Introduction : les origines de la vie (Marieb ch.1A)

cette brève histoire de la biologie nous est parue essentielle : elle éclairera vos réflexions sur la lente mise en place des structures et des fonctions qui nous paraissent à présent évidentes, mais qui n'ont que progressivement trouvé leur utilité et leur place ...
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Les ORIGINES DE LA VIE

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Le monde connu (au niveau astronomique) a environ 14 milliards d’années. C’est le temps qui s’est écoulé depuis le « Big Bang ». Notre soleil s’est formé il y a 6.5 milliards. C’est une étoile banale d’une galaxie ordinaire (la « Voie lactée« ) qui contient plus de 234 milliards de soleils, autour d’un « trou noir » central qui attire ces soleils et les maintient en spirale, tournant autour de lui.

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Planètes de notre système solaire : Mercure, Vénus, la Terre et Mars : planètes telluriques plus un anneau d’astéroïdes. Les autres, plus éloignées, sont de grosses planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Neptune, Uranus …) et bien d’autres objets plus lointains …

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Le noyau de la Terre (essentiellement composé de fer et de silicates) contient des matériaux radioactifs qui dégageant de la chaleur (cf. volcans) et qui fait énorme dynamo au centre de la terre, ce qui génère champ magnétique qui nous protège des particules solaires de haute énergie (cf. les aurores boréales). Au dessus du noyau, il y a la croute terrestre (à peine moins épaisse que la coquille d’un œuf), avec la végétation et les animaux (dont l’homme : dernier avatar de cette lignée !). Ci-dessous, le « Pangée » continent unique qui s’est progressivement séparé …

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La terre est couverte d’eau sur 2/3 surface : l’eau est arrivée avec comètes (blocs de glace). Il n’y avait au début qu’un continent unique (la « pangée »), continent qui va progressivement se séparer (cf. dérive des continents) et il y a moins d’un 1 milliard d’années, sous la surface de l’eau, certaines substances chimiques vont inter-réagir (à la surface de la terre, pas de vie possible car bombardement de rayons ultra violets solaire, à cette époque, pas de couche d’ozone) rencontre de molécules simples – hydrogène, carbone, oxygène et azote = les 4 molécules de base de la vie. Tous les organismes vivants en sont composés et vont s’arranger entre elles (H20, CH4, NH3 … etc.).

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Cette chimie organique va créer de longs molécules qui s’organiseront en structures autonomes avec les « propriétés du vivant » : elles vont s’auto-organiser, grandir et se multiplier, d’abord par scissiparité (division d’une cellule mère en deux cellule filles), puis par échange d’information génétique : c’est apparition de la sexualité.

NB. cette façon de se reproduire qui n’est pas vraiment rentable (2 parents pour 1 enfant), mais qui permet de créer un être complètement différent de ses parents (par brassage des gènes) et qui s’adaptera bien mieux aux futurs changements de l’environnement.

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La vie est une symbiose minérale, animale et végétale et tout s’est mis en place petit à petit … en fonction du « hasard et de la nécessité » (pr. Monod, prix Nobel).

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Cellules primitives :

1. les procariotes qui ont un noyau et des organites diffus (NB. la spiruline est un procariote).

2. les eucariotes apparus après sont plus sophistiqués avec la présence d’un noyau et de structures chargées de fabriquer de l’énergie : les mitochondries (chargées de prendre le sucre et de le transformer en énergie en présence d’oxygène, cf. cycle de Krebs). Ce sont des petites bactéries indépendantes que les eucariotes ont capté et qu’elles font travailler pour elles la preuve de cette symbiose, c’est qu’elles ont une ADN mitochondrial qui provient de la mère car le spermatozoïde n’a pas de mitochondrie (très intéressant pour évaluer les migrations historiques, car permet de voir le nombre de femmes qui faisait partie de la migration !)

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Il y a en outre une spécialisation en 2 lignées des eucariotes : les lignées végétale et animale qui croissent de façon parallèle, véritable symbiose animal/végétal exemple avec le milieu de base = plancton (recyclage permanent entre animal et végétal). Animaux et végétaux ont ainsi des ancêtres communs : les premiers procariotes. C’est pour cela que nous utilisons mêmes sucres, vitamines, oligoéléments, etc… on peut utiliser plantes comme médicaments, car ce sont nos cousins qui synthétisent des molécules actives qui nous sont adaptées.

 

Quelle est la différence entre les deux ? 

1/ Le végétal, de structure 2D = que des surfaces, fonctionne sur la photosynthèse : capacité d’utiliser les rayons de soleil à travers la chlorophylle pour produire des sucres. Oligo-élément central de la chlorophylle, le magnésium qui absorbe le gaz carbonique. Le monde végétal fonctionne sur la dynamique de la photosynthèse et relâche un sous-produit qui est l’oxygène. NB. La Molécule d’hémoglobine (qui ressemble à une double molécule de chlorophylle, avec le fer comme oligo-élément central) a aussi la capacité de capter oxygène et gaz carbonique.

 

2/ L’animal a une reproduction sexuée stricte, alors que végétal a gardé l’option de bouturage (scissiparité). L’animal a perdu cette possibilité.

 

3/ Les animaux ont des organes internes (structure 3D). En comparaison de l’animal avec le végétal, notre abdomen est seulement un bac avec eau + humus et nos villosités intestinales sont des sortes de racines qui y plongent ! C’est Charles DARWIN (1809 – 1892), dans son ouvrage « L’origine des espèces », paru en 1859, qui a codifié ses observations sur les mécanismes de l’évolution de la vie sur terre.

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Plus on creuse, plus on remonte dans le temps !

 

L’ERE PRIMAIRE (400 à 225 millions d’années) :

 

Les algues relâchent de l’oxygène, donc le taux de gaz carbonique diminue = moins d’effet de serre : la terre se refroidit et l’oxygène monte en altitude et se transforme en ozone (carapace protectrice contre les UV). La vie est alors capable de monter depuis les océans et apparait sur terre.

Les premières algues flottent et s’approchent du rivage : plantes primitives (fougères, algues, champignons, mousses, prèles, lycopodes, lichens (symbiose algue/champignon). La terre encore chaude pendant l’ère primaire avec beaucoup de végétation (prèles et fougères de plus de 10m de haut).

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Trilobite   Trilobite (fossile)

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Apparition des poissons avec des nageoires qui leur permettent d’avancer dans l’eau, puis de poissons avec pattes qui peuvent marcher sur terre (le coelacanthe aux iles Comores sorte de fossile vivant !). Ces animaux primitifs vont s’adapter à vie terrestre : batraciens 

 

Mais ces végétaux et animaux dépendent de l’eau pour leur reproduction (spores : plantes sans fleurs) ex.: fougères avec spores (petites boules noires) qui tombent dans l’eau pour se reproduire – animaux aussi ne peuvent se développer hors de l’eau (ex. têtards).

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ERE SECONDAIRE (225 à 65 millions d’années) 

Découverte extraordinaire : graine chez les végétaux et oeuf chez les animaux : capacité de la nature de se libérer de la présence de l’eau pour se reproduire

  1. plantes : conifères (ginkgos, pins, sapins, thuyas, genévriers, séquoias : jusqu’à 100-150 mètres de haut), 
  2. animaux : grands lézards (dinosaures : cf. le film Jurassic Parc » !).blank

ERE TERTIAIRE (65 à 2 millions d’années) :

Il y a 65 millions d’années un gros astéroïde a frappé la terre (Yucatan au Mexique ?) – pulvérisation de milliers de tonnes de débris = « hiver nucléaire » : la température est tombée de 15-20 degrés pendant un siècle : peu de soleil, tous les grands animaux sont morts.

NB. quand on creuse la terre (carottage) on remonte le temps et on lit l’histoire. Vers moins 65 millions d’années, on trouve une ligne noire avec de l’Ytrium, métal qui se trouve seulement sur astéroïdes, mais la vie a survécu de façon différente : le gigantisme a disparu car plus fragile.

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Découverte extraordinaire : la sexualité 

La vie va abandonner l’oeuf pour une forme de développement de l’embryon beaucoup plus sophistiquée =  protection de l’embryon (ex. base de la fleur) + stratégies pour porter le pollen d’une espèce à l’autre (ex.: nectar qui fait venir les insectes, fruits mangés par animaux pour répandre graines) = grande époque des fleurs (aujourd’hui ¾ du monde végétal).

La double fécondation : normalement l’oeuf ou la graine se développent sans fécondation  = gaspillage biologique ! A partir des plantes à fleurs, un grain de pollen va féconder embryon, un autre va féconder le placenta. Même chose chez l’animal chez qui le placenta ne se développera que si la fécondation a eu lieu, ex. : l’humain produit un oeuf chaque mois, mais un placenta seulement en cas de fécondation.

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Extinctions

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Les plantes à fleurs : 4 grandes lignées végétales :

1. Les monocotylédones (feuilles à nervures parallèles, fleurs de formule « 3 », ex.: tulipes 6 pétales), représentent l’essentiel des plantes alimentaires : gingembre, ail, poireaux, blé, mais, etc… mais peu d’arbres dragonniers, palmiers, yuccas.

2. Les apétales (se reproduisent avec fleurs sans pétales : les chatons), ce sont les arbres feuillus : bouleaux, ormes, châtaigniers, chênes …

3. Les dialypétales (fleurs ont pétales libres non soudées) ex.: la famille des crucifères (cresson, raifort, le radis … formule « 4 »), les renonculacées … 

4. Les gamopétales (fleurs à pétales soudés) sont les plus sophistiqués (fleurs de formule « 5 ») : labiées (lavande, thym …), composées (arnica, artichaut …), etc…

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NB. Les plantes se développent dans des biotopes extrêmes et s’organisent contre ces contraintes en spécialisant leurs structures. Elles vont être médicinales pour un être humain qui a perdu ces capacités : faire bon diagnostic des régulations qu’on a perdu, après il est facile de trouver le bon remède !

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Chez les mammifères (animaux à mamelles) on observe 2 lignées : placentaires et marsupiaux (embryon se développe dans une poche accroché à la mamelle, moins protégé que dans l’utérus des placentaires) confrontés aux marsupiaux les placentaires les ont fait disparaitre partout, sauf à Madagascar et en Australie (isolats génétiques). NB. il existe des chats et des chiens marsupial et placentaire !

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Les hommes se sont développés en plusieurs lignées, dont certaines ont cohabité. Notre espèce (Homo sapiens) est à présent la seule race d’hominidés issue du métissage de certaines d’entre elles.

 

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L’histoire de larges groupes humains commence à partir d’il y a vingt mille ans environ, avec l’agriculture et les premières grandes civilisations humaines (chinoises, indiennes et mésopotamiennes), puis vint l’âge de bronze. Environ à 3 000 ans avant Jésus-Christ, on observe l’apparition de l’écriture. Ecriture phonétique (notre écriture) et l’écriture par l’idéogramme (écriture chinoise par exemple). L’idéogramme décrit un fait, non pas un son et peut donc être lu dans différentes langues.

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Rapidement, on a spécifié les rôles au sein des groupes humains : la maladie était vue comme une malédiction divine ! L’être malade n’avait pas respecté la nature : ce fut le rôle du chaman = prêtre + médecin. Celui-ci était un personnage important au côté du chef, il organisait les cérémonies aux dieux, cherchait les plantes médicinales  …), puis ces rôles se sont séparés, les pharmaciens sont apparus, puis les différents médecins et les spécifications …

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Avez-vous déjà réfléchi au fait que vous étiez le fruit de centaines de millions d’années de sélection naturelle ? Si vous êtes là, en train de me lire, c’est que tous vos ancêtres, sur des milliers et des milliers de générations, ont réussi à survivre, avoir au moins un enfant, qui lui-même a survécu jusqu’à l’âge adulte pour avoir un enfant à son tour, et ainsi de suite jusqu’à vous.

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Vos ancêtres ont tous réussi à survivre à toutes les catastrophes, toutes les maladies, toutes les guerres, et ce sur 84 000 générations depuis le premier hominidé ! C’est dire si vous pouvez être fier d’eux, et de vous. Vous avez été sélectionné parmi des milliards par le processus de « sélection naturelle » qui élimine les individus insuffisamment adaptés à leur environnement au profit d’une toute petite élite, constituée des plus résistants – dont vous faites partie. C’est une performance car la plupart des espèces vivantes ne peuvent pas en dire autant : 99,99 % des espèces apparues sur Terre depuis l’origine ont disparu (et la plupart avaient déjà disparu avant même l’apparition de l’homme).

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Mais pour que l’aventure puisse continuer, encore faut-il ne pas jeter aux orties les modes alimentaires, les remèdes naturels, les habitudes de vie qui ont fait le succès de vos ancêtres. Dès que vous décidez d’absorber un aliment ou un liquide nouveau, qu’ils ne consommaient pas, vous prenez potentiellement un risque : Coca-Cola, Nutella, Corn Flakes, Red Bull, chips, pour ne citer qu’eux … !

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