Chapitre 1 : la vie : origine, diversité, classification

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Chapitre 1 : la vie : origine, diversité, classification

1. Origine de la vie

La vieest un état dynamique ou latent d’unités complexes auto-organisées de la matière (organismes vivants) qui ont la capacité de se dupliquer (se reproduire) et d’évoluer.

1. Naissance de la planète Terre

Naissance de l’univers : entre 13,3 et 13,9 Milliards d’années. Formation des premières étoiles puis effondrement d’un grand nombre de matière pour former des galaxies qui peuvent se rassembler entre elles pour former des supers amas de galaxies. Une galaxie forme une sorte de nuage avec les particules les plus lourdes au centre. Par accrétion, ces particules vont former des planètes.

Notre système solaire s’est formé il y a environ 4,6 milliards d’années. Au début on a une sorte de sphère de poussière (matière résiduelle et gaz) puis agglomération (on obtient quelque chose de plutôt sphérique), libération de chaleur et enfin, construction stable (4,4 milliards d’années). Chaque planète du système solaire tourne autour du soleil sous forme d’ellipse.

Accrétion : agglomération de gaz, de poussière et d’objets de toute taille présents dans l’environnement du soleil. Il y a aussi un bombardement météorique qui apporte de la matière (peut être extra solaire). Progressivement, l’intensité du bombardement météorique diminue et la planète va subir une différenciation CAD une organisation en enveloppes concentriquesliées à la migration des éléments en fonction de leur densité. On a un noyau, un manteau et une croûte et au-dessus, l’atmosphère. Parallèlement à cette agglomération en couches concentriques, la terre se refroidit pour devenir solide.

L’atmosphère primitive : fortement différente d’aujourd’hui :

• Méthane (CH4)
• Ammoniac (NH3)
• Eau (H2O)
• Gaz carbonique (CO2)

Donc pluies acides, éruptions volcaniques, orages, et rayonnement solaire (UV) c’est dans cet environnement que nait la vie, dans la soupe primitive(dans l’eau).

1. Conditions environnementales favorables à l’apparition de la vie

Abiogenèse : l’étude de la génération de la vie à partir de la matière non vivante. Terme utilisé principalement en biologie, dans le contexte de l’origine de la vie.

Origines de la vie sur terre : demeurent incertaines. Plusieurs théories scientifiques tentent d’expliquer l’apparition de la vie telle que nous la connaissons.

Environ 3,5 à 3,8 GA. Deux théories principales :

• Théorie de l’information : Genes first, seuls les acides nucléiques ont joué un rôle clé dans le processus de la sélection qui a formaté les Om vivants.
• Théorie du métabolisme : elle considère que les Om vivants sont essentiellement des systèmes loin de leur état d’équilibre qui parviennent à se maintenir tels quels grâce aux processus métaboliques.

Premières cellules vivantes : 3,8 GA. Les grandes ères géologiques (les grandes étapes). Les stromatolithes du précambrien, dans la formation de Siyeh. Plus anciennes traces de vie sur terre ! Les stromatolithessont des roches fossiles, élaborées par des micro-organismes, les bactéries.  Se forment en eaux peu profondes.

Cyanobactéries : capacité à piéger le CO2(fonction physiologique essentielle). Elles font partie du domaine des archea. Elles possèdent des pigments : chlorophylle verte 🡪 transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique : c’est l’apparition de l’autotrophie lumineuse.

La photosynthèseserait apparue il y a environ 3,5 GA.        6 CO2 + 6 H2O 🡪 C6H12O6 + 6 O2

Le taux de CO2 va diminuer et le taux d’O2 va augmenter. On aboutit à la formation d’O3 ou ozone1,6 GA. Cette couche d’ozone protège contre les UV. Ces rayonnements sont mutagènes (mutations sur l’ADN) ils étaient retenus par quelques cm d’eau. La vie pourra donc ensuite se développer sur terre, êtres vivants aérobie 1,5 GA.

La vie aérobie : les premiers êtres vivants ne respirent pas. C’est seulement avec cet O2 libre que le système de respiration a pu se développer. Contrairement à la fermentation anaérobie, la respiration produit beaucoup d’énergie. Vie eucaryote = 1,4 GA.

Dans notre organisme, nous avons des mitochondries qui proviennent de l’endosymbiose faite à l’origine. Et l’ADN mitochondrial est également un reliquat de cellules autotrophes. Figure 9.

Endosymbiose : coopération mutuellement bénéfique entre deux organismes vivants donc une forme de symbiose où l’un est contenu par l’autre.

1. La vie marine

La faune d’Ediacara(en Australie) traces des premiers animaux marins de 570 MA. Ont été retrouvés des fossiles de pluricellulaires marins :

• Animaux à symétrie bilatérale, sans exosquelette (corps mou) 🡪 triploblastique
• Cnidaires (fixés ou méduses) 🡪 diploblastique
• Algues
• Autres groupes (« mystérieux » et incertains)

Arthropodes : arthro = articulés et podes = pattes figure 12

Les organismes étaient nus : sans écailles, sans coquilles, sans carapaces et la conservation d’animaux mous est assez rare. Chez les humains ce qui se conserve le mieux ce sont les dents.

Toutes ces étapes font partie du précambrien(4560 MA à -542 MA) c’est la plus longue période sur l’échelle des temps géologiques. Le précambrien se compose de l’Hadéen (Hadès : dieu des enfers) puis archéen et protérozoïque).

1. La vie sur terre : L’explosion cambrienne

Ensuite, le paléozoïque (-542 à -250 MA) : la faune de Burgess Shale (-520MA) cette faune révèle une grande diversité de la vie cambrienne et l’origine très ancienne de nombreux phylums actuels c’est l’explosion cambrienne. Le plus grand prédateur de l’époque ne faisait qu’un mètre (figure14). Apparition des chordés !! Il y a aussi des organismes inclassables, sûrement des groupes qui disparaissent.

Apparition des premiers poissons, des plantes, des insectes, des amphibiens et des reptiles.Figure 15. – 500 MA, les premiers organismes sortent de l’eau pour vivre sur terre.

• Les premiers organismes à coloniser les continents sont les lichens au début de l’ordovicien.  
• Puis les végétaux et les annélides (vers) à la fin de l’ordovicien.
• Arthropodes au silurien
• Vertébrés : fin du dévonien
• Mollusques : fin dévonien ou carbonifère

Trois contraintes de la sortie d’eau :

• Limiter les pertes en eau et réaliser des échanges gazeux : peau imperméable ou bien vivre dans des milieux humides.Appareil respiratoire (ex : poumons)
• Lutter contre la gravité pour se déplacer
• Il faudra se reproduire sans l’élément liquide : certains vertébrés vont mettre en place l’amnios (enveloppe autour de l’embryon qui contient le liquide amniotique, donc dvlt du bébé en milieu aqueux quand même). Cet amnios est développé par les organismes amniotes.

(Annélides : vers) La majorité des animaux reste aquatique. Figure 21 L’ichtyostéga développe des pattes, sorte d’ancêtre des amphibiens. Figure 16.

1. Les grandes ères géologiques

(« CAHORS IL DECAPE » : moyen mémo-technique des ères)

-252 MA crise du permien : (ère primaire) disparition des trilobites figure 23 et 15. Cette crise entre le permien et le trias. 95% des espèces marines vont disparaitre et 70 % des espèces terrestres vont disparaitre c’est la grande extinction.