Chapitre 2: l'histoire de la vie au cours des temps


PLAN DU COURS


I - Rappel: les roches sédimentaires sont les archives géologiques de l'histoire de la Vie.

 

 

Les études scientifiques récentes ont montré que la Terre et le système solaire s'étaient formés voila 4,6 Ga (voir cours).


La vie serait apparue voila 3,8 à 4 Ga (grâce à l'étude des roches sédimentaires trouvée au Canada et datant de cette époque). 


Dans ce chapitre nous essayeront de comprendre comment la Vie a pu apparaître et surtout comment elle a évolué au cours du temps en étudiant quelques exemples bien compris par les scientifiques.


La frise chronologique ci-dessous résume les principales étapes d'évolution de notre système solaire et de la Terre en lien avec l'apparition du vivant.


Le Système solaire et la Terre , 4,6 milliards d'années après sa formation. Source: wikipédia. Cliquer sur l'image pour l'agrandir.
Le Système solaire et la Terre , 4,6 milliards d'années après sa formation. Source: wikipédia. Cliquer sur l'image pour l'agrandir.



I - Rappel: les roches sédimentaires sont les archives géologiques de l'histoire de la Vie.


Comment les roches sédimentaires, archives géologiques, nous renseignent-elles sur l’évolution des êtres vivants au cours des temps géologiques ?


La photo ci-dessous montre une vue du Grand Canyon aux USA. Nous observons la présence de strates (= couches) de couleur rouge de roches sédimentaires horizontales. Ces roches contiennent de nombreux fossiles.

 

Rappel du cours de cinquième: un fossile est le reste (ou le moulage) ancien d'un être-vivant conservé dans une roche sédimentaire.

 

L'étude des fossiles contenus dans les strates sédimentaires, qui se sont accumulées au cours du temps, permet de retracer la succession des êtres vivants ayant peuplé la Terre. 

 

Photographie du Grand Canyon aux USA. Source: wikipédia.
Photographie du Grand Canyon aux USA. Source: wikipédia.

 

Ces roches sédimentaires contiennent souvent des  fossiles. Les fossiles, en fonction des caractères qu’ils possèdent, se placent dans la classification  comme les organismes actuels.

 

Ils  sont la preuve de l’existence de groupes et d’espèces aujourd’hui disparus.

 

Les scientifiques ne disposent d'aucun indice véritable leur permettant de reconstituer les premières étapes de l'apparition de la vie. Se basant sur ce qu'ils savent des êtres vivants et de l'étude des fossiles, ils supposent que les formes de vie initiales se sont construites à partir de molécules organiques, constituants de base des êtres vivants (glucides, lipides, protides).

 

Pour créer la vie, il faut certaines conditions qui se retrouvent réunies sur Terre:

- l' eau liquide: la Terre est la seule planète connue où l'on trouve

l'eau sous forme liquide.

- les molécules élémentaires du vivant: glucides, les bases azotées constituant l'ADN) et les phosphates qui font partie de la structure élémentaire de l'ADN et de l'ARN.

les 20 acides aminés qui permettent la synthèse des protéines des cellules vivantes

les lipides trouvés dans les membranes des cellules.

 



Un exemple de ce à quoi pouvait ressembler les océans primordiaux après l'apparition des premières algues. Les continents n'étaient pas encore colonisés. Source: Futurasciences.
Un exemple de ce à quoi pouvait ressembler les océans primordiaux après l'apparition des premières algues. Les continents n'étaient pas encore colonisés. Source: Futurasciences.

Quatre hypothèses s'affrontent à propos de l'origine des premières molécules organiques.


II- Les différentes hypothèses sur l'origine de la vie sur Terre


La génération spontanée

On retrouve les traces d'une telle croyance dans les écrits les plus anciens de la Chine, de l'Inde ou de l'Égypte ancienne.

C'est Aristote qui a réussi la synthèse des idées accumulées jusqu'à son époque et qui a formulé la thèse de la génération spontanée: "les plantes, les insectes, les animaux peuvent naître de systèmes vivants qui leur ressemblent, mais aussi de matière en décomposition activée par la chaleur du soleil".


Au milieu du 18e siècle, le grand naturaliste Buffon est un ardent défenseur de la génération spontanée. Mais le doute commence à s'installer. Mais il faudra attendre Louis Pasteur, en 1860, pour clore le débat. Pasteur démontre, en mettant au point un protocole de stérilisation fiable, que la vie ne peut venir spontanément de la matière inanimée, du moins à l'échelle d'un laboratoire humain.


Louis Pasteur prouve que la génération spontanée n'existe pas. Source: wikipédia.
Louis Pasteur prouve que la génération spontanée n'existe pas. Source: wikipédia.

La vision de Darwin

L'autre grand naturaliste qui a profondément influencé le développement des idées sur l'origine de la Vie, c'est Charles Darwin, contemporain de Pasteur.  Il propose que l'évolution s'est faite à travers les temps géologiques, selon une complexité croissante, du plus simple au plus complexe. Cela impliquait que les premiers êtres devaient être des formes très simples, des micro-organismes.



Charles Darwin a etudié l'évolution des espèces et a écrit "L'origine des espèces". Source: wikipédia.
Charles Darwin a etudié l'évolution des espèces et a écrit "L'origine des espèces". Source: wikipédia.

La panspermie

Pour certains la vie serait venue du cosmos. Cette théorie a été développée par l'allemand Richter, en 1865. Selon ce dernier, les corps célestes libèrent des particules qui contiennent des germes de micro-organismes appelés cosmozoaires et qui ont été amenées sur terre par les météorites. L'idée a aussi été reprise au tout début du 20e siècle, en 1906, par le savant suédois Svante Arrhenius, prix Nobel de chimie, mais sous une forme plus élaborée: la panspermie.


La soupe primitive des biochimistes

Cette dernière théorie suppose que les premières matières organiques proviennent de gaz d'origine volcanique : dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, azote, hydrogène sulfureux, gaz ammoniac et méthane (les éruptions volcaniques étaient nombreuses et intenses au début de l'histoire de la Terre).

 

Les molécules organiques se seraient ensuite dissoutes dans l'eau des océans primitifs. En 1954, deux chercheurs, Miller et Urey, démontrèrent qu'il était possible de fabriquer de nombreuses molécules organiques en laboratoire. Il suffisait de soumettre des gaz volcaniques à des décharges électriques de 60 000 volts correspondant aux nombreuses éruptions et aux éclairs fréquents à cette époque-là.

 

Schéma expliquant la théorie de la soupe primitive. Source: cliquer sur l'image.
Schéma expliquant la théorie de la soupe primitive. Source: cliquer sur l'image.

Les sources hydrothermales sous-marines

La vie ne serait pas apparue dans une soupe primitive. Une équipe germano-américaine rejette cette théorie vieille de 80 ans car elle ne satisfait pas aux besoins énergétiques des premières cellules. Les sources hydrothermales, en revanche, leur paraissent tout indiquées pour avoir fourni de l’énergie à ces pionnières avant qu'elles ne s’émancipent.

Lien vers le site pour davantage de détails: lien.

 


BILAN:

l’histoire de la vie commence dans la mer, il y a près de 4 milliards d’années. Elle s’accélère brutalement il y a 530 millions d’années. 100 millions d’années plus tard, la vie s’installe sur la terre ferme. Cette longue histoire de l’évolution, qui se poursuit aujourd’hui en présence de l’homme, est marquée par cinq grandes catastrophes, au cours desquelles beaucoup d’animaux disparaissent. Mais, à chaque fois, les survivants ont su se multiplier et s’adapter à de nouveaux milieux. La plus terrible de ces catastrophes a été la troisième, à la fin de l’ère primaire (il y a 245 millions d’années) : la Terre a perdu 80 à 90 % de ses espèces. La dernière de ces crises est la plus célèbre car, il y a 65 millions d’années, elle cause la disparition des dinosaures et offre aux mammifères une chance formidable de se diversifier.


Échelle des temps géologiques

Schéma résumant les principales étapes de l'aparition et de la diversification de la vie sur Terre. Source: ?. Cliquer sur l'image pour l'agrandir.
Schéma résumant les principales étapes de l'aparition et de la diversification de la vie sur Terre. Source: ?. Cliquer sur l'image pour l'agrandir.