1 – Du Big Bang à l’apparition des protocellules.

Big Bang et tout commence!

« L’être humain pense régner en maître sur la planète Terre. Cela n’a pas toujours été le cas. D’autres espèces ont successivement occupé les lieux et marqué de leur empreinte l’histoire de la Terre. Avant nous , de nombreux mammifères peuplaient notre planète ; avant eux, ce furent les dinosaures ; et encore bien avant eux, le moindre recoin de la planète était occupé par les bactéries et les virus. Avant les bactéries et les virus, des molécules innombrables se partageaient l’espace et l’énergie. L’évolution est continue. L’être humain sera un jour possiblement remplacé. L’homme n’a qu’un seul prédateur, lui-même. Nous nous auto-détruisons ! Nous faisons preuve d’une imagination et d’une créativité débordantes pour inventer les moyens de nous détruire. »Extrait du livre d’Eric Bapteste. « Tous entrelacés » publié aux Editions Belin.

L’univers s’est étendu depuis le Big Bang initial, survenu il y a environ 15 milliards d’années. Quant à la Terre, elle s’est formée il y a environ 4,5 milliards d’années.

Une année.

Imaginons que les 4,5 milliards d’années de l’histoire de la Terre soient compressés en une seule année.

La Terre se serait formée le 1er janvier.

Il faut attendre le 26 février pour voir apparaître la vie, sous forme de premières cellules rudimentaires : les protocellules. Peu après, émergent les virus, les bactéries et les archées.

Le 3 avril marque une étape cruciale avec l’apparition de la photosynthèse, un mécanisme bactérien qui utilise la lumière du soleil pour assembler les éléments essentiels du vivant à partir d’eau et de dioxyde de carbone (CO2). Ce processus libère de l’oxygène, qui deviendra le comburant indispensable à la respiration, un autre mécanisme inventé par les bactéries permettant d’exploiter l’énergie solaire stockée dans les végétaux.

Le 24-25 septembre apparaissent les premiers organismes multicellulaires.

Le 23 novembre, les premiers végétaux apparaissent et commencent à se répandre sur la Terre.

Au début du mois de décembre, les premières forêts se forment. La vie animale peut alors se diversifier : le 6 décembre voient le jour les reptiles, le 14 décembre les premiers mammifères, et le 25 décembre les premiers primates.

Enfin, à la toute fin de la journée du 31 décembre, l’homme fait son apparition. Sur les 4,5 milliards d’années d’histoire de la Terre, celle de l’humanité représente une infime fraction du temps. Pourtant, son impact environnemental est considérable et souvent catastrophique. Comment en sommes-nous arrivés là ? Comment avons-nous pu causer autant de dégâts en si peu de temps ? Nous avons parfois pris de mauvaises décisions, emprunté de mauvaises voies. Une étude approfondie de l’évolution nous apportera des réponses.

Les atomes : la base.

Les associations d’atomes pour former des molécules sont les premières étapes de l’apparition de la vie.

Extraits du livre  » Microcosmos  » de Lynn Margulis et Dorion Sagan publié aux Editions Wildproject.

« La souplesse du carbone est un des secrets de la vie sur Terre. Les atomes de carbone en agitation continuelle pendant l’Archéen, chaud et humide, se sont combinés facilement à l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le phosphore et le souffre pour créer une grande diversité de substances moléculaires. Ces six éléments constituent le dénominateur commun de toute la vie et représentent 99% du poids sec de tout être vivant. De plus, le pourcentage de chacun de ces éléments, la proportion d’acides aminés et de composants génétiques, et la distribution des longues molécules de protéines et d’ADN dans les cellules sont semblables dans toutes les formes de vie, depuis les bactéries jusqu’au corps humain. »

« La Terre primitive est le milieu qui convenait le mieux pour que le passage de la non-vie à la vie se fasse. Ce milieu a permis l’apparition de combinaisons moléculaires spécifiques à la vie à partir de réactions chimiques. Les substances chimiques ne se combinent pas au hasard, mais selon des modèles ordonnés. »

Mais où commence véritablement la vie : dès les premiers atomes, à partir des premières molécules ou uniquement avec les premières cellules ? Les cellules proviennent de collectifs de molécules, elles-mêmes issues d’assemblages d’atomes. À quel moment la vie apparaît-elle réellement ? Il me semble que la vie émerge progressivement, au fil de l’évolution. Plus les formes se complexifient, plus la vie devient manifeste. L’évolution débute avec des structures simples, les atomes, qui, en s’associant, donnent naissance à une grande diversité de formes plus complexes et vivantes, les molécules. Ce processus se poursuit jusqu’à l’apparition des êtres humains. Contrairement à une idée reçue, l’évolution n’est pas une lutte incessante pour la survie ou pour occuper une place au soleil, mais une succession de coopérations, d’associations et de partages, comme nous allons le découvrir.

Après les atomes, les molécules.

Après les atomes, ce sont les molécules qui commencent à se lier entre elles.

Les membranes représentent les premières frontières semi-perméables, séparant un « intérieur » d’un « extérieur », marquant ainsi la première distinction entre le soi et le non-soi, et l’émergence d’un rudiment de conscience.

La majorité des biologistes estiment que des lipides se sont associés à des protéines pour former des structures translucides, semblables à la vie, avant même l’apparition de la vie elle-même.

Ces sacs translucides peuvent être considérés comme les premiers essais de formes cellulaires, que l’on appelle protocellules.

« Pour être vivante, une entité doit être autopoïétique, c’est à dire capable de se protéger contre les adversités du monde extérieur. Un organisme échange constamment ses parties, remplace ses constituants chimiques sans jamais perdre son identité. L’autopoïèse est le fondement de la vie : toutes les cellules réagissent à l’environnement extérieur de manière à préserver leur identité. Mais même les prédécesseurs des cellules ont une certaine forme d’autopoïèse, une capacité à préserver leur intégrité structurelle et biochimique face aux aléas environnementaux. »

« Une vingtaine d’acides aminés différents, reliés en chaînes de quelques dizaines à plusieurs centaines, constituent les protéines de toutes les formes de vie sur Terre. La séquence d’acides aminés détermine la forme de la molécule, puis la forme détermine la fonction. Le code qui traduit la séquence de nucléotides dans l’ADN en une séquence d’acides aminés dans une protéine est universel. »

Apparition de la forme cellulaire.

« Il y a 3,5 milliards d’années, la vie s’est organisée sous la forme de la cellule dotée d’une membrane , contenant environ 5000 protéines gouvernées par L’ADN et communiquant par l’intermédiaire de l’ARN. Une fois l’autopoïèse assurée de son existence et la reproduction certaine de son expansion, l’évolution a pu se mettre en marche. Le microcosme terrestre, l’âge des bactéries venait de commencer et il se continue de nos jours. »

Les protocellules sont très simples. Individuellement, elles ont peu de capacités, mais ensemble, elles disposent de bien plus de moyens pour survivre. De leur association naîtra une nouvelle forme cellulaire : la bactérie. En se diversifiant et en se multipliant, les bactéries finiront par coloniser l’ensemble de la surface de la Terre.

« L’essence du vivant est une mémoire, la préservation physique du passé dans le présent. En se reproduisant, les formes de vie relient le passé au présent et enregistrent des messages pour l’avenir. »

« Il ne fait guère de doute que la pellicule planétaire – nous y compris – est autopoïétique. La vie à la surface de la Terre semble se réguler face à une perturbation extérieure, et cela sans aucune considération pour les individus et les espèces qui la composent. Plus de 99 ,99% des espèces apparues sont aujourd’hui éteintes. La pellicule planétaire , avec son armée de cellules, perdure depuis plus de 3milliards d’années. Son fondement passé, présent et futur, c’est le microcosme, des milliards et des milliards de microbes en communication et en évolution. Le monde visible constitue une fraction tardive, hyperdéveloppée, du microcosme. Il fonctionne grâce aux connexions perfectionnées qu’il maintient avec les activités du microcosme. »

Autrement dit, les végétaux, les animaux et les humains sont constitués de microbes. Nous faisons partie du microcosme et nous en sommes dépendants.

« L’idée selon laquelle la nature sans nous serait démunie, est une illusion. Nos activités nous semblent importantes, mais elles ne sont pas grand chose face aux activités de la riche couche d’organismes interdépendants qui forment la surface de la planète. Nous pouvons polluer l’air, l’eau et la Terre, entraîner notre disparition, cela n’aura aucun effet sur la persistance du microcosme. Après notre mort nous retournons à l’humus, nous redevenons bactéries, molécules et atomes qui seront recyclés. Le microcosme continue d’évoluer autour de nous et en nous et il continuera après nous. »

Nous dépendons du microcosme, des virus et des bactéries qui composent notre être. C’est à eux que nous devons la vie. Que leur rendons-nous en retour ? Les considérant comme responsables de certaines maladies, nous ne cessons de chercher à les éliminer avec des antibiotiques, des antiseptiques et bien d’autres produits. Pourtant, chaque fois que vous prenez un antibiotique, vous mettez en péril une partie de votre organisme. Heureusement, les bactéries possèdent une incroyable capacité d’adaptation, leur permettant de neutraliser les toxines ou de développer une résistance aux antibiotiques.

« Détruit 99,99% des bactéries et virus » : vraiment pas de quoi être fier!

Le slogan « détruit 99,99 % des bactéries et virus », fièrement affiché sur les produits des fabricants de détergents, est une véritable aberration.

« On a découvert des microbes fossiles vieux de 3,4 milliards d’années ce qui veut dire que la transition de la matière inanimée à la bactérie a pris moins de temps que la transition de la bactérie aux grands organismes connus. La vie est une compagne de la Terre presque depuis le début. Le lien vital entre la Terre et les organismes qui l’habitent nous met dans l’impossibilité de définir précisément la différence entre la matière vivante et la matière non vivante. »

Les virus et les bactéries existaient bien avant l’apparition de l’homme. Ils n’ont pas été créés pour le détruire. Au contraire, ils en sont des éléments fondamentaux. Les germes pathogènes n’existent pas !

Mais je me laisse emporter par mon enthousiasme. Avant d’affirmer cela, il est nécessaire de vous présenter tous les arguments qui mènent à cette conclusion révolutionnaire. Et croyez-moi, ils sont nombreux. Commençons donc par les protocellules. Que sont-elles réellement ?

Voici ce que Patrick Forterre, biologiste, en dit dans la revue Science & Vie Hors Série n°302, juillet 2022 :

« SVHS : Comment est-on passé de l’inerte au vivant ?

Patrick Forterre, biologiste : Cette question est encore débattue. Selon la théorie actuellement dominante, les molécules organiques utilisées par le vivant ( notamment les acides aminés, constituant les protéines et les lipides – les graisses – qui forment les membranes des cellules ) sont apparues sur Terre, même si certaines d’entre elles ont peut-être été rapportées par des comètes ou des météorites. D’après le chercheur russe Armen Mulkidjanian, auteur d’un article sur ce sujet paru en 2012 dans la revue PNAS, tout se serait joué dans des sources chaudes terrestres riches en potassium [ un minéral indispensable à la vie actuelle, NDLR ]. Ceci expliquerait pourquoi les cellules de tous les organismes contiennent en abondance cet élément rare sur terre et dans les océans. En revanche, on ignore encore comment est apparu le premier métabolisme capable de fournir l’énergie nécessaire à la formation des molécules géantes caractéristiques de la vie actuelle ( protéines, acides nucléiques, etc.).

SVHS:A quoi ressemblait le premier être vivant ?

P.F. : Il s’agissait sans doute de cellules rudimentaires, ou protocellules : des vésicules entourées d’une membrane lipidique et capables d’un métabolisme primitif fournissant le minimum d’énergie nécessaire à leur stabilité et à leur croissance. En laboratoire, il est relativement facile d’obtenir de telles structures à partir de composants chimiques simples ( peptides, minéraux, etc.).Une étape-clé dans l’évolution de ces protocellules a été l’apparition de macromolécules capables de porter et de transmettre une information génétique. La plus ancienne connue à ce jour est l’acide ribonucléique (ARN), une molécule génétique plus simple que l’ADN. L’ARN est capable non seulement de porter une information génétique, mais il peut également catalyser des réactions chimiques. Il est alors appelé ribozyme, par analogie avec les enzymes classiques, qui sont, elles des protéines. Une étude japonaise publiée en mars 2022 dans le journal Science Advances a confirmé que l’ARN peut évoluer par lui-même pour former des molécules de plus en plus complexes… comme lors du processus d’évolution décrit par le biologiste britannique Charles Darwin. Reste que pour l’instant, on ne sait pas comment les briques complexes qui forment l’ARN, les ribonucléotides, sont apparues au sein des protocellules. Elles sont en effet très difficiles à obtenir en laboratoire par des méthodes non biologiques… »

L’étude détaillée des protocellules va nous permettre de découvrir les propriétés des virus et des bactéries.

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