Science et technologie s1219

L'apparition de la vie sur la Terre

Principe passif et principe actif

Aristote (384-322 av. J.-C.) pensait que les animaux provenaient d’animaux identiques à eux, mais pouvaient aussi provenir de matière inerte (non-vivante). Cette théorie fut enseignée jusqu’au 17e siècle.

Génération spontanée

En 1862, Pasteur fit une démonstration surprenante qui réfuta la théorie de la génération spontanée. Il prouva que la vie ne pouvait provenir que d’une autre forme de vie. On parlait de génération spontanée puisqu’à cette époque, aucun scientifique n’était en mesure d’expliquer comment la vie avait commencé, et ce parce que le concept d’évolution, voire du temps leur échappait.

Théorie de Darwin

Tout comme pour Pasteur, la vie n’apparaissait pas de façon spontanée selon Darwin. Les vivants descendaient les uns des autres via les générations. On comprenait enfin que des modifications pouvaient survenir sur de longues périodes de temps. Le concept d’évolution faisait son apparition.
Voir la fiche sur Darwin et la sélection naturelle pour plus de détails.

Panspermie

De nombreuses hypothèses ont été proposées pour expliquer l’origine de la vie. La panspermie est l’une de celles-là. Cette dernière suggère que des germes auraient été apportés sur la Terre par des météorites ou des poussières cosmiques et auraient par la suite donné naissance, par évolution, à toutes les espèces vivantes actuellement connues.

Hasard créateur

Cette hypothèse est fort répandue dans certaines communautés. Celle-ci propose que par hasard, une combinaison chimique d’atomes présents dans des proportions suffisantes auraient engendré de nouvelles substances à l’origine de la vie. Ce hasard ne se serait plus jamais reproduit, ce qui expliquerait qu’une seule origine de la vie existe.

 

Du Big-Bang à la soupe primitive

Formation de l’Univers

La théorie du Big Bang soutient qu’il y a 13,7 milliards d’années, à la suite du début de l’expansion d’un milieu très chaud et très dense s’étant développé à partir d’un point, l’Univers se serait formé.

L’expansion et le refroidissement de la masse engendrée auraient donné naissance aux quarks qui se seraient ensuite assemblés en protons et en neutrons. Les premiers atomes seraient par la suite apparus (l’hydrogène et l’hélium).

Formation du système solaire

Les nuages de gaz et de poussières cosmiques provenant du Big Bang se seraient ensuite agglomérés en une masse qui se serait contractée par rotation sur elle-même. C’est à ce moment que serait apparu notre système solaire par le développement d’une masse (appelée proto-étoile) dans les bras de l’une des nombreuses galaxies en formation.

Suite à la formation du système solaire, une grande variété de composés chimiques serait apparue.

Formation du système Soleil-Terre

Lors de la formation du système solaire, un proto-Soleil aurait été engendré. Son cœur, riche en hydrogène (H), en oxygène (O), en azote (N) et en carbone (C), était entouré d’une atmosphère composée d’hydrogène.

Les éléments du centre du proto-Soleil se seraient alors combinés à l’hydrogène atmosphérique pour former des composés chimiques encore plus complexes : CH4 (méthane), NH3 (ammoniac) et H2O (vapeur d'eau).

La planète Terre, formée par l’agglomération de matière en rotation, aurait été en période de dégazage par l’émission de gaz tels que H2O, CO2 et H2S, et ce, grâce à des phénomènes comme le volcanisme par exemple.

Développement de l’atmosphère primitive

Pour le biochimiste soviétique Oparine, l’atmosphère primitive de notre planète aurait été constituée d’un mélange « inhospitalier » de méthane (CH4), d’ammoniac (NH3), de vapeur d’eau (H2O), de dioxyde de carbone (CO2) et de sulfure d’hydrogène (H2S).

En présence du puissant rayonnement solaire (particulièrement des rayons UV), ce mélange de gaz aurait donné naissance à plusieurs molécules organiques simples telles que les acides aminés (qui formeront plus tard les protéines). Ces molécules organiques auraient évolué jusqu’à engendrer les premières molécules vivantes. Ce bouillon est appelé « soupe primitive ».
Note : on parle de molécules organiques lorsqu’elles sont formées des atomes suivants : C-H-O-N.

En 1953, un scientifique américain appelé Stanley Miller a prouvé expérimentalement l’hypothèse d’Oparine.

Évolution de la « soupe primitive »

Les molécules organiques se seraient accumulées dans les lagunes et les mers primitives et auraient continué à réagir sur de très longues périodes (des centaines de millions d’années).

Avec le temps et en présence d’énergie solaire, ces molécules organiques se seraient recombinées en de grosses molécules organiques complexes telles que les acides nucléiques, les protéines, les sucres et les lipides. Il s’agirait là du développement des premières biomolécules (des polymères, un amalgame de monomères). L’ADN, la molécule à la base de la vie, est l’une de ses biomolécules.

Toutefois, pour évoluer ainsi, ces molécules se devaient d’être en mesure de:

1. Se fabriquer une enveloppe protectrice leur permettant de contrôler les
    échanges avec leur milieu (par osmose et diffusion);
2. D’utiliser les ressources du milieu (les composés chimiques grâce à la
    fermentation) pour répondre à leurs besoins nutritifs et énergétiques; on
    parle alors d’organismes hétérotrophes;
3. Se reproduire en faisant des copies d’eux-mêmes; c’est l’origine du code
    génétique.

Une « compétition passive » se serait donc amorcée, faisant en sorte que les vivants les plus avantagés vivraient plus longtemps.

Ces organismes auraient évolué en "proto-organismes" (plus perfectionnés) qui seraient les ancêtres des algues et des bactéries.

Il faut mentionner que l’énergie d’activation nécessaire aux premières réactions vitales serait provenue de molécules telles que le glucose et l’ATP. C’est ce que l’on appelle le processus de fermentation.

Les hétérotrophes (ceux qui puisent leur nourriture dans le milieu plutôt que de la créer eux-mêmes comme les autotrophes) formaient alors de plus en plus de déchets sous forme de dioxyde de carbone (CO2).

Étant de plus en plus «gourmands» et en compétition (passive) pour la nourriture, certains organismes auraient commencé à utiliser le dioxyde de carbone pour se nourrir. Cela aurait marqué le début du processus de photosynthèse au cours duquel l’oxygène est libéré.

 

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Les exercices
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