Origine de la vie : Environnement terrestre précoce

En conséquence, la terre était très chaude, évaporant l’eau liquide dans l’atmosphère. Cependant, lorsque la terre s’est refroidie, la vapeur d’eau piégée par la gravité s’est condensée, est tombée sous forme de pluie et n’a pas bouilli mais est restée retenue dans des bassins qui sont devenus des lacs et des océans. On pensait également que l’activité tectonique était à l’origine de nombreuses éruptions volcaniques à cette époque. Grâce aux volcans actuels, nous savons que lorsqu’ils entrent en éruption, ils libèrent du dioxyde de carbone, de l’azote et une multitude de gaz non oxygénés. En outre, en l’absence d’atmosphère protectrice, la Terre était constamment bombardée de météorites et d’autres débris spatiaux encore en circulation depuis le big bang. Grâce aux recherches astronomiques actuelles, nous savons que les météorites peuvent transporter de la glace et d’autres composés, y compris des composés à base de carbone. Les chercheurs pensent donc que l’atmosphère de la Terre primitive était composée de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, d’hydrogène, d’azote, d’ammoniac et de méthane. Notez qu’il n’y avait pas d’oxygène dans l’atmosphère de la Terre primitive !

Les météorologues soupçonnent que la foudre, les pluies torrentielles et le rayonnement ultraviolet se sont combinés à l’intense activité volcanique et au bombardement constant de météorites pour faire de la Terre primitive un environnement intéressant mais inhospitalier.

Synthèse Miller-Urey

Deux scientifiques américains, Stanley Miller et Harold Urey, ont conçu une expérience pour simuler les conditions de la Terre primitive et observer la formation de la vie. Ils ont combiné du méthane, de l’eau, de l’ammoniac et de l’hydrogène dans un récipient aux concentrations approximatives supposées avoir existé sur la Terre primitive. Pour simuler la foudre, ils ont ajouté une étincelle électrique. Quelques jours plus tard, ils ont examiné la « soupe » qui s’était formée et ont découvert la présence de plusieurs acides aminés simples ! Bien que ce plan expérimental ne représente probablement pas fidèlement le pourcentage de combinaisons gazeuses de la Terre primitive, d’autres travaux du Dr Miller et d’autres chercheurs, utilisant différentes combinaisons, ont tous produit des composés organiques. En 1995, Miller a produit de l’uracile et de la cytosine, deux des bases azotées présentes dans l’ADN et l’ARN. Cependant, à ce jour, aucun être vivant n’a été créé en laboratoire à partir d’éléments non vivants. Il est intéressant de noter que des recherches continues sur les météorites ont permis d’identifier, aussi récemment qu’en 1969, qu’elles contiennent les cinq bases azotées. Cela présente l’hypothèse que peut-être les ingrédients nécessaires à la vie ont été apportés de l’espace!

Wegener : Tectonique des plaques et dérive des continents

En regardant une carte du monde moderne, il est facile de voir comment le littoral de la partie ouest de l’Afrique semble correspondre au littoral est de l’Amérique du Sud. Alors que les compétences cartographiques et la connaissance des frontières du continent augmentaient grâce aux explorations nautiques, en 1912, le météorologue allemand Alfred Wegener a proposé une hypothèse de déplacement de la Terre. Selon lui, les masses continentales existantes sont en fait en mouvement et ont probablement commencé comme une seule grande masse continentale. Sa théorie de la dérive des continents a fait apparaître les masses continentales de la Terre comme des îles géantes flottantes qui s’éloignent parfois, et s’écrasent parfois les unes contre les autres sous l’effet de forces qu’il ne pouvait pas décrire. Bien que l’anomalie Afrique-Amérique du Sud ait été notée, sa théorie n’a pas obtenu beaucoup de soutien de son vivant.

Avec les récents progrès de la géologie, nous savons maintenant que toutes les caractéristiques de surface ? terre et eau ? flottent en fait sur le manteau visqueux de la Terre, qui soutient la croûte mobile et la couche externe de la Terre. La croûte solide, ou plaque, que nous habitons est l’un des nombreux morceaux de forme irrégulière et de taille variable qui se déplacent dans des directions spécifiques. L’idée que ces grandes plaques continentales sont en mouvement constant créé par le chauffage géothermique, la convection et le mouvement s’appelle la tectonique des plaques.

La tectonique des plaques explique comment les grandes masses terrestres se séparent et entrent également en collision les unes avec les autres. Ce mouvement constant de la Terre, souvent mesuré en centimètres par an, est responsable des tremblements de terre, des volcans, de l’étalement des fonds marins et de la dérive des continents.

Apparemment, Wegener avait raison ; les premières formes terrestres isolées se sont probablement réunies pour créer une seule masse continentale, ou supercontinent appelé Pangée, il y a environ 250 millions d’années, à la fin de l’ère paléozoïque. Notez dans l’illustration Pangée la forme proposée pour le supercontinent.

Pangée.

La vie qui avait évolué sur les masses terrestres séparées devait maintenant entrer en compétition avec d’autres formes de vie provenant des autres masses terrestres isolées, alors que ces masses terrestres fusionnaient en une seule. La concurrence pour l’espace, la nourriture et les abris ainsi que l’augmentation de la prédation ont créé des pressions supplémentaires de sélection naturelle. Les archives fossiles indiquent des extinctions massives et un changement majeur dans la diversité génétique à cette époque.

Un deuxième événement cataclysmique affectant également la diversité biologique s’est produit il y a environ 200 millions d’années au cours de l’ère mésozoïque. À cette époque, la Pangée a commencé à se séparer, et les formes terrestres isolées sont redevenues leur propre laboratoire évolutif isolé et unique. Les masses terrestres qui se séparaient sont devenues isolées les unes des autres sur le plan de la reproduction.

Extinction et diversité génétique

L’extinction semble être un phénomène naturel et, comme la sélection naturelle, favorise la reproduction de certaines espèces au détriment d’espèces moins adaptées. L’extinction est la perte de tous les membres d’une espèce donnée et de leur complément génétique, pour ne jamais être récupérés. Les preuves fossiles indiquent qu’après une extinction massive telle que celle du Permien, lors de la formation de la Pangée, puis à la fin du Crétacé, lorsque les dinosaures régnaient sur le monde, une période de croissance et de variation génétique a suivi. Apparemment, les extinctions ont ouvert les territoires marginaux à la colonisation par les espèces restantes. Les mammifères constituent l’étude classique sur ce point, car on sait qu’ils ont existé pendant 50 à 100 millions d’années dans les territoires habités par les dinosaures avant l’extinction de ces derniers. Après la disparition des dinosaures, les fossiles de mammifères indiquent une quantité considérable de spéciation et une croissance des effectifs globaux, toutes deux probablement associées à l’acquisition de nouveaux territoires et à la perte des dinosaures en tant que concurrents et prédateurs.

Radiation adaptative

La diversité génétique rapide qui suit une extinction, une division de la masse continentale ou un autre événement cataclysmique peut être due à une radiation adaptative, également connue sous le nom d’évolution divergente.

On l’appelle radiation parce que les descendants génétiquement divergents semblent rayonner à partir d’un point central, un peu comme les rayons du soleil. Au cours de l’évolution div-ergente, les descendants adoptent une variété de caractéristiques qui leur permettent d’occuper des niches tout aussi diverses.

L’exemple classique de rayonnement adaptatif est l’étude réalisée par Darwin alors qu’il observait 13 espèces différentes de pinsons au cours de son célèbre voyage de découverte aux îles Galápagos. Les îles elles-mêmes sont bien adaptées à la radiation adaptative car elles sont constituées de nombreuses petites îles très proches les unes des autres dans l’océan Pacifique, à environ 125 miles (200 kilomètres) à l’ouest de l’Équateur, en Amérique du Sud.

Depuis l’époque de Darwin, une analyse de la spéciation du pinson a révélé qu’une population fondatrice est arrivée du continent et a occupé une île. Les pressions spécifiques de l’île ont probablement fait évoluer cette espèce vers une nouvelle espèce différente de l’espèce continentale. Lorsque les pinsons ont envahi l’île, la concurrence s’est accrue et l’espèce fondatrice a peut-être migré vers une autre île. Cela a créé une nouvelle espèce fondatrice qui s’est adaptée aux nouvelles pressions de l’île et s’est modifiée pour devenir une nouvelle espèce. De même, les autres îles ont été colonisées successivement. Comme chaque île est légèrement différente, les adaptations des pinsons étaient souvent uniques à une île spécifique. En outre, les pinsons pouvaient revenir sur une île habitée et entrer en compétition avec l’espèce existante, ou revenir et se partager le territoire, les abris et les ressources et coexister pacifiquement. Le retour sur une île habitée a aussi probablement déclenché des pressions supplémentaires de sélection naturelle.

Nous ne savons toujours pas comment la vie est apparue sur Terre. Il pourrait s’agir d’un chef-d’œuvre céleste, d’une anomalie astronomique ou d’une série de mutations et d’adaptations. Il existe des preuves qui favorisent chaque théorie. Quoi qu’il en soit, des modèles de similarité semblent lier certains organismes plus étroitement que d’autres.

Excerté de The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 par Glen E. Moulton, Ed.D.. Tous droits réservés, y compris le droit de reproduction en tout ou en partie sous quelque forme que ce soit. Utilisé par arrangement avec Alpha Books, un membre de Penguin Group (USA) Inc.

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