L'évolution des premières cellules : de l'origine à l'oxygène

L'évolution des premières cellules et l'origine de la vie

Tous les organismes qui peuplent cette Terre, auxquels nous sommes liés, proviennent de cellules ancestrales apparues il y a plus de 3,8 milliards d'années à la suite d'une évolution lente des molécules organiques accumulées dans les océans primitifs. On croit que le moment décisif dans l'origine des cellules a été l'apparition d'une membrane biologique.

• La membrane séparait l'environnement externe de l'environnement interne, ce qui a favorisé l'existence d'un métabolisme rudimentaire ayant permis à la cellule ancestrale d'obtenir de l'énergie (par la nutrition), de l'utiliser pour se reproduire et pour répondre aux changements environnementaux.

Comme elles provenaient d'une mer de molécules organiques, les premières cellules étaient probablement des bactéries hétérotrophes anaérobies pratiquant la fermentation, en mesure d'obtenir de la nourriture et de l'énergie directement de leur environnement. Mais une telle situation était auto-limitante, et toutes ces créatures primitives auraient disparu lorsque les approvisionnements alimentaires ont manqué, si ce n'est que les premières cellules ont évolué vers les cyanobactéries, lesquelles ont développé leur propre mécanisme pour obtenir de l'énergie : la photosynthèse.

L'impact de l'oxygène sur l'évolution métabolique

L'apport d'oxygène à la suite de la photosynthèse a transformé l'atmosphère réductrice du début en une atmosphère oxydante nouvelle, un peu comme aujourd'hui. Cet oxygène est devenu peu à peu un poison mortel pour les organismes anaérobies. De nombreuses cellules existantes ont alors disparu, tandis que d'autres se sont réfugiées dans des zones inaccessibles à l'oxygène et ont survécu jusqu'à présent. D'autres, cependant, ont réussi à s'adapter et ont appris à l'utiliser dans leurs réactions métaboliques. Ainsi, les bactéries primitives furent des hétérotrophes aérobies en mesure d'utiliser l'oxygène atmosphérique pour obtenir de l'énergie à partir de nutriments organiques par un processus chimique appelé respiration cellulaire, ce qui libère du dioxyde de carbone comme produit résiduel.

L'émergence des cellules eucaryotes

Plus tard, il y a au moins 2,7 milliards d'années, les cellules eucaryotes ont évolué à partir d'un partenariat symbiotique entre différentes cellules procaryotes (cellules bactériennes à l'organisation plus simple), selon la théorie endosymbiotique proposée par la biologiste Lynn Margulis.