L’apparition des cellules et de la photosynthèse


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.


Page mise à jour le 30 août 2017 par Olivier Esslinger