L`émergence de la vie sur la Terre

Transcription

CONFÉRENCE DU FORUM DES SAVOIRS
“Plus l’être humain sera éclairé, plus il sera libre.”
Voltaire
L’ÉMERGENCE
DE LA VIE SUR TERRE
Nouveau seuil de complexification du monde
CONFÉRENCE PAR ÉRIC LOWEN
Association ALDÉRAN Toulouse
pour la promotion de la Philosophie
MAISON DE LA PHILOSOPHIE
29 rue de la digue, 31300 Toulouse
Tél : 05.61.42.14.40
Email : [email protected]
Site : www.alderan-philo.org
conférence N°1000-077
LES ORIGINES DE LA VIE SUR TERRE
L’apparition de la vie sur notre planète
Conférence d’Éric Lowen donnée le 24/10/2015
à la Maison de la philosophie à Toulouse
Une fois que notre planète fut formée, quand et comment a vie est-elle apparue ? La vie est-elle
un phénomène unique ou multiple dans l’univers ? Pendant des millénaires, l’Humanité a cru
que l’origine de la vie relevait d’une intervention divine. Nous savons aujourd’hui que c’est
précisément l’inverse. Comprendre les origines de la vie éclaire différemment le sens que l’on
peut donner à la vie et à sa propre vie.
Association ALDÉRAN © - Conférence 1000-077 : “Lʼapparition de la vie sur la Terre” - 22/06/2001 - page 2
LES ORIGINES DE LA VIE SUR TERRE
L’émergence de la vie sur notre planète
PLAN DE LA CONFÉRENCE PAR ÉRIC LOWEN
L’homme, dernier-né de l’évolution terrestre mais premier être sur la terre à
posséder une conscience réfléchie, retrace subjectivement sa propre histoire :
elle lui apparaît évidemment comme unique.
Joël de Rosnay
Les origines de la vie, 1965
I
LES ORIGINES DU VIVANT, OU BIOGENÈSE
1 - Une question essentielle dans toute philosophie du vivant : la biogenèse
1 - Une nouvelle étape dans la fabrication du monde, celle de la biogenèse
3 - Une sous-partie de l’évolution matérielle, celle de la chimie complexe des acides aminés
4 - Une compréhension encore nouvelle, qui est intervenue à la fin du 20ème siècle
II
LES INTERROGATIONS SUR LES ORIGINES DU VIVANT
1 - Le mystère des origines de la vie, considéré comme échappant à l’orbite de l’homme
2 - Les hypothèses traditionnelles : entre création divine et génération spontanée
3 - De timides débats contradictoires sur la génération spontanée
4 - La fin de la crédibilité de la théorie de la génération spontanée, vers 1859
5 - Les premières explications scientifiques matérialistes pour comprendre les origines de la vie
6 - Les pistes de l’origine chimique de la vie et les travaux d’Oparin (1924)
7 - Les début des expériences biochimiques, notamment celle de Stanley Miller en 1953
III
L’ÉMERGENCE DU VIVANT
1 - La paradoxale difficulté de définir la vie pour des êtres vivants
auto-régulation, auto-conservation, auto-reproduction
2 - La difficulté d’accéder aux origines de la vie, car presque toutes les traces ont été détruites
3 - La vie résulte d’un processus naturel de complexification et d’évolution chimique
4 - Les conditions fondamentales d’apparition de la vie
5 - Le contexte physico-chimique de la Terre, les conditions d’apparition de la vie
6 - Une planète bombardée de molécules prébiotiques d’origine spatiale
7 - La chimie interstellaire, préalable et préparatoire à la chimie terrestre
8 - La constitution d’une chimie prébiotique terrestre complexe (ou soupe primitive)
9 - Les lieux probables d’émergence de la vie : dans des milieux aqueux
10 - Une chimie organique à priori de et dans l’eau, en raison de ses propriétés chimiques
11 - Des molécules phospholipides forment des doubles couches, à l’origine des membranes
cellulaires
12 - L’apparition de molécules d’ARN, les premiers proto-génomes et ribozymes
13 - Désormais, on peut parler de chimie biotique et de vie
14 - L’ADN apparaît et remplace l’ARN dans le rôle du support de l’information
15 - L’origine unique du phylum biologique terrestre, la recherche de LUCA : the Last Universal
Common Ancestor
16 - Les plus anciennes traces de la vie (vers -3,8 à - 3,5 milliards d’années)
IV
LES CONSÉQUENCES PHILOSOPHIQUES DE LA BIOGENÈSE
1 - Une rupture épistémologique, la révolution biogenèsique
2 - La possibilité désormais de réelles connaissances sur l’origine de la vie
3 - La fin de la chasse gardée des religions et de Dieu concernant la création de la vie
4 - La découverte d’un processus extraordinaire sans aucune intervention surnaturelle
5 - La naturalité de la biogenèse, de la vie et de ses processus
6 - L’origine contingente de la vie, elle aurait très bien pu ne pas être
7 - La matérialisation de la vie, elle est bien le résultat de la matière
8 - La vie est une propriété émergente de la complexification chimique de la matière
9 - L’évolution biologique, la continuation de l’évolution matérielle chimique
10 - Le vivant plonge ses racines dans l’inerte, une continuité entre inerte et vivant
11 - Les grandes fonctions de la vie sont antérieures à la vie
12 - La vie est un processus chimique avant tout, une double désanthropocentrisation
13 - La vie terrestre est doublement terrestre, elle naît sur la Terre et de la Terre
14 - L’unité du vivant terrestre, la fraternité ontologique du vivant terrestre
15 - Qui donnera naissance à une prodigieuse aventure évolutive biologique
V
CONCLUSION
1 - Les origines de la vie, insérées dans un vaste processus de co-évolution cosmique
2 - Une meilleure connaissance de nos origines qui éclaire la nature de la vie et son sens
ORA ET LABORA
Document 1 : La question des origines de la vie est un vieux débat. Depuis l’Antiquité, il y avait deux
catégories principales de réponses, celles faisant appel à un créationnisme divin et celles postulant une
origine matérialiste, issues des réflexions des atomistes qui envisageait la vie comme le résultat de
l’organisation de la matière. Le texte suivant de Denis Diderot (1713-1784) expose avec humour la thèse
matérialiste qui réfute les conceptions créationnistes. Il faudra attendre le 20ème siècle pour que cette
approche naturaliste et matérialiste de l’origine de la vie soit enfin reconnue scientifiquement.
Voyez-vous cet œuf ? C'est avec cela qu'on renverse toutes les écoles de théologie et
tous les temples de la terre. Qu'est-ce que cet œuf ? Une masse insensible avant que le
germe y soit introduit... Comment cette masse passera-t-elle à une autre organisation, à
la sensibilité, à la vie ? Par la chaleur. Qui produira la chaleur ? Le mouvement. Quels
seront les effets successifs, de ce mouvement ? Au lieu de me répondre, asseyez-vous,
et suivons-les de l'œil de moment en moment. D'abord, c'est un point qui oscille, un filet
qui s'étend et se colore ; de la chair qui se forme, un bec, des bouts d'aile, des yeux, des
pattes qui paraissent ; une matière jaunâtre qui se dévide et produit des intestins ; c'est
un animal... il marche, il vole, il s'irrite, il fuit, il approche, il se plaint, il souffre, il aime, il
désire, il jouit ; il a toutes vos affections ; toutes vos actions, il les fait. Prétendrez-vous,
avec Descartes, que c'est une pure machine imitative ? Mais les petits enfants se
moqueront de vous, et les philosophes vous répliqueront que si c'est là une machine
vous en êtes une autre. Si vous avouez qu'entre l'animal et vous, il n'y a de différences
que l'organisation, vous montrerez du sens et de la raison, vous serez de bonne foi ;
mais on en conclura contre vous qu'avec une matière inerte, disposée d'une certaine
manière, imprégnée d'une autre matière inerte, de la chaleur et du mouvement, on
obtient de la sensibilité, de la vie, de la mémoire, de la conscience, des passions, de la
pensée... Écoutez et vous aurez pitié de vous-même ; vous sentirez que, pour ne pas
admettre une supposition simple qui explique tout, la sensibilité, propriété générale de la
matière, ou produit de l'organisation, vous renoncez au sens commun, et vous précipitez
dans un abîme de mystères, de contradictions et d'absurdités.
Denis Diderot (1713-1784)
Entretien entre d'Alembert et Diderot
Document 2 : Alexandre Ivanovitch Oparin (1894-1980), chimiste et biologiste soviétique, a proposé dès
1924 une théorie de l'origine de la vie à partir des composés chimiques de l'atmosphère terrestre primitive.
Document 3 : L'expérience de Miller en 1953 fut décisive en montrant que comprendre l'apparition de la vie
sur Terre était à la portée de la science et pouvait provenir de la matière seule. Elle fut conduite en 1953 par
le jeune Stanley Miller à l’université de Chicago à seulement 23 ans. Alors en thèse sous la direction du prix
Nobel de chimie Harold Urey, il voulait savoir si les idées sur l’origine de la vie proposées dans les années
1920 par le biochimiste russe Alexandre Oparine et le biologiste anglais John Burton Haldane étaient plus
que de simples spéculations scientifiques. Il entreprit donc de simuler l’environnement de la Terre primitive
voilà 4,5 milliards d’années. Pour cela, il enferma donc ces gaz dans un ballon, les soumit à un rayonnement
ultraviolet similaire à celui du jeune Soleil, ainsi qu’à des décharges électriques, comme à l’occasion
d’orages. Au bout de quelques jours, le chimiste constata la formation d'un dépôt sombre sur les parois du
ballon empli d’eau censé représenter l’océan terrestre. L’analyse montra qu’il contenait non seulement du
formaldéhyde et de l'acide cyanhydrique (deux molécules qui jouent un rôle clé dans la synthèse de
molécules organiques d'intérêt biologique), mais aussi de petites quantités d'acides aminés, notamment de
la glycine. Une chimie prébiotique pouvait donc fort bien avoir été à l’origine de la vie sur Terre, et il n’y avait
pas besoin de postuler la panspermie. On supposait à l’époque de Miller que l’atmosphère de notre planète
contenait alors de la vapeur d’eau, du méthane, de l’ammoniac et de l’hydrogène, par analogie avec la
composition de l’atmosphère de Jupiter, considérée comme un fossile de la formation du Système solaire.
Elle a depuis été répétée de nombreuses fois avec des variantes. Elle fait toujours l'objet de recherches,
d'autant plus que l'on se prépare à analyser l’atmosphère d'un grand nombre d'exoplanètes.
Stanley Miller faisant une démonstration de sa célèbre expérience.
Document 4 : Schéma des processus chimiques recréés en laboratoire aboutissant à la création des
molécules nécessaires à l’organisation de l’ARN, de l’ADN et de la chimie des êtres vivants (notamment les
acides aminés). Ce schéma reproduit l’expérience historique de Stanley Miller en 1953, qui reprenait les
travaux du biochimiste russe Alexander Oparin en 1924 qui avait compris dans les grandes lignes la
direction de ce processus de continuité de l’évolution chimique au stade biotique. Stanley Miller simula les
conditions chimiques et physiques de la terre primitive (simplifié à du méthane, de l’ammoniac, de l’eau et
de l’hydrogène) en assaisonnant de décharges électriques. Il réussit à synthétiser près de la moitié des
acides amines (les constituants des protéines) présent dans nos cellules et des bases des nucléotides (les
briques de l’ARN).
Document 5 : Les principales conditions d’apparition de la vie sont les suivantes :
- 1ère condition : Un élément chimique tétravalent, grâce auquel des molécules
tridimensionnelles peuvent se former dans l’espace. C’est le cas du carbone.
- 2ème condition : Des molécules complexes, comme celles introduites par Stanley
Miller dans son expérience, et celles apportées par la nucléosynthèse stellaire, la chimie
spatiale ...
- 3ème condition : Un solvant où vont pouvoir se dérouler les réactions chimiques : sur
terre, c’est l’eau qui joue ce rôle.
- 4ème condition : Une source d’énergie (solaire, thermique, électrique, UV...) pour
entretenir les réactions chimiques productives de molécules complexes et de grandes
tailles que requiert la vie.
Document 6 : On distingue deux grandes familles de théories scientifiques relatives à l'origine de la vie:
celle du réplicateur primordial (colonne de gauche) et celle du métabolisme primordial (colonne de
droite). Les deux types de scénarios sont fondés sur l'existence de molécules (en marron) formées par des
processus chimiques non biologiques (1). Dans le système du réplicateur primordial, certaines de ces
molécules s'assemblent en une chaîne (peut-être une espèce d'ARN) capable de se reproduire (2). La
molécule fabrique de nombreuses copies d'elle-même (3), dont certaines sont parfois des versions
mutantes, qui sont également capables de se répliquer (4). Les réplicateurs mutés qui sont mieux adaptés à
l'environnement supplantent les versions antérieures (5). Au final, ce processus évolutif conduit au
développement de compartiments et de réactions métaboliques utiles (6). Le système du métabolisme
primordial commence avec la formation spontanée de compartiments (7) dont certains renferment des
mélanges de composés (8). Ces derniers établissent progressivement des cycles de réactions qui peu à peu
deviennent de plus en plus complexes (9) jusqu'à l'invention du stockage d'information sous la forme de
polymères (10). Dans cette conférence j’opte plutôt pour le principe du métabolisme primordial.
Document 7 : Les conditions de formation des métabolismes primordiaux sont au nombre de cinq pour
qu'une forme de vie (la création d’un ordre local grâce à des réactions chimiques alimentées par un flux
d'énergie) émerge de petites molécules. On peut le modéliser de la manière suivante, dans un processus où
aucune molécule de stockage d’information, tels I’ARN ou I’ADN, n'est nécessaire.
1 - Une frontière sépare la région vivante de l’environnement non vivant.
2 - Une source d’énergie est disponible. Représentée ici par un minéral (en bleu) et participe à
une réaction produisant de l’énergie.
3 - Celle-ci alimente une réaction chimique couplée.
4 - Un réseau de réactions chimiques se forme et se complexifie de façon à s’adapter et à
évoluer.
5 - Enfin, le flux de matière qui alimente le réseau de réactions est supérieur au flux des pertes,
de sorte que les compartiments croissent et se divisent.
Document 8 : La météorite de Murchison (une chondrite carbonée tombée en Australie en 1969) nous a
permis de comprendre que les acides aminés, qui, sur Terre, n'existent que dans les protéines des êtres
vivants, sont présents dans l'espace en quantité considérable. Les briques moléculaires nécessaire à
l'apparition de la vie ont commencé à être produites dans l’univers, non pas sur terre, mais dans l’espace au
sein d’une chimique froide spatiale, notamment dans les nuages interstellaires et lors des premiers temps de
la formation de notre système solaire. Une grande partie de ces molécules prébiotiques et protobiotiques
seront ainsi apportées sur Terre par des météorites, astéroïdes et comètes. On en retrouve dans notre
système solaire sur Titan (notamment du méthane en grande quantité, de même que de l’éthane, du
benzène, des alcanes, des alcènes, des alcynes, du propène), un satellite de Saturne exploré par la sonde
Cassini-Huygens en 2005, ou sur Mars par exemple. La météorite de Murchison contenait des acides
aminés et même des peptides (petites protéines), éléments indispensables à la vie telle qu'on la connaît sur
Terre. Les analyses ont montré que des météorites comme celles de Murchison ou d'Orgueil (France)
contiennent des composés carbonés dont plus de 70 acides aminés, briques dont sont composées les
protéines qui constituent les êtres vivants terrestres. Ainsi, Philippe Schmitt-Kopplin, du Helmholtz Centre de
Munich, a détecté plus de 14.000 molécules organiques différentes au sein de cette météorite devenue
célèbre. Parmi celles-ci, l'alanine, la glycine, la valine, la leucine, l'isoleucine, la proline, l'acide aspartique ou
encore l'acide glutamique, toutes présentes dans les protéines de la vie terrestre. De même que des purines
et des pyrimidines, molécules qui sont les bases de l'ADN et de l'ARN qui constituent le matériel génétique
de tous les êtres vivants que porte la Terre.
La Terre continue de recevoir chaque année environ 20 000 tonnes de matière extraterrestre.
Document 9 : Les organismes vivants utilisent des acides aminés chiraux présentant uniquement la forme
énantiomérique L (lévogyre), donc gauche, pour la fabrication des protéines, constatée en premier par
Pasteur en 1848. Cette propriété est aussi qualifiée d’homochiralité. Deux molécules sont dites chirales
lorsqu'elles sont l'image l'une de l'autre dans un miroir. Tout comme les mains, elles ne peuvent être
superposées. Les deux formes peuvent être produites chimiquement, mais la vie n’exploite que celles à
chiralité gauche, lévogyre. L’origine de cette asymétrie semblerait être le résultat d’un processus
astrophysique en deux étapes : tout d’abord l’apparition de faibles excès énantiomériques dans un matériau
organique chiral, suivie par un mécanisme d’amplification menant à la sélection complète d’un seul des deux
énantiomères comme on l’observe dans certaines météorites primitives. Un des agents principaux de ce
phénomène d’asymétrie prébiotique serait les rayonnements UV polarisés circulairement.
Deux acides aminés avec leurs atomes de carbone, hydrogène, oxygène et azote (C, H, 0, N)
et un groupe moléculaire quelconque (R) (© Société française d'exobiologie).
Document 10 : Une autre piste concernant la chimie prébiotique terrestre pourrait être liée au volcanisme.
Dans les fumeroles volcaniques, plusieurs réactions chimiques impliquant des mélanges de cyanure
d'hydrogène, de sulfure d'hydrogène et d’ions de cuivre comme catalyseurs ont pu être idientifiées,
produisant de petites molécules carbonées, mais aussi des sucres, des acides aminés, du glycérol et des
précurseurs des ribonucléotides (des éléments essentiels aux cellules vivantes). Petit à petit se dessine un
paysage chimique de l’hadéen plus complexe qu’on ne le pensait, avec une chimie particulière basée sur la
présence d’HCN et de sulfure d’hydrogène (H2S), qui aurait pu contribuer à l’apparition des ribonucléotides
mais aussi à une large gamme de produits chimiques couvrant plus de la moitié des vingt acides aminés
naturels et un des précurseurs des lipides. L’intérêt de cette piste chimique «volcanique» est qu’elle permet
l’obtention simultanée dans un même environnement des composants des acides nucléiques, des protéines
et des phospholipides membranaires, trois systèmes qui ont pu coopérer à l’apparition de la vie
(coévolution) au détriment de la vision d’une vie primitive basée sur un seul de ces systèmes (monde
d’ARN, monde de lipides). Déjà dans une lettre adressée à son ami botaniste Joseph Dalton Hooker, Darwin
évoquait brièvement en 1871 un lieu et un scénario possible pour cette origine : «Quelque petite mare
chaude, en présence de toutes sortes de sels d'ammoniac et d'acide phosphorique, de lumière, de chaleur,
d'électricité, etc.», où «un composé de protéine fut chimiquement formé, prêt à subir des changements
encore plus complexes».
Fumerolles provenant du sommet du cratère Vulcano Fossa (îles Éoliennes), accompagnés de
dépôts de soufre. Du sulfure d'hydrogène se trouve parfois dans ces fumerolles lorsque la
température est assez élevée. Pendant l'Hadéen, de grandes quantités de ce gaz étaient
émises dans l'atmosphère et pouvaient donc réagir avec du cyanure d'hydrogène.
Document 11 : Les conditions d’apparition de la vie sur Terre au temps de l’hadéen n’avaient rien à voir
avec celles d’aujourd’hui. Pendant l'Hadéen, c'est-à-dire pendant les premières centaines de millions
d'années de la Terre, un intense flux de météorites et de comètes a amené sur Terre des acides aminés et
des sucres, des briques biotiques pour les futures cellules et molécules d'ARN/ADN. Dès avant -4 milliards
d'années l'hadéen possédait des océans, une tectonique des plaques et un volcanisme très actifs. Les
premières «bactéries» qui peuplaient la Terre devaient vivre dans des conditions très différentes des nôtres.
Elles se sont épanouies dans un environnement dans lequel nous ne pourrions survivre bien longtemps :
bombardement météoritique intense, radioactivité, atmosphère différente, pas d’oxygène, nombreux
composés acides, volcaniques actifs, puissant rayonnements UV, éclairs et orages importants... C’est dans
une sorte de «soupe primitive» chimique, sorte de bain de molécules complexes, qu’aurait pu émerger la
vie. Par le fruit d’affinités chimiques, de tentatives infructueuses et certainement du hasard, un composé
capable de se répliquer à l’identique aurait émergé. Il aurait pu utiliser un acide nucléique, comme l’ARN,
l’ADN (ou l’ATN ?) comme support de l’information, avant de se complexifier davantage, donnant à terme
naissance aux bactéries desquelles nous découlons tous.
La rencontre de l'eau et du feu à Hawaï (photo Doug Perrin)
Document 12 : Plusieurs lieux sont candidats à l’apparition de la vie terrestre : les océans primitifs, les lacs,
la surface des pierres ponces, les sources hydrothermales... Cela donne lieu à d’intense débats théoriques
entre biochimiciens et à de nombreuses expériences, en général probantes mais sans avoir de valeur
conclusive définitive dans ces débats.
Lacs, rivières, océans... sont les candidats classiques de l’émergence de la vie terrestre.
Un des lieux candidats à l’apparition de la vie serait les sources hydrothermales, qui
auraient pu fournir l'énergie nécessaire aux premiers métabolismes. Sur cette photo, les
véhicules Hercules et Argus (lumières en haut à gauche) inspectent une cheminée haute
de plus de 30 mètres à Lost City, champ d'évents hydrothermaux de l'Atlantique
(University of Washington).
Document 13 : Depuis la fin des années 2000, des processus de synthèse naturelle et terrestre des
molécules d'ARN sans catalyseur a pu être mis en évidence. Il semple que ce soit une étape capitale de
l'émergence de la vie. Pendant longtemps on pensait que l'origine de la vie passait par l'apparition de
molécules d'ADN, bien que celle-ci soit une molécule déjà extrêmement complexe. Mais depuis plusieurs
années, les recherches sur la chimie prébiotique se concentrent plutôt sur l’apparition première de l’ARN,
qui aurait précédé ainsi l'ADN, de manière inverse à ce qui se passe dans les cellules. Un monde à ARN
aurait ainsi précédé le monde à ADN que nous connaissons, hypothèse proposée en 1986 par W. Gilbert.
L'ARN est moins complexe que l’ADN (la thymine est remplacée par l’uracile), c’est une hélice simple, l'ARN
peut se présenter sous différentes formes et possède certaines propriétés de catalyseur. A l’origine de la vie,
des brins d'ARN auraient pu s'associer à des petites protéines et se trouver protégés à l'intérieur de
membranes lipidiques. La première information génétique aurait ainsi été portée par l’ARN et non l’ADN.
Ces processus ont put être reproduits en laboratoire dans plusieurs expériences.
Comparaison entre une molécule d'ARN (à gauche) et d'ADN (à droite)
Document 14 : À ce jour, les indicateurs (biosignatures) les plus convaincants de la présence de formes de
vie sur Terre à des âges plus reculés provenaient de roches volcaniques et sédimentaires au Groenland,
datées d’environ 3,8 milliards d’années. Des sédiments du site d’Isua ont été datés de 3,8 milliards d'années
et ceux d'Akilia, de 3,85 milliards d'années. Ils contiennent des traces d'eau liquide et de dioxyde de carbone
présent alors dans l'atmosphère terrestre. Ils renferment aussi des kérogènes, des molécules organiques
complexes. Or, l’analyse des abondances isotopiques de ces molécules organiques montre un excès de
12C par rapport au 13C qui serait une trace de l’activité métabolique de bactéries. Néanmoins, cela ne
prouve pas directement la présence d’une activité photosynthétique liée à des bactéries primitives il y a 3,8
milliards d’années, même si c’en est un indice.
Couches sédimentaires d'Isua (3.850 millions d'années) au Groenland. Ces roches sont
les plus anciens sédiments terrestres connus à ce jour (photo Francis Albarede)
Document 15 : Depuis son développement, la vie s’est constamment transformée au cours du temps et
adaptée aux évolutions environnementales, Les organismes vivants d’aujourd’hui sont bien différents de
ceux d’aujourd’hui. Si on veut comprendre les origines du vivant, il faut «déconstruire» nos représentations
classiques du vivant pour revenir à ces notions élémentaires. Ainsi, les cyanobactéries sont peut-être
apparues il y a 3,5 milliards d'années. Capables de réaliser la photosynthèse, elles ont transformé du
dioxyde de carbone en dioxygène. C'est en partie grâce à elles que des formes de vie plus complexes ont
pu ensuite émerger en dehors des océans.
Document 16 : Une des traces de vie parmi les plus anciennes sont les stromatolithes. Ce sont des
accumulations fossiles de biofilms de cyanobactéries datant de l'époque pré-cambrienne. Certains de ces
fossiles datent de plus de 3 milliards d'années. Ils sont la trace des premières formes de vie en colonies
fixées.
Fossiles de stromatolites découverts dans le Glacier National Park, Montana,
Stromatolithes actuels dans la réserve naturelle marine de Hamelin Pool à Shark Bay en
Australie, qui est un des rares endroits du monde à abriter encore des stromatolithes actives.
Document 17 : L’idée d’une origine commune de tous les organismes n’est pas une idée nouvelle, elle se
constitue logiquement dès le développement des théories évolutionnistes sur le vivant. Darwin adhérait à ce
principe.
Tous les organismes vivants qui ont jamais vécu sur cette terre descendent probablement
d’une même forme première dans laquelle fut insufflée la vie (...) Il y a de la grandeur
dans cette conception d'une vie riche de tant de pouvoirs, modelée à l'origine par le
Créateur en quelques formes, ou en une seule; et dans le fait que, tandis que cette
planète ne cessait de tourner selon les lois immuables de la gravité, d'innombrables
créatures, chaque fois plus belles et plus admirables, se sont formées et continuent de se
former à partir d'un commencement aussi simple.
Charles Darwin (1809-1882)
L'origine des espèces, 1869
Document 18 : Apparus dans le contexte de l’Hadéen de la Terre primitive, les premiers organismes vivants
ont constamment évolué depuis. À partir des premières souches biotiques qui naquirent vers - 3,8 milliards
d’années (LUCA ou d’autres hypothèses), la vie a connu un développement et une évolution considérable
(qui est toujours à l’œuvre). Ce schéma indique la parenté originelle de tous les êtres vivants de notre
planète. Quelques soient leurs différences, ils ont tous des ancêtres communs. Ce schéma montre bien
aussi le processus évolutif de ramification et de développement de la vie selon un modèle arborescent nonfinaliste.
Document 19 : Depuis son développement, la vie s’est constamment transformée au cours du temps et
adaptée aux évolutions environnementales, Les organismes vivants d’aujourd’hui sont bien différents de
ceux des origines du vivant. Si on veut comprendre les origines du vivant, il faut «déconstruire» nos
représentations classiques du vivant pour revenir à ces notions élémentaires. Les premières formes de vie
sur notre planète étaient de type procaryote (comme les archées et les eubactéries d’aujourd’hui). Plus
petites et plus simples que les cellules d'eucaryotes, les cellules de procaryotes sont dépourvues de
système endomembranaire et des organites qui le constituent, notamment le noyau. La plupart des
procaryotes sont les plus petits des êtres vivants connus, avec un diamètre compris entre 0,5 et 2 µm. Alors
que chez les eucaryotes, les cellules sont en moyenne 15 fois plus grandes qu'un procaryote typique, et
peuvent être jusqu'à mille fois plus volumineuses. En plus de cette différence de taille, une autre
caractéristique qui distingue les eucaryotes des procaryotes est leur compartimentation en organites
spécialisés au sein desquels se déroulent des processus métaboliques spécifiques.
Escherichia coli
Document 20 : Les trois grandes ramifications du vivant sur notre planète sont aujourd’hui les
archéobactéries, les eubactéries et les eucaryotes. Les archéobactéries regroupent des cellules
méthanogènes, halophiles et thermoacidophiles. De type procaryote, elles sont les premières à coloniser les
roches nues car elles survivent avec le minimum de ressources. Les eubactéries (ou «vraie-bactérie») sont
les plus proches des bactéries actuelles. Elles prennent en compte les bactéries contemporaines, les
mycoplasmes et les cyanobactéries. Les eucaryotes (ou «noyau-vrai») possèdent un noyau porteur de
l’ADN, séparé du reste du contenu cellulaire. Elles sont à l’origine des plantes, des animaux, des
champignons et des protistes
Document 21 : La vie et son évolution vers la complexité sont inscrites dans les propriétés de la matière et
n'exigent pas l'intervention de quelque chose d'autre pour se manifester :
Depuis des temps immémoriaux, la vie et ses mystérieuses facultés de spontanéité,
d'adaptation et de diversité font l'objet de l'admiration et de l'étonnement des hommes.
On a longtemps pensé que des propriétés aussi extraordinaires ne pouvaient s'expliquer
que par l'intervention d'un principe spécial, ou souffle vital, qui animerait la matière et la
forcerait à accomplir certaines fonctions ou à réaliser certains buts, fût-ce à l'encontre du
second principe de la thermodynamique. Les récents progrès de la biochimie ont rendu
caduque la conception vitaliste en établissant que toutes les manifestations de la vie
peuvent s'expliquer en termes strictement physiques et chimiques. Par ailleurs, la théorie
darwinienne, consolidée et précisée par la biologie moléculaire, a fait justice de la vision
finaliste de l'évolution biologique en démontrant, notamment, que les modifications
génétiques offertes à la sélection naturelle sont des phénomènes purement accidentels,
entièrement dépourvus d'intentionnalité.
Au cours des dernières années, le finalisme a été réintroduit en biologie sous une forme
plus subtile qui, tout en acceptant les acquis des sciences modernes et ne faisant appel
explicitement à aucun principe vital, croit prouver par des arguments scientifiques que la
vie n'aurait jamais pu naître, ni encore emprunter certaines voies évolutives, sans le
secours de quelque chose d'autre. Défendue par une très petite minorité, sous le vocable
de dessein intelligent, cette théorie a eu plus d'écho qu'elle ne mérite dès lors qu'elle
semble apporter un appui scientifique légitime à toutes les tendances qui, depuis les
créationnismes et fondamentalismes les plus stricts jusqu'à diverses philosophies dites
«spiritualistes», soulignent que la science n'explique pas tout. C'est une affirmation à
laquelle il est évidemment difficile de s'opposer aussi longtemps que la science n'aura
pas tout expliqué; mais elle ne devient d'application qu'après qu'ont été épuisées toutes
les tentatives d'expliquer ce que l'on ne comprend pas. C'est loin d'être le cas en biologie.
Au contraire, il n'est pas difficile de montrer les failles dans les arguments avancés en
faveur du dessein intelligent.
Un de ces arguments est fondé sur ce que le biochimiste américain Michael Behe appelle
«l'irréductible comptexité» de certains systèmes tels que la cascade de réactions qui
règlent la coagulation sanguine, l'activation du complément ou l'assemblage des
appendices moteurs, cils et flagelles, constitués de microtubules. De tels systèmes,
prétend-il, n'auraient pu naître sans le concours d'une intelligence qui en aurait modelé
les parties en fonction d'un plan préétabli. Le biologiste néo-zélandais Michael Denton
traite sur le même mode certains événements clés de l'évolution, comme le
développement du poumon aviaire, dans lesquels il croit discerner une forme de
prédestination. L'argument n'est pas neuf. Il y a deux siècles déjà, le théologien anglais
William Paley en faisait état dans sa célèbre allégorie de l'horloger. Excusable et même
valable du temps de Paley, le raisonnement ne l'est plus maintenant que l'on sait les
temps très longs au cours desquels molécules et structures ont pu être assemblées et
mises à l'épreuve de la sélection naturelle et que l'on commence à apprécier les voies
parfois très détournées par lesquelles l'évolution a souvent fait du neuf avec du vieux. Un
autre argument, à première vue plus impressionnant, est fondé sur l'extrême
improbabilité des processus dont sont nés les êtres vivants actuels. C'est ainsi que le
mathématicien américain William Dembski, un des défenseurs les plus éloquents du
dessein intelligent, a repris à son compte le calcul classique montrant que les protéines
occupent une place infime dans l'espace immense, inimaginable même, des séquences
polypeptidiques possibles. Cette place, selon Dembski, n'aurait jamais pu être atteinte
sans guide. Une telle assertion néglige la dimension historique de la naissance des
protéines, qui a presque certainement débuté avec des molécules de très petite taille,
qu'un jeu combinatoire a conduites progressivement à des dimensions plus élevées. A
chaque palier de ce jeu, la sélection a réduit le nombre des molécules disponibles pour
l'étape suivante à un chiffre compatible avec une exploration étendue, sinon exhaustive,
des combinaisons du palier suivant. Il en est de même des mutations. Celles-ci peuvent
fort bien être accidentelles et dépourvues de toute finalité, comme le démontrent toutes
les connaissances de la biologie moléculaire, et conduire néanmoins à un résultat
presque obligatoire dans les conditions d'environnement existantes, grâce au nombre
énorme des individus impliqués et aux durées très longues en cause. Comme je l'ai fait
valoir, hasard n'exclut pas inévitabilité. Tout dépend du rapport entre le nombre
d'occasions qui sont offertes à un événement de se produire et la probabilité de celui-ci.
Même à la loterie, un numéro de sept chiffres est assuré de sortir avec une probabilité de
99,9 % si l'on exécute quelque 69 millions de tirages. Ce n'est pas une recette pour
gagner à la loterie. Mais c'est souvent ainsi que se joue celle de l'évolution. On notera
que cette argumentation s'adresse autant aux partisans du dessein intelligent qu'à ses
adversaires les plus acharnés, défenseurs de la contingence totale des phénomènes
évolutifs. Le guide postulé par les premiers se révèle ne pas être nécessaire, tandis
qu'une voie évolutive donnée peut presque s'imposer en dépit du caractère aléatoire des
modifications génétiques sous-jacentes, contrairement à ce que soutiennent les seconds.
En conclusion, la vie et son évolution vers la complexité sont inscrites dans les propriétés
de la matière et n'exigent pas l'intervention de quelque chose d'autre pour se manifester.
Ce qui est admirable, c'est le fait que, contrairement à la célèbre affirmation de Jacques
Monod, la matière soit «grosse de la vie»,
Christian de Duve
prix Nobel de médecine, professeur émérite à l'Université catholique
de Louvain et professeur à l'Université Rockefeller de New York
DÉCOUVREZ NOTRE
AUDIOTHÈQUE PHILOSOPHIQUE
pour télécharger cette conférence, celles de la bibliographie
et des milliers d’autres
Tous nos cycles de cours et nos conférences sont enregistrés et
disponibles auprès de notre service AUDIOTHEQUE sur notre site internet
et à la MAISON DE LA PHILOSOPHIE à Toulouse. Plusieurs formules
sont à votre disposition pour les obtenir :
1 - PHILOTHÈQUE EN LIGNE : Toutes nos conférences sont
téléchargeables à partir de notre site internet. Les
enregistrements sont au format MP3 et accompagnés de
documents PDF. Un moteur de recherche vous permettra de
trouver rapidement la conférence qui vous intéresse.
2 - PHILO REPLAY : Abonnements annuels à tous les podcasts
de la saison en cours. Retrouvez l’intégralité des podcasts des
conférences d’une saison pratiquement en temps réel, alors que
les conférences d’une saison ne sont mis à disposition dans
notre Boutique en ligne qu’en septembre de chaque saison.
3 - VENTE PAR CORRESPONDANCE : Le catalogue complet
de nos conférences est téléchargeable sur notre site, ainsi que
les bons de commande à tarifs préférentiels.
4 - À la MAISON DE LA PHILOSOPHIE à Toulouse. De
nombreuses conférences et cycles de cours sont en vente en CD
et DVD à la Maison de la philosophie à Toulouse.
Pour renseignements et commandes par correspondance :
MAISON DE LA PHILOSOPHIE - 29 rue de la digue, 31300 Toulouse
Association ALDÉRAN pour la promotion de la philosophie
Tel : 05.61.42.14.40 - Email : [email protected]
Site internet : www.alderan-philo.org
POUR APPROFONDIR CE SUJET, NOUS VOUS CONSEILLONS
- Les cours et conférences sans nom d’auteurs sont d’Éric Lowen Revue de philosophie “ALDÉRAN”
- N°27 : Le plus vaste horizon du monde, de William Ruthenford
- N°28 : Le réenchantement du monde, de William Ruthenford
Conférences sur la fabrication du monde
- La fabrication du monde, voyage au coeur de l’évolution créatrice
- Le Big bang et les premiers instants de l’univers
- La création du système solaire, notre archipel cosmique
- La naissance de la terre, notre oasis spatial dans l’immensité infinie de l’espace
- L’apparition de la vie sur la Terre
- L’histoire de la vie sur notre planète, de la biogenèse à aujourd’hui
- Le principe Gaïa, le fonctionnement de notre écosystème planétaire
- Les origines préhistoriques de l’Être Humain, l’anthropogenèse évolutionniste de l’homme
1600-302
1000-032
1000-055
1000-275
1000-077
1000-276
1600-020
1000-031
Conférences sur de grandes révolutions scientifiques liées à cette question
- La révolution chimique
- La révolution naturaliste : Linné, Buffon, Cuvier et les autres
- La révolution biologique, le début de l'exploration de la corporalité des organismes vivants
- La révolution géologique, la découverte de l’extraordinaire ancienneté de la terre
- La révolution préhistorique, la découverte d'une humanité avant l'humanité
- La révolution darwinienne
- La révolution génétique
1000-082
1000-163
1000-118
1000-206
1000-192
1000-041
1000-073
Conférences sur le vivant - philosophie du vivant
- Introduction à la philosophie du vivant
- Les conséquences philosophiques de la révolution naturaliste et biotique
- Qu’est-ce que le vivant ? Comment penser la vie dans la complexification du monde ?
- De la vie aux organismes vivants, le passage des cellules aux organismes vivants
- La vie extrême, les surprises des formes de vie extrêmophiles
- Vie et énergie, la vie envisagée comme organisation thermodynamique
- Le vivant et le milieu
- L’Inerte et le vivant : où commence le vivant ? où fini l’inerte ?
- Les êtres vivants sont des choses comme les autres
- La vie bricole
- Les espèces n’existent pas, seuls existent des individus
- Il n’y a pas de lois biologiques
- L’aventure du vivant comme transcendance
- La vie dans le Cosmos : phénomène unique ou universel ?
- Unité du cosmos, pluralité des univers existentiels
- Le sens de la vie, de l’universel au particulier
- Respect de la vie, respect des vivants
- La sagesse du vivant
1600-294
1600-337
1600-265
1600-266
1600-267
1600-268
1600-268
1600-270
1600-272
1600-273
1600-275
1600-278
1600-288
1600-036
1600-164
1600-038
1600-129
1600-074
Conférences sur le Cosmos
- La nouvelle réalité du cosmos
- La réalité du cosmos
- La naturalité du Cosmos
- La matière triomphante
- L’évolution créatrice
- L’unité du Cosmos
- Les lois de la nature existent-elles ?
1600-290
1600-004
1600-108
1600-178
1600-124
1600-073
1600-106
Quelques livres et revues sur le sujet
- Des océans tombés du ciel, David Jewitt et Edward Young, in Pour la science, N°454, août 2015
- La biologie de synthèse, vers une ingénierie du vivant, François Képès, in Pour la Science, N°440, juin
2014
- L'ADN, mémoire numérique du vivant, Vincent Daubin, Simon Penel et Eric Tannier, in Pour la Science, N°
433, Novembre 2013
- Où est née la vie ?, collectif, Dossier Pour la Science, N°60, juillet-septembre 2008
- Des formes de vie alternatives, par Paul Devies, in Pour la Science, N°365, mars 2008
- Les premiers pas, Robert Shapiro, in Pour la Science, N°359, septembre 2007
- Le méthane, signe de vie sur Mars et Titan, par Sushil Atreya, in Pour la science N°356, juin 2007
- Une origine extraterrestre de la vie, par David Warmflash et Benjamin Weiss, in Pour la Science, N°340,
février 2006
- La vie expliquée par la chimie, Jean C. Baudet, Vuibert, 2006
- L'origine du génome, Patrick Forterre, ln Les dossiers de La Recherche : L'histoire de la vie, les grandes
étapes de l’évolution, N°79, mai 2005
- Mars et Titan : sur les traces de la vie, par Patrice Coll, in Pour la science, N°327, janvier 2005
- L'asymétrie des biomolécules vient de l'espace, Laurent Nahon, in La Recherche, N°390, octobre 2005
- La Naissance de la vie : de l'évolution prébiotique à l'évolution biologique, Marie-Christine Meurel, Editions
Dunod, 2003
- Les premières traces de la vie, par Sarah Simpson, in Pour la Science, N°308 juin 2003
- L'Environnement de la Terre Primitive, sous la direction de Muriel Gargaud, Didier Despois, Jean-Paul
Parisot, Presses universitaires de Bordeaux, 2001
- La chimie supramoléculaire et auto-organisation, H. This et J.M. Lehn, in Pour la science, N°290 décembre
2001
- La plus belle histoire de la Terre, André Brahic, Paul Tapponnier, Lester R. Brown et Jacques Girardon,
Seuil, 2001
- Les enfants du soleil, histoire de nos origines, André Brahic, Odile Jacob, 2000
- La bioastronomie, F. Raulin, F. Raulin-Cerceau et J. Schneider, PUF, 1997
- Poussière de vie, Christian de Duve, Fayard 1996
- Les origines cosmiques de la vie, du big-bang à l'homme, A. Delsemme, Flammarion, 1994
- Les Origines de la vie, Marie-Christine Maurel, Editions Syros, 1994
- L’apparition du vivant, François Raulin, Presse pocket, 1991

L`émergence de la vie sur la Terre

Transcription

Documents pareils

Accueil de Sciences Physiques de Seconde, Physique Chimie

COURS DE MISE NIVEAU

Progression de sciences physiques en terminale S

Les substances chimiques

ESSENTIEL 7 - LES CARACTERISTIQUES DE LA VIE SUR TERRE

Ra203 - exercices de remédiation en SVT

`` Sans argent, pas de recherche ! Sans recherche, pas de molécules

Guillaume Bertrand