduction d’une génération, à la fois pour les prédateurs et les proies. Après la première partie, on procède aux calculs, on effectue les changements et on joue les parties suivantes. Dans l’idéal, les participants devraient jouer au moins trois parties avant d’analyser les résultats finaux.
Que la chasse commence !
On commence par réunir les prédateurs qui se tiennent le dos tourné à l’habitat. Le chronométreur désigné répand aléatoirement les 400 haricots (proies) initiales dans l’habitat et annonce ensuite le début du jeu.
Les prédateurs se retournent, entrent sur le terrain, et ramassent le plus de proies possibles en suivant les règles. Après une minute, le chronométreur signale la fin de la partie. Tous les prédateurs arrêtent de chasser et les participants se réunissent avec leur groupe hors de l’habitat. Si un prédateur est pris en flagrant délit de violation des règles, lui et les haricots qu’il a capturés sont éliminés du groupe.
Enregistrez les données et changez les tailles des groupes pour chaque nouvelle génération
Étape 1: Recueillez les données pour chaque groupe : faites compter par les membres du groupe le nombre de captures pour chaque type de haricot et additionnez-les. Par exemple, si les cinq membres du groupe main ont capturé 10, 8, 4, 7 et 3 proies rouges, leur groupe a capturé un total de 32 proies rouges.
Notez les données pour chaque groupe dans le tableau de la génération 1 en remplissant le reste du diagramme comme indiqué. Une fois toutes les données recueillies, additionnez le nombre total de proies capturées par tous les groupes et divisez-le par le nombre de groupes pour calculer le nombre moyen de proies capturées.
Étape 2 : Modifiez le nombre de prédateurs survivants : Avant de commencer la partie suivante (génération 2), utilisez le nombre moyen de proies capturées pour modifier les tailles des groupes : cette modification représente le succès relatif de chaque type de prédateur.
Les groupes qui ont capturé plus que le nombre moyen de proies gagnent un membre ; ceux qui ont capturé moins que le nombre moyen de proies perdent un membre. Par exemple, si le groupe baguettes capture moins que le nombre moyen de proies et que le groupe main capture plus que le nombre moyen de proies, un membre du groupe baguette devient membre du groupe main pour la prochaine partie.
Étape 3 : Modifiez le nombre de proies survivantes : De la même manière, utilisez les données générées pour modifier la taille des groupes de proies afin de représenter le taux de survie de chaque type.
Trouvez le nombre de chaque type de proie restant dans l’habitat à la fin de la partie. Étant donné qu’il y avait au départ 100 individus de chaque type de proie (couleur du haricot), le nombre restant pour la première partie est de 100 individus moins le nombre total de proies capturées. Par exemple, si tous les prédateurs ont capturé ensemble au total 11 haricots noirs (proies), il en reste 89.
Considérez que chaque membre de proie restant reproduira un individu. Ainsi, pour cet exemple, on arriverait à 89 haricots noirs supplémentaires que l’on met dans le bol. Répétez ce processus pour chacun des types de proies restant.
Jouez les parties des générations suivantes et évaluez les résultats
Faites autant de parties que possible en fonction du temps à disposition, dans l’idéal trois parties ou plus. Assurez-vous de modifier les nombres de prédateurs et de proies à la fin de chaque génération et répandez aléatoirement les haricots supplémentaires dans l’habitat avant de commencer chaque nouvelle partie de « chasse ».
Quand vous avez terminé, analysez les résultats. Voyez-vous des tendances se dessiner en termes de taille des populations ? Comment expliquer ces tendances ? Un des types de prédateurs ou de proies a-t-il disparu ? Pourquoi ?
Dans cette simulation, vous pouvez observer un processus biologique connu sous le nom de sélection naturelle joué en temps réel sous vos yeux.
Toutes les créatures vivantes, y compris vous-même, ont des caractéristiques déterminées partiellement par la génétique. Ces caractéristiques, héritées de vos parents, sont appelées caractères héréditaires. Votre propre survie, ainsi que la survie de votre espèce, dépendent de la façon dont ces caractères vous permettent d’avoir du succès dans votre environnement. Cette idée est exprimée par l’expression de la « loi du plus fort ».
Soyons clairs, l’aptitude à l’évolution n’a rien à voir avec l’entraînement dans une salle de musculation. Il s’agit plutôt des caractères déterminés par les gènes qui permettent à une population de survivre et se reproduire dans un habitat particulier.
Les caractères qui augmentent l’aptitude à la survie et à la reproduction d’un individu sont transmis aux générations futures de cette population. Les caractères néfastes, ou qui ne permettent pas à un organisme d’acquérir convenablement des ressources, ont tendance à causer la mort prématurée de cet organisme, engendrant peu ou pas de progéniture. Sur des millions d’années, la sélection naturelle a abouti à une variété extraordinaire d’organismes habitant sur la terre.
En jouant ce jeu sur plusieurs générations, vous verrez que certaines variantes de prédateurs sont plus aptes à l’évolution, c’est-à-dire mieux équipées pour capturer des proies (ressources) que d’autres. Par conséquent, un plus grand nombre de descendants survit et transmet ce caractère. Les variantes qui attrapent le plus petit nombre de proies ne sont pas aptes à l’évolution. Elles ne se reproduisent pas bien, de sorte que leur nombre diminue à chaque génération.
De même, certaines populations de proies (haricots) arrivent mieux à s’échapper que d’autres. Dans cette simulation, nous considérons que chaque proie survivante reproduit un individu à chaque génération. Ces variantes qui échappent à la prédation continuent de se reproduire et leur nombre augmente. Celles qui se font attraper plus facilement ne se reproduisent pas ; leur nombre diminue et elles peuvent finir par disparaître.
Dites aux participants qu’un des groupes de prédateurs a une variabilité génétique très faible parce qu’il a été isolé pendant très longtemps. Une maladie ravage toute la population, ce qui modifie ou détruit ses outils de capture des proies. Simulez le changement en modifiant l’aptitude à la chasse du prédateur, en cassant par exemple les dents de la fourchette ou en permettant au groupe main de n’utiliser qu’un seul doigt. La taille de ces groupes diminuera rapidement en quelques générations. Ce changement illustre le danger d’un manque de diversité dans une population.
Cette activité peut être simplifiée en n’ayant qu’un seul type de proie ou un seul type de prédateur.
Être un prédateur implique de se pencher et occasionne un contact physique ; de ce fait, il se peut que certains participants ne puissent ou ne souhaitent pas participer au jeu. Les joueurs qui ne deviennent pas « prédateurs » peuvent endosser un des nombreux rôles de non-prédateur, par exemple indiquer le début et la fin de la partie, aider à réunir et publier les données, compter les haricots pour la génération suivante ou servir d’arbitre pour faire appliquer les règles.
Les données peuvent être représentées sous forme de graphique pour faciliter la visualisation des changements dans les populations de proies et de prédateurs au fil du temps. Par exemple, un graphique linéaire pourrait indiquer le nombre de générations sur l’axe x et le nombre de types de haricot sur l’axe y en utilisant différentes couleurs ou des symboles pour suivre l’évolution de chaque type de haricot. Un graphique similaire pourrait suivre la variation des nombres de prédateurs au fil des générations.
Une seule activité ne peut aborder les complexités de toute l’évolution, la sélection naturelle et les interactions entre prédateur et proie. Vous pouvez mener une discussion sur d’autres facteurs impliqués dans l’évolution comme la migration, la mutation et les catastrophes naturelles.