Comment la vie a commencé ? Alexandre Meinesz, Belin 2008

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Grotte Chauvet – 32,000 an.

Premier témoignages réels de connaissances acquises :

Les pierres taillées : 2.5-2.6 millions d’années, les premiers foyers (-790,000 ans mais présence régulière après -400,000 an seulement), premier rites funéraires ( – 100,000 ans), premières peintures pariétales (-32,000 ans).

Depuis 1953 nous savons que que sans ADN, molécule constituée d’un chaine de nucleotides, il n’y a pas de vie. Cette molécule est le support de l’information génétique et l’un des principaux composants des chromosomes. L’ADN représenterait la première forme du vivant.

Pas de création d’ADN a partir d’une soupe d’ingrédients moléculaires pré-biotiques. Au mieux on obtient des acides aminés, molécules organiques sélémentaires formant les protéines fabriquées normalement selon les instructions codées dans l’ADN. Pas d’explication pour la formation initiale de l’ADN, aucun processus connu ne donne des molécules capables de se reproduire. Pas d’explication pour la formation de membrane cellulaire, laissant entrer et sortir certaines molécules seulement.

Les premières graines de vie se sont constitué par additions, associations ou mise en reseau de molécules simples.

Les plus anciennes traces de vie fossilisés sont datées entre 3.5 et 3.4 milliards d’années – des stromatolithes (calcaire piégés entre les filaments de bactéries).

Pour oxygéner l’eau des océans au point créer de gigantesque dépôt de fer, entre 2.5 et 2.3 milliard d’années, il a fallut un plancton de bactéries végétales dense et planétaire.

Les traces de vie de 3.2 a 3.5 milliard montrent que les bactéries ancestrales étaient déjà très diversifiés (photosynthétique, produisant du méthane, d’autres se développant sur les sources de souffre…) : il est difficile de concevoir qu’elles aient pu avoir un ancêtre commun formés sur terre (la terre s’est formée il y  a 4.56 milliard d’année, les conditions pour la vie apparaissent seulement a 3.9 milliards d’années : il y avait de l’eau mais pas d’oxygène…). Toutes les formes datées de 3.5 a 3.2 milliards d’années plaident pour un ancêtre commun bien plus ancien que l’origine de la terre.

Les bactéries, la plus petite structure de vie connue, n’ont pas d’ancêtre identifié.

La météorite martienne : les compositions d’atomes et de leurs isotopes entre la météorite et les relevés martiens de Viking en 76 sont identiques. La météorite vient bien de Mars. Elle est datée de 4.5 milliard d’année – un des plus vieux caillou du système solaire – et éjectée il y a 3.9M d’année. De l’eau semble avoir coulé sur la pierre et des dépôts vaseux se sont solidifiés : preuve que Mars était humide et chaude. Le temps passé dans l’espace laisse des traces mesurables : les rayons cosmiques modifient les parties externes de la météorite – cela permet de mesurer le séjour dans l’espace. De minuscules aimants – des magnétites – ont été trouvé sur la pierre. Elles existent en grand nombre dans certaines cellules animales et jouent un rôle dans l’orientation. Elles sont alors  en forme de collier de perles, régulières et faites de cristaux très pure.  Les mêmes furent trouvees sur la météorite, preuve d’existence de la vie sur Mars (et les bactéries vivent avec de l’oxygène – il y en avait donc il y a 3.9 milliard d’années sur Mars).

Quand au voyage interplanétaire, en 2000 on a découvert des bactéries piégés dans des dépôts de sel pendant 250 million d’année et qui se sont développés dès leur sortie du sel…

Pas d’origine de ‘ADN connu  mais des études suggèrent que les structures moléculaires en 3 D de toutes les molécules du vivant se sont initialement formés dans l’espace. Les radiations cosmiques agissent de façon disproportionné sur la géométrie moléculaire et explique la présence de forme orientées à gauche dans les molécules organiques les plus communes sur terre.

Pasteur nomma « microbes » du grec bios – la vie- et mikros – courte-.

Il y a plus d’un million de bactéries naturelles (ne provenant pas de pollution) dans une seule goutte d’eau.

Les premiers organismes qui purent se développer sur terre en abondance étaient des bactéries capables de vivre dans les environnements chauds provenant du cœur de notre planète (sources chaudes) et autres milieux extrêmes. Ces bactéries assimilaient des matières minérales par réaction chimique – sans aide de la lumière – dans des liquides et gaz sans oxygène : les chimio-bactéries. On en trouve jusqu’à 10km sous terre au cœur des roches chaudes. Ces bactéries sont tellement nombreuses qu’elle forme un ensemble appelé Slime. Le volume estime de ces bactéries couvrirait les terres émergées de la planète sur 1.5m. C’est supérieur a la faune et la flore réunies.

Très tôt entre 3.5 et 2.5milliard d’année sont apparues d’autres bactéries ayant des pigments leur permettant de capter et transformer l’énergie lumineuse : la chlorophile qui permet de transforme le minérale en matière organique (lipides, sucre, protéine). La réaction de photosynthèse dégage de l’oxygène qui se dissout dans l’eau. Ces bactéries végétales ont laisse les plus anciens fossiles connues (les stromatolithes).

Un troisième type est apparus ensuite : les bactéries champignons qui se sont spécialisées dans la digestion des matières organiques que l’ensemble des bactéries commençaient a produire en masse. Elles absorbent la matière organique par simple contact : elles se collent a la matière organique et leurs sucs digestifs circulent dans les deux sens. Pour améliorer le rendement il suffit d’augmenter la surface de contact : par étalement d’abord et englobement de la matière a consommer. Grace a l’englobement, la matière organique se retrouve a l’intérieur de la cellule. Ce retrouve aussi consommée des bactérie vivantes qui peuvent alors servir a l’endosynbiose. L’échange d’ ADN rend la cellule plus « intelligente » et apporte des propriétés utiles a la survie – par exemple la bactérie ingérée fourni – de l’intérieur- l’oxygène permettant a la bactérie mangeuse d’évoluer dans des milieux peu oxygèné– accès a plus de nourriture, colonisation de nouveau espace etc.

Il y a avait déjà des bactéries dispersées sur toute la planète il y a 3.5 milliard d’année.

Pas de reproduction sexuée chez les bactéries : les gènes sont équitablement dupliqués et partages. Pas de croisement, pas d’hybridation : c’est un désavantage évolutif néanmoins compensé par la vitesse de dédoublement. En une heures, plusieurs divisions donnent plusieurs générations de bactéries. Or a chaque division, de petites erreurs peuvent apparaître : ce sont des mutations, souvent létales elle peuvent se révéler bénéfiques. 

En outre les bactéries peuvent se transmettre des gènes par l’intermédiaire de virus. L’environnement conserve les changements positifs et avantageux (ou plutôt élimine ceux qui ne le sont pas).

Le limace vampire Elysia résiste au période de disette de façon étonnante : en avalant le suc des caulerpes (algues) elle ingère les plastes de l’algues. Ces plastes sont des organites contenant la chlorophylle. Ces organites utilisent le soleil, le gaz carbonique et l’eau pour constituer des réserves de sucre tout en dégageant de l’oxygène. Les plantes vont servir de batteries solaires à la limace pour résister a la disette. Elle peut ainsi survivre sans manger pendant 1 mois.

C’est une endosymbiose : au lieu de cohabiter, la limace a sélectionne une partie de la plante et l’utilise. L’un des deux partenaires vit a l’intérieur de l’autre – c’est une version élaborée de la symbiose classique.

L’ensemble des bactéries se caractérise par des cellules très simples. Il n’y a pas d’organites. Dans la majorité des cas, il n’y a qu’un brin d’ADN au centre de la cellule. Ce sont des procaryotes : cellules qui précèdent celles qui ont un noyau (les eucaryote – de eu – vrai – et caryote – noyau. La cellule eucaryote contient autre chose qu’un noyau : ce sont les organites présent es dans le cytoplasme et qui ont des fonctions précises comme celle de batterie solaire (pour la limace Elysia) ou celle de respirateur (appelées mitochondrie)

Hypothèse : une chimio bactérie (mangeant de la pierre et donnant des matière organique) avec une bactérie champignon (mangeant de la matière organique et rejetant par exemple de l’hydrogène utile a la précédente) : chacune vivant des déchets de l’autre. Certaines bactéries végétales domestiquées sont devenus les plastes (contenant de la chlorophylle) et les cellules hôtes ont changes de statut : d’animaux végétariens ils sont transforme en prototypes de cellules végétales – touts les végétaux sont à l’origine des animaux végétariens.

Les plastes et autres organites se dupliquent à l’identique de sorte que la descendance de la cellule hôte en hérite toujours. Si on les supprime expérimentalement, la cellule n’arrive pas a les synthétiser. Elles proviennent bien d’un endosynbiose.

A des époques variables, des cellules animales ont ingéré des cellules végétales qui se sont trouvées domestiquées. Parmi celles-ci, ils y avaient certainement des bacteries mobiles et rubanées, devenues des propulseurs (cils, flagelles).

Certaine endosynbiose ont donne des lignées mi-végétale (chlorophylle comme source d’énergie) mi animal (se nourrissant en ingérant de la matière organique). Il est impossible de donner une définition précise de la faune et de la flore – mots créer il y a des milliers d’année pour distinguer l’animal du végétal. Cette distinction rustique ne convient pas a la diversité des systèmes vivants au sein des eucaryotes.

Flore et faune ne sont pas nées de modifications individuelle mais d’additions successives : union amicales ou forcées ont donnes des ensembles avantageux.