La complexification de la vie sur Terre

Les premières cellules

Après l’apparition de l’ARN, l’étape suivante dans l’évolution de la vie est le remplacement de l’ARN par d’ADN comme support génétique. Cette nouvelle molécule est une banque de données bien plus sûre car formée de deux brins complémentaires qui contiennent chacun la même information de manière redondante. C’est donc l’ADN qui finit par assurer la fonction de conservation du patrimoine génétique, alors que l’ARN se spécialise dans d’autres tâches telles que la synthèse des protéines.

La dernière étape pour donner naissance aux cellules est la constitution autour de ces composants d’une enveloppe externe. Celle-ci, constituée de molécules appelées les phospholipides, va isoler la chimie interne de l’organisme et donc la protéger du monde extérieur. La cellule est née et le règne des bactéries peut commencer. Tous ces évènements sont évidemment très difficiles à dater, ils se produisent probablement il y a plus de quatre milliards d’années. En tout cas, les premières traces de vie identifiables de nos jours remontent à environ 3,8 milliards d’années.

La photosynthèse

Les réactions chimiques qui sont à la base de la vie ont besoin d’énergie pour se produire. L’environnement dans lequel la vie est née n’est pas connu avec certitude mais il est probable qu’il était volcanique et que les premières réactions exploitaient des fluctuations dans la concentration des différents composés chimiques présents. Cette méthode fournissant très peu d’énergie, les premiers organismes commencèrent probablement à s’appuyer sur la fermentation comme source d’énergie, d’abord en utilisant des composés organiques préexistants, puis en recyclant les restes d’organismes morts.

Il y a environ 3 milliards d’années apparut une innovation qui allait révolutionner la vie. Certaines cellules développèrent la faculté de transformer l’énergie du rayonnement solaire en énergie chimique : la photosynthèse était née, une méthode beaucoup plus efficace que la fermentation. Les cellules capables de photosynthèse s’appuyèrent d’abord sur le sulfure d’hydrogène provenant des volcans mais finir par être capable d’opérer simplement à partir d’eau et de gaz carbonique, composés très abondants à l’époque. Ceci leur permit de quitter leur lieu d’origine et de se répandre sur la Terre tout entière.

Avec la naissance de la photosynthèse apparut un de ses sous-produits : l’oxygène. Celui-ci commença à contribuer à l’atmosphère terrestre il y a 2,5 milliards d’années et vit sa concentration augmenter peu à peu pour finalement la transformer complètement. Après quelques centaines de millions d’années, certaines bactéries apprirent à utiliser ce gaz. C’est ainsi que naquit le métabolisme qualifié d’aérobie, c’est à dire utilisant de l’oxygène, une méthode beaucoup plus efficace d’un point de vue énergétique.

La complexification des cellules

Les bactéries à cette époque ne possédaient pas de structure interne, on les appelle des procaryotes. L’étape suivante dans la complexification de la vie, il y a environ 2 milliards d’années, fut l’apparition des eucaryotes, des cellules possédant un noyau et d’autres structures internes.

L’hypothèse la plus probable est que certains procaryotes furent amenés à s’associer et à travailler ensemble. Chaque élément de l’organisme ainsi créé pouvait aider les autres mais aussi tirer avantage d’eux, un phénomène que l’on appelle la symbiose. Par exemple, les bactéries possédant la faculté de photosynthèse devinrent les chloroplastes, les petits compartiments chargés de cette tâche dans les plantes actuelles.

C’est aussi à ce moment qu’apparut la notion de sexe qui devint un atout majeur pour la vie. La reproduction sexuée ouvrait la voie à une créativité extraordinaire puisqu’elle permettait de mélanger des patrimoines génétiques différents et de créer quelque chose d’unique lors de chaque reproduction.

Les premiers eucaryotes étaient constitués d’une seule cellule, il s’agissait de protozoaires. Il y a environ 700 millions d’années des cellules isolées s’associèrent pour former des organismes complexes : les métazoaires. Chaque cellule dans ce nouvel organisme pouvait alors se spécialiser dans une fonction donnée au service de l’ensemble, d’où l’apparition d’organismes beaucoup plus complexes et sophistiqués qu’auparavant, comme les vers et les méduses.

La complexification de la vie

Il y a environ 530 millions d’années se produit une étape fondamentale dans l’évolution de la vie, l’explosion du Cambrien, pendant laquelle apparaissent les premiers organismes possédant des parties solides. C’est une nouvelle complexification de la vie avec par exemple les arthropodes (insectes ou araignées) et les mollusques, mais aussi certaines créatures qui n’ont pas de descendants dans le monde actuel. Notons que grâce à leurs parties solides, ces organismes laisseront dorénavant des fossiles, ce qui facilitera grandement leur étude.

Il y a 500 millions d’années apparaissent des êtres encore plus évolués avec des muscles plus performants, des systèmes nerveux plus complexes et de nouveaux organes comme le coeur, le cerveau ou les yeux : c’est l’arrivée des premiers poissons. Il y a 450 millions d’années, arthropodes, mollusques et plantes entreprennent la colonisation des eaux douces et des terres. Après 50 millions années, certains poissons décident également de s’aventurer sur la terre ferme et c’est ainsi que naissent les amphibiens.

Avec le temps, ces animaux développent des membres plus agiles et voient leur squelette et leurs dents se renforcer, pour donner finalement naissance aux reptiles il y a 300 millions d’années : le règne des dinosaures va commencer.

Les mammifères

Il y a 65 millions d’années se produit une catastrophe climatique, probablement due à l’impact d’une comète ou d’une météorite sur la Terre. Cette catastrophe conduit à l’extinction d’un grand nombre d’espèces, en particulier les dinosaures. Les mammifères, d’abord apparus il y a 200 millions d’années, ont alors le champ libre pour se répandre et atteindre la diversité que nous leur connaissons actuellement.

Il y a 30 millions d’années apparaissent les grands singes. Ceux-ci évolueront pour conduire à l’orang-outan, au gorille, au chimpanzé et à l’homme. Il y a 3,5 millions d’années avant notre ère, apparaissent les australopithèques, dont la fameuse Lucy, des sortes de pré-humains qui marchent sur deux jambes de manière régulière et peuvent utiliser leurs mains ainsi libres pour se servir d’outils rudimentaires.

L’homme

Il y a environ deux millions d’années, c’est le premier homme, homo habilis, qui possède un cerveau plus grand que ses ancêtres, fabrique des outils et commence à manger de la viande.

Il y a 1,8 millions d’années apparaît homo erectus, avec un cerveau toujours plus développé, qui travaille avec des outils en pierre, construit des abris rudimentaires et s’habille de peaux d’animaux. Il apprend à contrôler le feu et l’utilise régulièrement. Il quitte son Afrique natale pour l’Asie et l’Europe.

Il y a environ 400.000 ans, ‘c’est l’arrivée de l’homme de Néandertal, qui enterre ses morts et s’interroge peut-être déjà sur sa propre existence, puis, il y a 300.000 ans, de l’homme moderne, homo sapiens, qui crée l’art, le langage, l’écriture et va commencer à se poser des questions sur le monde qui l’entoure.

Evidemment, ce survol très rapide est forcément simplifié : l’évolution de l’homme sur les deux derniers millions d’années est plutôt un arbre avec de nombreuses lignées qu’une évolution simple et linéaire vers l’homme moderne.

L'arbre phylogénétique humain
L’arbre phylogénétique humain sur les deux derniers millions d’années avec ses nombreuses lignées. Crédit : Wikimedia Commons