Les conditions ncessaires l’apparition de la vie

Les conditions ncessaires l’apparition de la vie

?Les conditions necessaires a l’apparition de la vie Pour les scientifiques, l’apparition de la vie sur une planete resulte d’une propension naturelle de la matiere a s’organiser en structures de plus en plus complexes, lorsque certaines conditions favorables sont reunies. Ces conditions sont celles d’un equilibre, d’une zone temperee entre les extremes, entre le trop chaud et le trop froid, le trop massif et le trop leger, entre le trop lointain et le trop proche de l’etoile.

Il y a donc une zone orbitale propice a la vie autour de nombreuses etoiles, d’ou la probabilite tres elevee que la vie puisse exister sur de nombreuses autres planetes dans l’univers. Condition n°1: La masse de l’etoile Les etoiles geantes ont une longevite inferieure a 1 milliard d’annee. Elles meurent donc avant que des formes de vie intelligentes n’aient eu le temps de se developper. De meme, les etoiles de masse 10 fois inferieure au soleil ne parviennent pas a « s’allumer » (c’est a dire a demarrer le processus de fusion thermonucleaire qui fait la difference entre une etoile et une planete).

Les etoiles moyennes comme le Soleil sont donc les plus favorables. Condition n°2: La masse de la planete La masse de la planete determine

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la composition de l’atmosphere. La gravite selectionne les atomes retenus sur la planete, et ceux qui peuvent s’echapper vers l’espace. Si la planete est trop massive, elle retient integralement les gaz les plus legers comme l’hydrogene et l’helium, ce qui cree une atmosphere a base de methane ou d’ammoniac, comme sur Jupiter, Saturne, Uranus ou Neptune.

Si la planete n’est pas assez massive, elle laisse echapper l’hydrogene mais aussi les gaz plus lourds indispensables a la vie comme l’oxygene, ainsi que l’eau qui va s’evaporer dans l’espace. De telles planetes depourvues d’atmosphere sont exposee sans protection a la radioactivite solaire, aux ultra-violets, ainsi qu’au bombardement des meteorites. Dans le systeme solaire, Mercure est un exemple de ce type de planete. Mercure: trop petite Terre: OK Jupiter: trop grosse Condition n°3: La distance par rapport a l’etoile La distance par rapport a l’etoile determine la quantite recue de rayonnement solaire.

Elle conditionne donc: La temperature, qui determine la presence ou non d’eau liquide, indispensable pour le developpement de la vie. La lumiere disponible pour les vegetaux La quantite recue de rayonnements nocifs a la vie et a la stabilite de l’ADN (ultra-violets, rayons gamma) Si la Terre avait ete plus pres du Soleil de 4%, son sort aurait ete celui de Venus: une fournaise. Si elle avait ete plus eloignee de 1 ou 2%, sa destinee aurait ete celle de Mars, une planete glacee. La bande d’espace favorable a la vie autour d’une etoile est donc relativement etroite. Venus: trop chaud Terre: OK Mars: trop froid

Condition n°4: La composition de la planete Eau, oxygene, carbone, fer, font partie des elements indispensables a la vie telle que nous la connaissons sur Terre, c’est a dire basee sur la chimie du carbone et de l’eau. Mais il n’est pas exclu que des formes de vie differentes puissent se developper a partir d’autres elements chimiques, comme par exemple le silicium, ou le methane. La composition interne de la planete et de son noyau va egalement determiner la presence ou l’absence d’une magnetosphere, dont l’effet est de proteger la planete des rayonnements dangereux en provenance de l’espace et du soleil.

Sur Terre, la magnetosphere est generee par les mouvements du fer en fusion, au c? ur de notre planete. Condition n°5: Les lois physiques de la matiere et de l’univers Si les planetes et les etoiles peuvent exister, c’est d’abord grace aux lois physiques de notre univers, ainsi qu’au « bon dosage » de ses composants. Ainsi, notre monde n’existerait pas s’il n’y avait pas eu initialement un peu plus de matiere que d’antimatiere. L’univers que nous connaissons est en effet la matiere restante apres l’annihilation reciproque des masses de matiere et d’antimatiere, dans les premiers instants de l’univers.

De meme, si la vitesse d’expansion initiale de l’univers avait ete plus faible, la phase de nucleosynthese primordiale aurait dure plus longtemps. Si elle avait dure quelques millions d’annees au lieu de quelques minutes, notre univers serait aujourd’hui entierement constitue d’atomes lourds. Un univers de metal, stable et sterile. De maniere generale, les forces physiques fondamentales (gravitation, force electromagnetique, forces nucleaires electro-forte et electro- faible) et les constantes universelles (vitesse de la lumiere, constante de Planck, constante de gravitation… ) sont idealement regles pour permettre l’apparition de la vie.

Les scientifiques ont calcule que si l’on modifie un tant soit peu les valeurs de ces constantes, l’univers n’aurait pu permettre l’apparition de la vie. L’astrophysicien Trinh Xuan Thuan resume les choses ainsi: « L’univers a ete regle tres precisement pour l’emergence de la vie et de la conscience. Le reglage initial est d’une virtuosite epoustouflante: on pourrait le comparer a l’habilete d’un archer qui reussirait a planter sa fleche au milieu d’une cible carree de 1 centimetre de cote, eloignee de 15 milliards d’annees-lumiere »… L’apparition de la vie Le savant Formation des oceans Origine de la vie pparition de la vie evolution de la vie fonds marins du primaire fonds marins du secondaire bestiaire Le conteur Durant les 100 premiers millions d’annees de la vie de la terre s’est formee une atmosphere primitive. Sa composition resulte du volcanisme intense qui a permis le degazage, elle est tres riche en vapeur d’eau et dioxyde de carbone et depourvue d’oxygene. Grace aux pluies ininterrompues, l’atmosphere a ete debarrassee du dioxyde de carbone qui melange a l’eau a reagi avec les roches des premiers continents en extrayant le calcium pour donner du calcaire qui a forme des couches de sediments dans les oceans.

L’effet de serre a ainsi ete evite. L’eau de l’ocean primitif devait etre chargee d’acides captures par les pluies dans l’atmosphere mais peu a peu en reagissant avec les roches, les acides ont disparu laissant un milieu aquatique propice a la vie. Pendant des millions d’annees des series de reactions chimiques de plus en plus complexes ont prepare l’emergence de la vie. L’energie degagee par les volcans, les eclairs des orages, les rayonnements ultraviolets ont agi sur les composes de l’atmosphere qui ont donne des molecules simples qui se sont accumulees dans l’ocean formant la « soupe primitive » ou la vie est nee.

La constitution de ce melange de molecules organiques et minerales que fut la « soupe primitive » a ete la premiere etape vers la vie. Des composes moleculaires nouveaux se creerent puis se complexifierent a la suite de tres longues series d’evenements. On pense qu’avant l’apparition des vivants, l’ocean primitif fut peuple d’une multitude de « petits corps » doues de capacites chimiques particulieres qui prelevaient et incorporaient des molecules et de l’energie a leur substance ce qui leur permettait d’exister un certain temps avant de disparaitre.

C’est a environ 3. 8 milliards d’annees que remontent  les premieres traces d’etres vivants rudimentaires: des etres unicellulaires. C’etait probablement des bacteries qui avaient acquis l’autonomie vegetative (en degradant ou recyclant des molecules) et reproductrice (en se divisant). Dans un gisement australien datant de 1 milliard d’annees, on a pu observer une reproduction fossilisee: les differentes etapes de la division d’une cellule. Les premieres cellules se sont reproduites en se divisant en deux cellules filles pouvant a leur tour se diviser.

Le debut de l’evolution est marque par l’apparition,  dans des eaux tiedes et peu profondes, d’algues bleues microscopiques. Le jour, ces algues pour se nourrir, utilisent du dioxyde de carbone et rejettent du dioxygene; la nuit , elles piegent et agglutinent des grains mineraux, des particules de calcaires precipitent et forment des couches superposees: ces constructions calcaires sont appelees stromatolites. Le dioxygene degage dans la mer par les organismes va s’accumuler progressivement dans l’atmosphere contribuant a la formation de la couche d’ozone protectrice.

Vers 680 millions d’annees, l’evolution fait un bond important: des cellules isolees s’associent pour former des organismes pluricellulaires. Ces premiers vivants sans coquille ou squelette ont laisse peu de traces fossiles mais tres vite il se sont diversifies, ont evolue et foisonne, faisant de l’ocean une veritable source de vie. Premieres traces de vie consulter aussi: http://perso. club-internet. fr/favarelp/ au meme moment: la geologie C’est il y a pres de 4 milliards d’annees que la chimie de la vie se mit en place dans les oceans.

Les premieres formes de vie formees a la suite de l’evolution chimique datent d’au moins 3,6 milliards d’annees. Ces premiers organismes procaryotes devaient vivre en milieu tres chaud, pres des sources hydrothermales. De ces ancetres ont evolue deux populations differentes. La premiere, cantonnee dans ce type de milieu a donne les archaebacteries, la seconde s’est adaptee a des milieux moins hostiles et a donnee les Eubacteries. Ces etres vivants puisaient leur energie dans les molecules du milieu qui les entourait, notamment par des reactions de fermentations.

Certaines bacteries ont alors developpe des moyens de recuperer cette energie du rayonnement solaire, source inepuisable. C’est l’apparition de la photosynthese. Les cyanobacteries differencient ainsi la chlorophylle et mettent en place les photosystemes (PSI dont la source d’electrons est constituee par les mineraux et les molecules organiques, puis le photosysteme II qui permet de recuperer les electrons des molecules d’eau). A partir de ce moment, de tels organismes sont completement independant d’une source de nourriture dans le milieu (ce sont des autotrophes) et peuvent coloniser l’ensemble des oceans.

Ce sont meme les premiers fournisseurs de telles molecules pour tous les autres organismes qui ne font pas de photosynthese (les heterotrophes). Les premiers fossiles, des stromatolithes (formes par l’activite des cyanobacteries), ont ete trouves dans des roches de 3. 5 milliards d’annees. Cette reaction de photosynthese produit un dechet tres toxique pour les autres organismes : l’oxygene. Seules les cellules ayant developpees des antioxydants ont pu survivre (vitamine C et vitamine E que l’on utilise, pour cette propriete, dans les additifs alimentaires ou des enzymes comme la superoxyde dismutase et la catalase).

Cet oxygene a d’abord du etre fixe par les mineraux dissous comme le fer ce qui peut expliquer les depots stratifies de magnetite (formations de fer rubanees) formes entre 3,5 et 1,7 milliards d’annees. Puis la concentration d’oxygene a augmente dans le milieu. La plupart des organismes anaerobies ont alors ete decimes. Les bacteries sensibles vont se cantonner aux zones non colonisees par les bacteries photosynthetiques qui envahissent toutes les eaux peu profondes. D’autres vont developper la chaine respiratoire qui neutralise l’oxygene en formant de l’eau et devenir de plus en plus dependant des organismes autotrophes pour leur nourriture.

Alors que l’atmosphere s’enrichit en oxygene, elle s’appauvrit en CO2. Les stromatolithes fixent en effet le dioxyde de carbone atmospherique sous forme de calcaire. Dans l’atmosphere, l’oxygene subit l’action des rayonnements UV et se transforme en partie en ozone. Ainsi se forme peu a peu une couche d’ozone dont la particularite est de bloquer une grande partie des rayonnements nocifs du soleil. Le ciel pris a cette epoque le beau bleu qu’on lui connait. Par contre l’eau des oceans devait plutot etre verte en raison des cyanobacteries qui les habitaient.

Les organismes de l’epoque etaient tous des procaryotes. Certains procaryotes ont perdu leur paroi, grandi, et developpe des reseaux membranaires de plus en plus specialises. Ils ont ainsi forme les premiers organismes eucaryotes il y a environ 3 milliards d’annees. Puis ils se sont associes, combines avec d’autres procaryotes par endosymbiose il y a quelques 1,5 milliards d’annees. Ces etres vivants ne sont alors constitues que d’une seule cellule, comme les procaryotes, mais celle-ci est plus grosse et possede un noyau qui isole le materiel hereditaire.

Rapidement ces organismes, les protistes, se reunissent en colonies et peu a peu vont former les premiers metazoaires ou organismes pluricellulaires. Ce sont les Algues qui sont les pionniers dans ce domaine. L’evolution des coacervats a aboutit a la formation d’une cellule possedant toutes les proprietes necessaires a son independance, a sa vie. Cet ancetre commun a toutes les formes de vie actuelle devait ressembler fortement aux bacteries primitives que l’on connait actuellement. Peut-etre etait-il autotrophe, peut-etre etait-il heterotrophe, on ne sait pas.

Toujours est-il qu’avec cet ancetre commun debute vraiment l’evolution biologique. Les scientifiques, pour se retrouver dans la diversite des formes de vie, ont concu un classement, plus ou moins arbitraire. Ainsi ils distinguent actuellement cinq grandes divisions, ou regnes : les Moneres, qui regroupent l’ensemble des organismes procaryotes (les bacteries), c’est a dire constitues d’une cellule sans noyau. les Protistes, qui regroupent des organismes eucaryotes en majorite unicellulaires (et ne repondant pas aux criteres des autres regnes).

Leur(s) cellule(s) possede(nt) un noyau. les Mycetes, ou champignons, qui regroupent les organismes eucaryotes heterotrophes et possedant une paroi. les Vegetaux, qui regroupent les organismes eucaryotes autotrophes et possedant une paroi. les Animaux, qui regroupent les organismes eucaryotes heterotrophes et ne possedant pas une paroi. Si la separation entre Moneres et les autres regnes est tres simple (les cellules sont tres differentes), les limites qui existent entre protistes, mycetes, vegetaux et animaux restent beaucoup plus floues.

Les criteres decrits ici sont tres sommaires et ne refletent pas la totalite des caracteristiques propres a chaque regne ( il faudrait etudier les cycles de developpement, le mode de nutrition, les structures cellulaires… ). La sortie de l’eau au meme moment: la geologie Il y a 500 millions d’annees, les premiers vertebres font leur apparition. Ce sont des poissons sans machoires, ni nageoires paires, qui possedent une carapace osseuse externe (tel Astrapis, un heterostrace). Vers 430 millions d’annees, certaines algues vertes se sont adaptees a la vie terrestre en raison d’un retrait des oceans.

De ces Algues evoluent deux groupes de Vegetaux. Les Pteridophytes, qui apparaissent seulement 10 millions d’annees apres les algues, surement car ils ont developper la lignine, une substance rigide pouvant resister aux forces de la pesanteur. Avec ces plantes apparait le cormus. Des tissus se specialisent et forment les vaisseaux conducteurs. La vie haploide des Algues laisse place a un cycle de vie essentiellement diploide. Ce sont d’abord des Vegetaux composes d’une simple tige verte qui se dresse en direction de la lumiere et qui se fixe au sol au moyen de pseudo-racines, puis qui, vers 350 millions d’annees, s’ornent de feuilles.

C’est a cette epoque qu’apparait le deuxieme groupe, les Bryophytes (dont les Mousses sont les plus grandes representantes). au meme moment: la geologie Les arthropodes vont profiter de cette nouvelle source de nourriture, leur carapace abolissant leur dependance a l’element liquide en controlant les pertes en eau. Pour le probleme de la respiration aerienne, on observe d’abord l’invagination du systeme branchial a l’interieur de l’organisme (ce qui permet son maintien dans un parfait etat d’hydratation, meme sur la terre ferme).

A la fin du Silurien les insectes et les myriapodes privilegient le systeme des trachees, plus adapte a une vie uniquement aerienne. Puis des predateurs les suivent( les arthropodes) et un veritable reseau ecologique se cree. Seuls les bords des oceans et des autres etendues d’eau sont peuples. Les dechets de tout ces organismes, melanges aux particules minerales, forme le sol. A la fin du Cambrien, dans l’eau les premiers grands predateurs (les cephalopodes) s’attaquent aux autres especes (en particulier les trilobites). au meme moment: la geologie

A la fin de l’Ordovicien, a la suite d’une glaciation, pres d’un tiers des especes disparait (Brachiopodes, coraux). Au Silurien les Pteridophytes (ou Fougeres) peuvent s’installer et evoluer dans le nouveau sol, riche en elements nutritifs. Elles terminent la formation des racines et des feuilles. L’appareil vasculaire devient tres developpe. La feuille (ou fronde) portent les spores, on parle de feuille fertile. Les stomates font leur apparition et facilitent la regulation hydrique. On observe une tendance a la simplification du stade intermediaire dans la reproduction (individu qui porte les organes sexuels male ou femelle).

Insectes et Myriapodes colonisent l’ensemble des terres emerges recouvertes de vegetation. Pendant ce temps, les poissons evoluent tres vite avec l’apparition des gnathostomes, poissons a machoires. C’est une transformation partielle du squelette soutenant les branchies qui permet la formation de la machoire. On distingue rapidement trois grands groupes : les chondrichtyens et les osteichtyens ainsi que les acanthodiens (qui regressent a partir du Permien). Au Devonien s’individualisent a partir des chondrichtyens, les placodermes et elasmobranches (ancetres des requins), poissons cartilagineux.

Les osteichtyens (poissons osseux) donnent les actinopterygiens et sarcopterygiens. Les osteichtyens dominent rapidement en raison de leur vessie natatoire qui permet un deplacement vertical de l’animal sans intervention des nageoires. Chez les sarcopterygiens cette vessie natatoire se transforme en poumon. Ces poissons peuvent alors s’aventurer sur les plages. La grande radiation des vertebres voir aussi http://www. mnhn. fr/expo/lieuxMNHN/TextesFrancais/AccesLieux/Lapaleo. html A la fin du Permien, les continents se sont rassembles une seule masse continentale, la pangee.

Il y a reduction du nombre des marges continentales. Le centre de cet enorme continent s’est rapidement desseche formant de grandes zons desertiques. Les niches ecologiques ont donc ete reduites en grands nombres. Plus de 80% des especes marines perissent (tous les trilobites, les tetracorraliaires). Une grande partie des vertebres terrestres est decimes egalement. De plus une periode glaciaire se met en place. La majorite des fougeres disparaissent pour laisser place aux coniferes plus adaptes au froid. Chez les animaux, seuls les animaux homeothermes (ancetres des mammiferes et oiseaux) ne sont pas affectes.

Les arthropodes geants disparaissent. Apres cette crise permienne, c’est une epoque de grande diversification. Les reptiles se diversifient en dinosauriens, reptiles mammaliens en plus des groupes actuels (squamates, chelonien, crocodiliens). au meme moment: la geologie La pangee se separe en deux grands continents, Laurasie et Gondwana. Les therapsides, issus des reptiles mammaliens (ou synaspides) evoluent rapidement en mammiferes des le Trias. Parmi les dinosauriens, un groupe, les ornithoschiens donnent au cours du Cretace, les oiseaux.

A la fin du Cretace, il y a 65 millions d’annees, une catastrophe naturelle, provoquee par une meteorite et/ou un fort volcanisme, provoque la disparition brutale de nombreux embranchements, comme les dinosaures mais aussi les ammonites. Suite a cette crise, les mammiferes, ayant peu evolues depuis leur apparition, se diversifient rapidement avec la formation des marsupiaux et placentaires. Dans « le Singe, l’Afrique et l’Homme » en 1983 , a partir d’un fossile retrouve aux Etats-Unis nomme Purgatorius unio, Yves Coppens represente un mammifere de la taille d’un rat ,. On n’a retrouve que ses mandibules et quelques dents.

On pense qu’il se nourrissait de fleurs et de fruits, ses incisives n’en font pas communement ce qu’on pourrait aeler un de nos ancetre.. La datation est imprecise mais elle date de la fin du cretace donc 65 a 70 Ma. On trouve egalement une dent en 1965 aux Etats-Unis, dans des sediments du Cretace terminal du Montana dans un site surnomme par les paleontologues Purgatory Hill, dont le proprietaire a ete denomme: purgatorius Ceratops, cette decouverte est assez discutee, tant au niveau de sa classification parmi les primates que de sa frequentation de qulques dinosaures.

N’etant pas specialiste je ne sais si purgatorius unio et purhatorius ceratops sont un seul et meme fossile. Mais il est certain que des restes mandibulaires ne permettent pas d’avoir a certitude scientifique qu ‘il s’agisse de primate, « Nous ne qualifions donc de Primates que les decouvertes qui ont une bulle auditive osseuse et dont l’artere du promontoire est entouree du rocher (petreux) et y chemine. Du fait que ne furent jusqu’a present pas decouvertes de parties craniennes caracteristiques du Purgatorius ceratops, son appartenance aux Primates demeure encore ncertaine »http://joachimj. club. fr/mada105. htm « Les plus anciens restes geologiques incontestes de Primates sont issus du Tertiaire le plus ancien (Paleocene) d’Amerique du Nord et d’Europe. Il s’agit de Primates de diverses lignees de developpement qui nous montrent qu’un riche deploiement de cet ordre de Mammiferes eut bien deja lieu au Paleocene — il y a donc exactement cinquante a soixante millions d’annees »http://joachimj. club. fr/mada105. htm Le groupe des primates apparait donc a cette epoque.

Marsupiaux et placentaires cohabitaient mais la separation de l’australie avec le reste des continents modifie les reseaux ecologiques. Les marsupiaux dominent les autres mammiferes tandis que dans les autres continents ce sont les placentaires qui supplantent les marsupiaux. le plus vieux primate connu: Eosimias Sinensis (Changai Chine 1999) date a -45Ma/-42 Millions d’Annees au meme moment: la geologie Au quaternaire les primates donnent naissance a la lignee humaine.

En Afrique, suite a l’ouverture d’un rift (encore en ouverture actuellement) certains primates, proches des orang-outans, sont isoles. les uns cote forets tropicales, les autres cote savane aride. Pour survivre, ces derniers deviennent bipedes. Ce sont les australopitheques. Il y a 2 millions d’annees, les homo habilis fabriquent les premiers outils tailles. Et il y a seulement 50 000 ans Homo sapiens (l’homme moderne) apparait et developpe les sepultures et l’art. Il se sedentarise vers -9000 et devient agriculteur il y a 6000 ans a peine.