Transcript Origine_de_la_vie_Th..

Origine de la vie
Cours Ifsi 1ere année
2008-2009
1
1) Origine de la vie






Définition de la vie par la NASA :
« La vie est un système chimique auto-entretenue
capable d'évolution darwinienne »
C’est une définition qui suppose :
un phénomène chimique,
et qui valide la Théorie de Charles Darwin…. !
USA de plus en plus créationniste
2
1) La vie : une question d’origine…

Une origine qui demeure encore une énigme malgré de
multiples hypothèses et théories.

Elle est apparue sur notre planète il y a près de
4 milliards d'années.

C'est dans les stromatolites, des concrétions d'algues
bleues (superpositions de sédiments carbonatés), qu'ont
été retrouvées les plus anciennes traces de vie sur Terre,
datant de 3,5 milliards d'années
3
Stromatolites (Australie)
4
2) 3 théories explicatives




Pour expliquer la vie 3 théories existent
1) apparition de la vie à partir de l’atmosphère
2) apparition de la vie à partir de sources
hydrothermales
3) apparition de la vie à partir d’une origine
extraterrestre ou exogenèse
5
2-1) La vie à partir de l’atmosphère



L’expérience de Stanley Miller
Stanley Miller, chercheur américain, réalise, en 1953, une
expérience visant à reproduire les conditions
atmosphériques qui régnaient sur la terre primitive
Pour que la vie apparaisse, Miller envisage l’action
combinée de deux facteurs :


Une atmosphère gazeuse
Une source d'énergie
6
2-1) Miller s’est basé sur la théorie du dégazage
volcanique pour mettre en place son expérience




Le dégazage fait suite à la formation de la Terre (4,5 milliards
d’années) = eau sous forme gazeuse dans les enveloppes qui
entouraient la Terre
Pour reproduire l’atmosphère qui existait durant cette phase
éruptive, il fait le vide dans un ballon, introduit des éléments
chimiques présents dans l’atmosphère primitive : CH4
(méthane), NH3 (ammoniac), H2 (hydrogène) et de la vapeur
d’H2O sous forme gazeuse.
Pour créer les éclairs (source d’énergie), il fait des étincelles
dans le ballon pendant toute l’expérience.
Elle va durer sept jours.
7
2-1) Résultats :



Miller a pu observer dans sa soupe primitive la
formation de plusieurs acides aminés, des molécules à
la base des protéines qui constituent la majorité des
corps vivants de notre planète.
Les proportions de ces composés pouvaient atteindre
jusqu'à 2%.
Ainsi, Miller a démontré que la vie pouvait être créée à
partir




d’une atmosphère réductrice (oxydoréduction),
d’une source d’énergie telle que les éclairs.
Cependant, l’atmosphère de la Terre, au début de sa vie,
était une atmosphère oxydante.
La même expérience avec une atmosphère de ce type :
(CO2, N2, H2O), a donné de mauvais rendements…
8
2-1) Expérience de Miller (1953)
9
2-2) Les sources hydrothermales



La croûte terrestre est constituée de plaques tectoniques
en mouvement créant des zones de subduction
(enfoncement) et des dorsales océaniques
(compression).
Au niveau de ces dorsales océaniques, on a découvert
en 1977, l’existence de monts hydrothermaux, plus
couramment appelés « fumeurs ».
Ces fumeurs se situent à environ 2500 m de profondeur
dans une zone où la lumière est absente et où la
pression avoisine les 250 bars.
10
Croûte océanique et fumeurs
11



Les mouvements des plaques provoquent des fractures
de la croûte océanique dans lesquelles l’eau de mer
s’infiltre.
Au contact du magma, l’eau de mer s’échauffe et se
vaporise, le fluide remonte alors sous l’effet de la
pression et de la température, en s’acidifiant et en se
chargeant d’éléments métalliques.
Au contact de l’eau froide les minéraux du fluide
précipitent et forment alors des cheminées pouvant
atteindre 20 m de haut.
12

Le fluide qui sort des fumeurs est chargé en gaz dissous et en
métaux tels que :

CH4 (méthane), CO (monoxyde de carbone), CO2 (dioxyde de
carbone), H2 (hydrogène), Si (silicium), Mn (manganèse), Fe
(fer), Zn (zinc).

La photosynthèse est ici impossible, il n’y pas de lumière
disponible.

C’est la chimiosynthèse qui fournira l’énergie par une réaction
chimique entre des composés soufrés et l’oxygène présent.

Grâce à l’énergie dégagée et aux minéraux, il y a production
de molécules organiques avec lesquelles la vie peut se
développer.
13
2-3) L’origine extraterrestre : l’exogenèse




Dernière théorie, l’idée que la vie viendrait de l’espace !
Les micrométéorites et les météorites (fragments
d’astéroïde tombant sur terre) transporteraient une
grande quantité de molécules prébiotiques (qui
permettent l’apparition de la vie) à partir desquelles les
premières cellules se seraient assemblées.
Dans le vide interstellaire, on a déjà recensé jusqu’à 120
molécules organiques…
Notre planète a pu être ainsi ensemencée en molécules
par ces apports exogènes extraterrestres
14
2-3) Il existe 3 grands types
de corps célestes

3 types de corps célestes sont susceptibles de fournir ces éléments
lors d’impacts :






Les comètes
Les météorites
Les micrométéorites
une comète contient 30% de matière organique avec des atomes
de carbone, d’oxygène, d’azote et d’hydrogène.
les météorites ne sont pas en reste, on y a découvert la présence
de 70 acides aminés dont 8 rentrant dans la composition de nos
protéines
les micrométéorites contiennent du carbone en quantité
importante !
15
Remarque : Les micrométéorites
chaque année la terre en reçoit 20.000 tonnes !



Au début de la formation du système solaire, elle en
recevait 100 à 10.000 fois plus.
Dans une coquille à base de Silice, les micrométéorites
contiennent en plus des sulfures (Soufre), de l’argile et
du Carbone.
Cette configuration permet de préserver le contenu de la
coquille durant le voyage dans l’espace et de résister à
l’entrée dans l’atmosphère.
16
3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?

Comment expliquer l’apparition de la vie à partir de ces
éléments constitutifs des acides nucléiques (ADN et
ARN) ?

L'ADN, l'acide désoxyribonucléique, qui contient le
patrimoine génétique de tout être vivant.

L'ARN, l'acide ribonucléique, qui recopie les instructions
de l'ADN pour les faire exécuter dans la cellule.

Qui apparaît en premier l’ADN ou l’ARN ?
17
3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?




On considère que les protéines sont apparues en premier et
qu’un « hasard miraculeux » aurait donné naissance à l’ARN.
En fait l’ARN est déjà l’évolution d’une autre molécule
primitive AMP (Azote, sucre, pyrophosphate inorganique) + PI
donnera de l’ATP.
Les chaînes ATP–AMP–AMP–AMP vont donner l’ARN primitif.
L’ARN serait à la fois l’œuf et la poule,
Ce qui renforce l’hypothèse d’une origine extraterrestre de la
vie : c’est la panspermie
18
4) La Théorie de l’évolution







Avant cette vision d’évolution chimique, l’Homme a tenté de
déterminer une origine de la vie.
Avant J-C on pensait que :
la vie serait venue de l’évaporation de l’eau par le soleil
(Anaximandre de Milet 610 à 546 av. J.-C.),
Les organes s’assembleraient pour former un être (Empédocle 490 à
435 av. J.-C.),
Démocrite (460 à 370 av. J.- C.) décrète que la vie est issue de vers
sortant de la boue pour former des humains.
Autre origine : la génération spontanée, la vie est pensée comme
innée ! (acceptée même par Descartes et Isaac Newton)
C’est Aristote (384 à 322av. J-C.) qui a formulé, en premier, cette
théorie : « les plantes, les insectes, les animaux peuvent naître de
systèmes vivants qui leur ressemblent, mais aussi de la matière en
décomposition activée par la chaleur
19
4) La Théorie de l’évolution



La genèse de la bible porte l’idée d’un créateur qui aurait créé
l’homme et les espèces vivantes
L’Homme serait l’être le plus important de la création (Dieu l’a
fait à son image).
La plupart des études de sciences naturelles, de la fin du
18e et du début 19e siècle, restaient strictement dans ce
cadre biblique sous peine de :




discrédit scientifique
déshonneur pour la famille
menaces cléricales (ex-communication)
L’idée même que les espèces se transforment au cours du
temps remettait en question l’existence de l’Humanité.
20
5) L’Évolution en question : Lamarck, Darwin





Précurseur : Jean-Baptiste de Monet, Chevalier de
Lamarck (1744-1829).
A partir de 6000 espèces collectées et de 1000 fossiles
qu’il décrivait et classait, il découvrit une filiation entre
les espèces passées et présentes.
La théorie de Lamarck est transformiste :
Les espèces dérivent l’une de l’autre
une nouvelle espèce peut naître sous la pression du
milieu
21
5) Charles Darwin (1809-1882)


Charles Darwin, naturaliste, lors d’une expédition de 5 ans (18311836) sur le Beagle, traversa la Patagonie, le Pérou, le Chili et les
îles Galapagos, afin de répertorier et classer la faune.
Il élabore, à partir de cette expérience et du fameux épisode des
pinsons, différents d’une contrée à l’autre (becs adaptés), sa théorie
de l’évolutionnisme.

Il va aller plus loin que Lamarck en parlant de populations d’êtres
vivants et non plus d’espèces.

Ainsi, il explique la diversification des espèces et leurs
transformations graduelles à l’intérieur d’une même population.
22
Observation des pinsons
23
6) Un mécanisme : la sélection naturelle


Darwin ne connaissait pas les gènes mais évoqua
l’existence de caractères susceptibles de s’exprimer au
cours des générations.
Ce mécanisme interne aux êtres vivants serait « la
sélection naturelle » :




Un caractère caché peut prendre le dessus chez des individus
dominants une même population.
Cette adaptation se transmet au groupe par la reproduction
Darwin est le 1er à penser l’Homme comme descendant
du singe.
Après la publication de l’ouvrage, L’Origine des espèces
par voie de sélection naturelle (1859), sa théorie fit
scandale
24
Caricature des opposants au Darwinisme
25
7) Évolutionnisme vs créationnisme






L’opposition entre évolutionnistes (évolution des espèces) et
créationnistes (Dieu seul créateur) est toujours d’actualité !
Aux États-unis, des groupes néo-conservateurs et protestants
réclament la présentation des deux théories dans l’enseignement,
Ou la suppression du darwinisme des ouvrages et des programmes
scolaires.
La France a été concernée par ces mouvements créationnistes en
janvier 2007, à travers la diffusion de L’Atlas de la création de Harun
Yahya
Désormais, le créationnisme se nomme « Intelligent Design »
(Dessein intelligent)
Le point de vue serait plus scientifique et confirmer par des
universitaires tel que : Michael Behe
26