DESTINATION TERRE 7 , Mu et les autres mondes , Chapitre 6 ; Apparition de la vie sur la Terre

DESTINATION TERRE 7 , Mu et les autres mondes

Chapitre 6 : Apparition de la vie sur la Terre

 

L’expérience de Miller-Urey

En 1953 Stanley L. Miller, biologiste américain , devient célèbre grâce à son expérience dite de Miller-Urey , sur la chimie des origines de la vie sur la terre dans la soupe originelle

Cette expérience lui permit de prouver que sur la Terre , il y a environ 4.3 milliards d’années , l’océan originel contenait les éléments chimiques nécessaires à la création des protéines et de l’ADN , constituants des êtres vivants

Il mélange du méthane , de l’ammoniac et de l’hydrogène dans un ballon rempli d’eau qu’il chauffe jusqu’à ébullition

Par une colonne de condensation , les vapeurs passent alors dans un second ballon où elles sont bombardées en permanence par des éclairs produits par des arcs électriques

Au bout d’une semaine apparaissent des composés organiques , dont 2 % sont des acides aminés , base de toutes les chaînes protéiques , donc potentiellement de la vie

On sait aujourd’hui que l’atmosphère primitive de la Terre n’était pas celle de l’expérience , mais ces résultats déclenchèrent de nombreuses recherches

 

Recherches sur l’apparition de la vie sur Terre

Des critiques ont immédiatement remis en cause cette théorie , disant que les acides aminés auraient pu provenir d’une contamination , mais ces résultats furent corroborés trois ans plus tard par de nouvelles expériences

 

Cinq ans plus tard , en 1958 , Miller a réalisé une nouvelle expérience en utilisant d’autres gaz et notamment du sulfure d’hydrogène , recréant des conditions plus proches de celles des abords des volcans , mais n’a pas eu le temps d’en analyser les résultats

Les composés créés par l’expérience ont été conservés dans son laboratoire et ont été retrouvés à sa mort cinquante ans plus tard

 

En 2008, grâce à la spectrométrie de masse , l’analyse de ces composés a permis la découverte des vingt-deux acides aminés nécéssaire au vivant et à l’assurance qu’ils ont bien pu être créées dans la soupe primitive de la Terre

 

Depuis , bon nombre de recherches ont conforté et complété la théorie de l’apparition de la vie sur Terre dans la soupe originelle

On connait maintenant l’importance du rôle du soufre , de l’électrolyse et du champ magnétique , dans la création des acides aminés , premiers pas vers le vivant

 

La soupe originelle

On ne sait toujours pas exactement quels éléments chimiques étaient présents dans l’atmosphère et l’eau de la Terre , il y a environ 4.5 milliards d’années , mais on en a une bonne idée

 

L’atmosphère terrestre devait être constituée de nombreux éléments déposés par le Soleil , les comètes et les météorites , auxquels s’ajoutent les éléments produits par l’intense activité volcanique

On devait donc y trouver :

Hydrogène , méthane , ammoniac , gaz carbonique , azote , potassium , magnésium , soufre et bien sûr vapeur d’eau

Ces éléments se sont lentement déposés dans l’eau créant ainsi la soupe originelle

Dans cette soupe chaude , les éléments précipités ont pu évoluer vers le vivant

 

De la soupe à la cellule

Pour que la soupe soit bonne , il faut touiller …

C’est ce qu’a fait la Terre avec son champ magnétique

 

Le champ magnétique de la Terre a généré un courant dans cette soupe originelle mais a aussi attiré dans ce courant , par aimantation , ses différents composants

Les composants ainsi rassemblés ont attiré préférablement les éclairs de foudre , créant une électrolyse quasi permanente

Les transformations ont ainsi débuté pour parvenir aux acides aminés , éléments constitutifs des protéines et ainsi de tout organisme vivant sur Terre

 

Puis les combinaisons d’éléments ont créés des assemblages cohérents , les coacervats

Coacervat vient du latin : coacervare qui signifie rassembler , mettre en groupe

C’est une gouttelette sphéroïdale de particules en suspension

La cohérence de la gouttelette dans le courant est assurée par l’aimantation magnétique de ses composants non solubles

 

Les coacervats qui mesurent de 1 à 100 micromètres de diamètre se forment spontanément dans cette soupe

Ils captent alors d’autres molécules qui vont lui permettre de se créer une membrane souple qui va se refermer sur ses composants

 

Les coacervats entrainés par le courant , vont en permanence capturer par osmose de nouveaux composants

Au bout d’un certain temps , le coacervat qui a accumulé trop de matières devient trop gros jusqu’à déchirer son enveloppe

Il va alors se scinder en deux pour former un nouveau coacervat séparé du coacervat initial

Grâce à la forte concentration de composés dans la soupe originelle , le nouveau coacervat va s’enrichir à son tour des composés libres flottant dans le courant magnétique

 

Alexandre Oparine qui a étudié les coacervats , a découvert qu’en présence de catalyseurs , les coacervats échangeaient des substances avec le monde extérieur , grossissaient et finissaient par se multiplier

 

D’où l’importance du champ magnétique , qui va servir de piège à composants , de récipient , de catalyseur et d’activateur

 

De la cellule à l’ARN

Des populations de plus en plus complexes de molécules ont ainsi peuplé les coacervats

 

A ce stade , les molécules peuvent se lier entre elles selon des schémas séquentiels ordonnés et ainsi former des chaînes par polymérisation appelées PolyA

Ainsi grâce à la récolte dans la soupe primitive de bases azotées , de sucre ( ribose ) et de phosphate (pyrophosphate inorganique ) , ont pu se former les molécules d’ARN primitives

Ces apports ont stabilisé les molécules d’ARN

 

L’ ARN , acide ribonucléique , est une molécule contenant 1 brin composé d’une chaîne de nucléotides

Un nucléotide est une molécule organique composée d’une base azotée , d’un sucre et de un à trois groupes de phosphates

 

Cette configuration en brin a permis à l’ARN de se replier sur lui-même et ainsi certaines séquences complémentaires ont pu se lier entre elles

Ces repliements en boucle lui ont donné une meilleure résistance à la dégradation et la possibilité de réplication par la formation d’un second brin

 

De nouvelles bases vont alors s’accrocher par affinité et non plus de manière aléatoire et ainsi former de nouveaux ARN

Parmi les petits nouveaux , certains d’entre eux vont avoir une activité catalytique , et pourront servir de support d’informations génétiques , ce sont les ribozymes

 

Cette activité catalytique va leur apporter la capacité d’autoréplication

Les ARN capables de réplication vont alors proliférer au détriment des autres

La sélection naturelle va se mettre en route

 

Certains ARN vont se lier à un acide aminé , ce qui va les protéger de la dégradation De plus en plus nombreux , il vont alors préférablement se lier entre eux

En se combinant entre eux , ils vont former un ARN plus long

 

De l’ARN à l’ADN

À ce stade , l’ARN est armé de peptides , des polymères ou associations d’acides aminés , qui vont lui permettre de créer une enzyme qui va lui permettre de fabriquer l’ADN

Cette opération , la transcriptase inverse , va , à partir d’un seul brin d’ARN , créer une molécule d’ADN à double brin

 

L’ADN va alors évoluer pour stocker les gènes primitifs et être ainsi à l’origine de toutes les autres molécules du vivant

L’ADN constitué par un enchaînement de nucléotides va fournir l’information nécessaire à la synthèse des protéines

Il est d’abord transformé en ARN messager , c’est la transcription

Puis les ribosomes vont synthétiser les protéines en décodant l’information contenue dans l’ARN messager , c’est la traduction

 

Bien entendu , les premiers systèmes auto catalytiques n’étaient pas aussi élaborés Mais les molécules primitives avaient la capacité d’évoluer

Les nombreux apports de nouveaux éléments le leurs ont permis

Et ces évolutions sont héritables , car une fois incorporées à un réseau auto catalytique , une molécule devient capable de se reproduire

 

Leurs techniques auto catalytiques se sont alors perfectionnées jusqu’à parvenir aux techniques de réplication de l’ADN et de fabrication des protéines qui caractérisent depuis des milliards d’années tous les êtres vivants

Ce mécanisme universel constitue la preuve de l’origine commune de tous les organismes vivants

 

De l’ADN aux procaryotes

Cette cellule contient un ADN , outil qui lui permet de transmettre ses caractéristiques à sa descendance

Cette cellule est devenue une bactérie

 

Les procaryotes sont des bactéries primitives :

Ce sont des organismes monocellulaires

Ils ont colonisés tous les milieux , même les plus hostiles et ce sont les organismes les plus nombreux sur Terre

 

Les cellules procaryotes contiennent un compartiment unique :

Le cytoplasme

Il contient une molécule d’ADN circulaire appelé nucléoïde

Elles se répliquent par division cellulaire

En milieu propice les bactéries peuvent se multiplier à une allure vertigineuse :

La population de bactéries peut doubler toutes les 20 minutes !

 

Le procaryote le plus courant est Escherichia-coli

Cette bactérie compose environ 80 % de la flore intestinale humaine

La majorité des souches de E. coli sont inoffensives , seules quelques-unes sont pathogènes

Ces dernières peuvent être la cause d’intoxications alimentaires par la consommation de produits animaux mal cuits ou consommés crus

Les fruits et les légumes frais ayant été en contact avec ces souches peuvent aussi être à risque , d’où la nécessité de les laver avant consommation

 

eucaryotes

Ring of Life = Prokaryotic phylogenetic tree + Symbiogenetic origins of eukaryotes

Photo Wikipédia CC : Maulucioni

 

Dans leur évolution , ils vont se diviser en 2 groupes , les archées et les eubactéries , pour finalement devenir des eucaryotes

Les archéobactéries vont coloniser les milieux extrèmes car elles peuvent survivre avec très peu de ressources et sont adaptées aux fortes températures

Les eubactéries , proches des bactéries actuelles , sont adaptés à des températures plus clémentes et ont ainsi pu conquérir des milieux moins chauds

 

Les archées

Les archées , du grec ancien Archaea , signifiant originel , sont des microorganismes unicellulaires procaryotes , c’est-à-dire des êtres vivants constitués d’une cellule unique qui ne comprend ni noyau ni organites

 

Les Archaea possèdent en général un unique chromosome circulaire qui se trouve dans le cytoplasme

Un chromosome est constitué de molécules d’ADN et de protéines

C’est le support de l’information génétique qui sera transmis des cellules mères aux cellules filles

 

Les archées sont présentes dans les sources hydrothermales océaniques , les sources chaudes volcaniques et les lacs salés

On en a aussi découvert dans le sol , l’eau de mer , les marécages , la flore intestinale et même dans le nombril humain

Dans les océans , les archées font partie du plancton

C’est l’un des groupes d’organismes les plus abondants de la Terre

 

Les archées interviennent dans le cycle du carbone et de l’azote

Les archées méthanogènes de l’intestin humain et des ruminants participent à la digestion

 

Les bactéries

Les bactéries sont des cellules sans noyau ni organites

Il en existe environ 10 000 espèces connues à ce jour , mais l’estimation du nombre des espèces oscillerait entre 5 et 10 millions

 

Les bactéries sont présentes dans tous les types de biotopes

Elles ont une importance considérable dans les cycles biogéochimiques comme le cycle du carbone et la fixation de l’azote dans l’atmosphère

Chez l’homme , 1012 espèces de bactéries colonisent la peau , 1010 espèces de bactéries colonisent la bouche et 1014 espèces de bactéries colonisent l’intestin

Il y a dix fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines dans le corps humain

La plupart de ces bactéries sont inoffensives ou bénéfiques pour l’organisme

Il en existe cependant de nombreuses espèces pathogènes

 

Les bactéries participent , entre autres , au processus de traitement des eaux usées , dans la fabrication des yaourts ou du fromage et dans la production industrielle de nombreux composés chimiques

 

Il y a environ 40 millions de cellules bactériennes dans un gramme de sol et 1 million de cellules bactériennes dans un millilitre d’eau douce

On estime qu’il y aurait quatre à six quintillions , soit entre quatre et six mille milliards de milliards de milliards de bactéries dans le monde

 

En 2007 , un forage dans le pergélisol canadien a permis de mettre au jour une bactérie vieille d’environ 500 000 ans et toujours vivante

 

Les bactéries pathogènes causent des infections

Si certains pathogènes ne peuvent survivre en dehors de leur hôte , d’autres vont créer une infection en pénétrant dans une plaie , ou par consommation d’eau contaminée , ou vont infecter des individus affaiblis notamment en milieu hospitalier

 

En résumé , une bactérie à sa place est presque toujours utile , mais déplacée , elle est le plus souvent nuisible

Toutefois les bactéries pathogènes tentant d’envahir un hôte vont rencontrer de nombreux mécanismes de défense

 

Les bactéries pathogènes ne le sont pas seulement pour les hommes et les animaux mais également pour les plantes

C’est ainsi que les bactéries peuvent remplacer les pesticides pour combattre les parasites des plantes

 

Les cellules eucaryotes

Dans les procaryotes , pour protéger l’ADN et l’isoler du milieu ambiant , la cellule va placer le chromosome dans son cytoplasme

Dans les cellules eucaryotes , l’évolution va créer un noyau et y placer le chromosome

 

La différence entre les procaryotes et les eucaryotes , c’est donc que le matériel génétique des procaryotes est regroupé dans une zone physiquement non séparée du reste de la cellule , alors que pour les eucaryotes, celui-ci est contenu dans un organite , le noyau

Les eucaryotes sont ainsi devenus des organismes multicellulaires

Les cellules eucaryotes sont délimitées par une membrane pour les animaux ou par une paroi pour les végétaux

 

Il ne faut pas confondre les eucaryotes avec les virus qui sont des acaryotes

Les acaryotes sont des éléments , et non des cellules , qui ne possèdent ni noyaux ni cytoplasme et qui ne peuvent se reproduire qu’en parasitant une cellule hôte

 

Apparition de la vie sur la Terre

– 4.56 milliards d’années : Formation de la Terre

– 4.50 milliards d’années : L’eau liquide recouvre la surface de la Terre , la soupe

originelle est prête

– 4.30 milliards d’années : Le processus de la vie commence avec les acides aminés et les carbones organiques

– 4.00 milliards d’années : Premiers procaryotes

– 3.50 milliards d’années : Premières bactéries

 

Comme on le voit , il a suffi d’un milliard d’années pour passer de la soupe originelle à la vie multicellulaire …

Puis 2 milliards d’années supplémentaires pour l’explosion de la biodiversité

Puis encore 1.5 milliards d’années pour parvenir à l’homme d’aujourd’hui

 

L’espace , origine de la vie sur terre

Bien qu’il y ait encore de nombreuses questions sans réponses , on commence à entrevoir l’origine de la vie sur terre

 

La vie apparaît sur la terre il y a probablement environ 4.3 milliards d’années

La terre ayant récupéré l’eau des comètes venues se planter sur son sol aurait ensuite été ensemencée par des particules aptes à évoluer vers le vivant

Ces particules auraient aussi été déposées par des comètes

 

Les astrobiologistes de la NASA ont détecté des acides aminés sur des météorites et sur des comètes

De nombreux scientifiques pensent que les premiers acides aminés nous auraient été livrés par des météorites ou des comètes et auraient donc été à l’origine de la vie sur Terre , mais également sur d’autres planètes

 

Alors la vie doit aussi exister sur d’autres planètes , mais pas forcément comme sur la Terre

L’évolution qui a pu y avoir lieu , y est forcément conséquente des conditions physiques de ces planètes

Ce qui signifie qu’un petit bonhomme vert ou un saurien intelligent venus de l’espace sont tout à fait plausibles

Mais la vie peut prendre bien d’autres formes

 

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A propos DOUGLAS MOONSTONE

money is the human predator
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