Origine de la Vie et Évolution des Eucaryotes

Évolution de l'Atmosphère et Apparition des Eucaryotes

Les cellules eucaryotes sont probablement nées d'une symbiose entre procaryotes de différentes tailles. Les plus anciens fossiles présumés d'eucaryotes dateraient d'il y a 2,2 milliards d'années ; il s'agirait d'organismes semblables à des algues unicellulaires relativement simples.

Conséquences de l'Apparition des Cellules Complexes

L'apparition de cellules complexes a permis l'émergence de nouvelles formes de vie :

• De nouveaux organismes unicellulaires sont apparus et ont donné naissance aux protistes, ainsi qu'à leurs descendants unicellulaires qui subsistent encore aujourd'hui.
• Des formes de vie pluricellulaires ont fait leur apparition. Leur descendance comprend diverses algues, les végétaux et les animaux. Les premiers eucaryotes pluricellulaires sont apparus il y a 1,5 milliard d'années.

L'Émergence des Grands Organismes et l'Ère Glaciaire

Les grands organismes, y compris les animaux comme les méduses et les vers, n'apparaissent qu'à la fin de l'ère précambrienne, il y a environ 600 millions d'années. (Voir schéma des « Grandes coupures de l'histoire de la Terre »)

Impact de l'Ère Glaciaire sur la Biodiversité

Les géologues ont récemment retrouvé les traces d'une ère glaciaire qui a commencé il y a 750 millions d'années et s'est terminée 18 millions d'années plus tard. C'est à cause de cette période de grand froid que la diversité des eucaryotes pluricellulaires est restée relativement faible. Il semble que les terres émergées étaient couvertes de glace et la majeure partie des formes de vie auraient été confinées aux régions situées près des sources hydrothermales et des volcans sous-marins.

(Référence : Grandes coupures de l'histoire de la Terre)

L'Origine de la Vie : Le Paradoxe de la Biogenèse

Une majorité de biologistes adhèrent à l'hypothèse selon laquelle la vie sur Terre a pris naissance à partir de matière inanimée ayant constitué des agrégats moléculaires finalement devenus capables d'autoréplication et de métabolisme.

Le Principe de la Biogenèse

Pour autant que nous le sachions aujourd'hui, tous les organismes sont issus de la reproduction d'organismes préexistants. Ce principe selon lequel la vie ne peut naître que de la vie est appelé biogenèse.

Mais qu'en est-il des premiers organismes ? La solution du paradoxe de la biogenèse réside dans les conditions qui régnaient sur la Terre primitive : les sources d'énergie comme la foudre, l'activité volcanique et la lumière ultraviolette étaient toutes beaucoup plus intenses qu'elles ne le sont aujourd'hui.

Les Quatre Étapes de l'Évolution Chimique

L'hypothèse la plus crédible est celle selon laquelle des phénomènes chimiques et physiques s'étant déroulés dans l'environnement de la Terre primitive ont à la longue produit des cellules très simples, en une série d'étapes clés :

1. Accumulation de petites molécules organiques (monomères), tels que les acides aminés et les nucléotides.
2. Fusion de ces monomères en polymères, notamment les protéines et les acides nucléiques.
3. Apparition de molécules capables d'autoréplication.
4. Agrégation de toutes ces molécules en protobiontes, des gouttelettes dotées d'une membrane maintenant les différences chimiques entre l'extérieur et l'intérieur.

Vérification Expérimentale en Laboratoire

Cette hypothèse peut se vérifier en laboratoire. Voici quelques-unes des expériences qui appuient ces quatre étapes hypothétiques.

L'Expérience de Miller et Urey (1953)

Dans le modèle de Miller et Urey, l'atmosphère primitive se composait d'eau, de dihydrogène, de méthane et d'ammoniac (provenant probablement des gaz volcaniques). Dans cette expérience, on provoque des décharges électriques pour simuler la foudre. Ensuite, on condense une partie de cette « atmosphère » et on y retrouve différents composés organiques, dont certains acides aminés qui constituent les protéines des organismes.

Aujourd'hui, on sait qu'il y avait très peu de méthane dans l'atmosphère primitive (il s'agit d'un composé peu stable). Par conséquent, la formation de matière organique à partir de matière inorganique ne s'est pas déroulée exactement comme dans l'expérience de Miller et Urey.

Néanmoins, ce modèle est très important car il démontre de façon expérimentale la possibilité de créer de la matière organique à partir de molécules inorganiques.