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Origine de la vieOrigine de la vie

Cours Ifsi 1ere année Cours Ifsi 1ere année

2008-20092008-2009

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1) Origine de la vie1) Origine de la vie

Définition de la vie par la NASA :Définition de la vie par la NASA : « La vie est un système chimique auto-« La vie est un système chimique auto-

entretenue capable d'évolution entretenue capable d'évolution darwinienne »darwinienne »

C’est une définition qui suppose :C’est une définition qui suppose : un phénomène chimique,un phénomène chimique, et qui valide la Théorie de Charles et qui valide la Théorie de Charles

Darwin…. !Darwin…. ! USA de plus en plus créationnisteUSA de plus en plus créationniste

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1) La vie : une question d’origine…1) La vie : une question d’origine… Une origine qui demeure encore une énigme Une origine qui demeure encore une énigme

malgré de multiples hypothèses et théories.malgré de multiples hypothèses et théories. Elle est apparue sur notre planète il y a près de Elle est apparue sur notre planète il y a près de

4 milliards d'années.4 milliards d'années.

C'est dans les stromatolites, des concrétions C'est dans les stromatolites, des concrétions d'algues bleues (superpositions de sédiments d'algues bleues (superpositions de sédiments carbonatés), qu'ont été retrouvées les plus carbonatés), qu'ont été retrouvées les plus anciennes traces de vie sur Terre, datant de anciennes traces de vie sur Terre, datant de 3,5 milliards d'années3,5 milliards d'années

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Stromatolites (Australie)Stromatolites (Australie)

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2) 3 théories explicatives2) 3 théories explicatives

Pour expliquer la vie 3 théories existentPour expliquer la vie 3 théories existent 1) apparition de la vie à partir de l’atmosphère1) apparition de la vie à partir de l’atmosphère 2) apparition de la vie à partir de sources 2) apparition de la vie à partir de sources

hydrothermaleshydrothermales 3) apparition de la vie à partir d’une origine 3) apparition de la vie à partir d’une origine

extraterrestre ou exogenèseextraterrestre ou exogenèse

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2-1) La vie à partir de 2-1) La vie à partir de l’atmosphèrel’atmosphère

L’expérience de Stanley MillerL’expérience de Stanley Miller Stanley Miller, chercheur américain, réalise, en Stanley Miller, chercheur américain, réalise, en

1953, une expérience visant à reproduire les 1953, une expérience visant à reproduire les conditions atmosphériques qui régnaient sur la conditions atmosphériques qui régnaient sur la terre primitive terre primitive

Pour que la vie apparaisse, Miller envisage Pour que la vie apparaisse, Miller envisage l’action combinée de deux facteurs :l’action combinée de deux facteurs : Une atmosphère gazeuseUne atmosphère gazeuse Une source d'énergieUne source d'énergie

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2-1) Miller s’est basé sur la théorie du 2-1) Miller s’est basé sur la théorie du dégazage volcanique pour mettre en place dégazage volcanique pour mettre en place

son expérienceson expérience Le dégazage fait suite à la formation de la Terre (4,5 Le dégazage fait suite à la formation de la Terre (4,5

milliards d’années) = eau sous forme gazeuse dans milliards d’années) = eau sous forme gazeuse dans les enveloppes qui entouraient la Terreles enveloppes qui entouraient la Terre

Pour reproduire l’atmosphère qui existait durant cette Pour reproduire l’atmosphère qui existait durant cette phase éruptive, il fait le vide dans un ballon, introduit phase éruptive, il fait le vide dans un ballon, introduit des éléments chimiques présents dans l’atmosphère des éléments chimiques présents dans l’atmosphère primitive : CH4 (méthane), NH3 (ammoniac), H2 primitive : CH4 (méthane), NH3 (ammoniac), H2 (hydrogène) et de la vapeur d’H2O sous forme (hydrogène) et de la vapeur d’H2O sous forme gazeuse. gazeuse.

Pour créer les éclairs (source d’énergie), il fait des Pour créer les éclairs (source d’énergie), il fait des étincelles dans le ballon pendant toute l’expérience. étincelles dans le ballon pendant toute l’expérience.

Elle va durer sept jours.Elle va durer sept jours.

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2-1) Résultats 2-1) Résultats ::

Miller a pu observer dans sa Miller a pu observer dans sa soupe primitivesoupe primitive la la formation de plusieurs formation de plusieurs acides aminésacides aminés, des , des molécules à la base des protéines qui constituent molécules à la base des protéines qui constituent la majorité des corps vivants de notre planète.la majorité des corps vivants de notre planète.

Les proportions de ces composés pouvaient Les proportions de ces composés pouvaient atteindre jusqu'à 2%. atteindre jusqu'à 2%.

Ainsi, Miller a démontré que la vie pouvait être Ainsi, Miller a démontré que la vie pouvait être créée à partir créée à partir d’une atmosphère réductrice (oxydoréduction), d’une atmosphère réductrice (oxydoréduction), d’une source d’énergie telle que les éclairs.d’une source d’énergie telle que les éclairs.

Cependant, l’atmosphère de la Terre, au début de Cependant, l’atmosphère de la Terre, au début de sa vie, était une atmosphère oxydante.sa vie, était une atmosphère oxydante.

La même expérience avec une atmosphère de ce La même expérience avec une atmosphère de ce type : (CO2, N2, H2O), a donné de mauvais type : (CO2, N2, H2O), a donné de mauvais rendements… rendements…

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2-1) Expérience de Miller (1953)2-1) Expérience de Miller (1953)

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2-2) Les sources hydrothermales2-2) Les sources hydrothermales

La croûte terrestre est constituée de plaques La croûte terrestre est constituée de plaques tectoniques en mouvement créant des zones de tectoniques en mouvement créant des zones de subduction (enfoncement) et des dorsales subduction (enfoncement) et des dorsales océaniques (compression).océaniques (compression).

Au niveau de ces dorsales océaniques, on a Au niveau de ces dorsales océaniques, on a découvert en 1977, l’existence de monts découvert en 1977, l’existence de monts hydrothermaux, plus couramment appelés hydrothermaux, plus couramment appelés « fumeurs ». « fumeurs ».

Ces fumeurs se situent à environ 2500 m de Ces fumeurs se situent à environ 2500 m de profondeur dans une zone où la lumière est profondeur dans une zone où la lumière est absente et où la pression avoisine les 250 bars.absente et où la pression avoisine les 250 bars.

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Croûte océanique et fumeursCroûte océanique et fumeurs

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Les mouvements des plaques provoquent des Les mouvements des plaques provoquent des fractures de la croûte océanique dans lesquelles fractures de la croûte océanique dans lesquelles l’eau de mer s’infiltre.l’eau de mer s’infiltre.

Au contact du magma, l’eau de mer s’échauffe et Au contact du magma, l’eau de mer s’échauffe et se vaporise, le fluide remonte alors sous l’effet de se vaporise, le fluide remonte alors sous l’effet de la pression et de la température, en s’acidifiant et la pression et de la température, en s’acidifiant et en se chargeant d’éléments métalliques.en se chargeant d’éléments métalliques.

Au contact de l’eau froide les minéraux du fluide Au contact de l’eau froide les minéraux du fluide précipitent et forment alors des cheminées précipitent et forment alors des cheminées pouvant atteindre 20 m de haut.pouvant atteindre 20 m de haut.

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Le fluide qui sort des fumeurs est chargé en gaz Le fluide qui sort des fumeurs est chargé en gaz dissous et en métaux tels que : dissous et en métaux tels que : CH4 (méthane), CO (monoxyde de carbone), CO2 CH4 (méthane), CO (monoxyde de carbone), CO2

(dioxyde de carbone), H2 (hydrogène), Si (silicium), Mn (dioxyde de carbone), H2 (hydrogène), Si (silicium), Mn (manganèse), Fe (fer), Zn (zinc).(manganèse), Fe (fer), Zn (zinc).

La photosynthèse est ici impossible, il n’y pas de La photosynthèse est ici impossible, il n’y pas de lumière disponible. lumière disponible.

C’est la chimiosynthèse qui fournira l’énergie par une C’est la chimiosynthèse qui fournira l’énergie par une réaction chimique entre des composés soufrés et réaction chimique entre des composés soufrés et l’oxygène présent.l’oxygène présent.

Grâce à l’énergie dégagée et aux minéraux, il y a Grâce à l’énergie dégagée et aux minéraux, il y a production de molécules organiques avec lesquelles la production de molécules organiques avec lesquelles la vie peut se développer.vie peut se développer.

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2-3) L’origine extraterrestre : 2-3) L’origine extraterrestre : l’exogenèsel’exogenèse

Dernière théorie, l’idée que la vie viendrait de Dernière théorie, l’idée que la vie viendrait de l’espace !l’espace !

Les micrométéorites et les météorites (fragments Les micrométéorites et les météorites (fragments

d’astéroïde tombant sur terre) transporteraient une d’astéroïde tombant sur terre) transporteraient une grande quantité de molécules prébiotiques (qui grande quantité de molécules prébiotiques (qui permettent l’apparition de la vie) à partir desquelles permettent l’apparition de la vie) à partir desquelles les premières cellules se seraient assemblées.les premières cellules se seraient assemblées.

Dans le vide interstellaire, on a déjà recensé jusqu’à Dans le vide interstellaire, on a déjà recensé jusqu’à 120 molécules organiques… 120 molécules organiques…

Notre planète a pu être ainsi ensemencée en Notre planète a pu être ainsi ensemencée en molécules par ces apports exogènes extraterrestresmolécules par ces apports exogènes extraterrestres

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2-3) Il existe 3 grands types 2-3) Il existe 3 grands types de corps célestesde corps célestes

3 types de corps célestes sont susceptibles de fournir ces 3 types de corps célestes sont susceptibles de fournir ces éléments lors d’impacts :éléments lors d’impacts : Les comètesLes comètes Les météoritesLes météorites Les micrométéoritesLes micrométéorites

une comèteune comète contient 30% de matière organique avec des contient 30% de matière organique avec des atomes de carbone, d’oxygène, d’azote et d’hydrogène.atomes de carbone, d’oxygène, d’azote et d’hydrogène.

les météoritesles météorites ne sont pas en reste, on y a découvert la ne sont pas en reste, on y a découvert la présence de 70 acides aminés dont 8 rentrant dans la présence de 70 acides aminés dont 8 rentrant dans la composition de nos protéinescomposition de nos protéines

les micrométéoritesles micrométéorites contiennent du carbone en quantité contiennent du carbone en quantité importante ! importante !

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Remarque : Les micrométéoritesRemarque : Les micrométéorites chaque année la terre en reçoit 20.000 chaque année la terre en reçoit 20.000

tonnes !tonnes !

Au début de la formation du système solaire, elle Au début de la formation du système solaire, elle en recevait 100 à 10.000 fois plus.en recevait 100 à 10.000 fois plus.

Dans une coquille à base de Silice, les Dans une coquille à base de Silice, les micrométéorites contiennent en plus des sulfures micrométéorites contiennent en plus des sulfures (Soufre), de l’argile et du Carbone.(Soufre), de l’argile et du Carbone.

Cette configuration permet de préserver le Cette configuration permet de préserver le contenu de la coquille durant le voyage dans contenu de la coquille durant le voyage dans l’espace et de résister à l’entrée dans l’espace et de résister à l’entrée dans l’atmosphère.l’atmosphère.

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3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?

Comment expliquer l’apparition de la vie à partir Comment expliquer l’apparition de la vie à partir de ces éléments constitutifs des acides de ces éléments constitutifs des acides nucléiques (ADN et ARN) ?nucléiques (ADN et ARN) ?

L'ADN, l'acide désoxyribonucléique, qui contient L'ADN, l'acide désoxyribonucléique, qui contient

le patrimoine génétique de tout être vivant.le patrimoine génétique de tout être vivant.

L'ARN, l'acide ribonucléique, qui recopie les L'ARN, l'acide ribonucléique, qui recopie les instructions de l'ADN pour les faire exécuter dans instructions de l'ADN pour les faire exécuter dans la cellule.la cellule.

Qui apparaît en premier l’ADN ou l’ARN ?Qui apparaît en premier l’ADN ou l’ARN ?

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3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?3) L’œuf ou la poule/ADN ou ARN ?

On considère que les protéines sont apparues en On considère que les protéines sont apparues en premier et qu’un « hasard miraculeux » aurait donné premier et qu’un « hasard miraculeux » aurait donné naissance à l’ARN.naissance à l’ARN.

En fait l’ARN est déjà l’évolution d’une autre molécule En fait l’ARN est déjà l’évolution d’une autre molécule

primitive AMP (Azote, sucre, pyrophosphate primitive AMP (Azote, sucre, pyrophosphate inorganique) + PI donnera de l’ATP.inorganique) + PI donnera de l’ATP.

Les chaînes ATP–AMP–AMP–AMP vont donner l’ARN Les chaînes ATP–AMP–AMP–AMP vont donner l’ARN primitif. L’ARN serait à la fois l’œuf et la poule,primitif. L’ARN serait à la fois l’œuf et la poule,

Ce qui renforce l’hypothèse d’une origine Ce qui renforce l’hypothèse d’une origine extraterrestre de la vie : c’est la extraterrestre de la vie : c’est la panspermiepanspermie

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4) La Théorie de l’évolution4) La Théorie de l’évolution

Avant cette vision d’évolution chimique, l’Homme a tenté de Avant cette vision d’évolution chimique, l’Homme a tenté de déterminer une origine de la vie.déterminer une origine de la vie.

Avant J-C on pensait que : Avant J-C on pensait que : la vie serait venue de l’évaporation de l’eau par le soleil la vie serait venue de l’évaporation de l’eau par le soleil

(Anaximandre de Milet 610 à 546 av. J.-C.),(Anaximandre de Milet 610 à 546 av. J.-C.), Les organes s’assembleraient pour former un être Les organes s’assembleraient pour former un être

(Empédocle 490 à 435 av. J.-C.),(Empédocle 490 à 435 av. J.-C.), Démocrite (460 à 370 av. J.- C.) décrète que la vie est issue Démocrite (460 à 370 av. J.- C.) décrète que la vie est issue

de vers sortant de la boue pour former des humains.de vers sortant de la boue pour former des humains.

Autre origine : la génération spontanée, la vie est pensée Autre origine : la génération spontanée, la vie est pensée comme innée ! (acceptée même par Descartes et Isaac comme innée ! (acceptée même par Descartes et Isaac Newton)Newton)

C’est Aristote (384 à 322av. J-C.) qui a formulé, en premier, C’est Aristote (384 à 322av. J-C.) qui a formulé, en premier, cette théorie cette théorie : « les plantes, les insectes, les animaux « les plantes, les insectes, les animaux peuvent naître de systèmes vivants qui leur ressemblent, peuvent naître de systèmes vivants qui leur ressemblent, mais aussi de la matière en décomposition activée par la mais aussi de la matière en décomposition activée par la chaleurchaleur

2020

4) La Théorie de l’évolution4) La Théorie de l’évolution

La genèse de la bible porte l’idée d’un créateur qui La genèse de la bible porte l’idée d’un créateur qui aurait créé l’homme et les espèces vivantesaurait créé l’homme et les espèces vivantes

L’Homme serait l’être le plus important de la création L’Homme serait l’être le plus important de la création (Dieu l’a fait à son image).(Dieu l’a fait à son image).

La plupart des études de sciences naturelles, de La plupart des études de sciences naturelles, de la fin du 18e et du début 19e siècle, restaient la fin du 18e et du début 19e siècle, restaient strictement dans ce cadre biblique sous peine de :strictement dans ce cadre biblique sous peine de : discrédit scientifiquediscrédit scientifique déshonneur pour la familledéshonneur pour la famille menaces cléricales (ex-communication) menaces cléricales (ex-communication)

L’idée même que les espèces se transforment au L’idée même que les espèces se transforment au cours du temps remettait en question l’existence de cours du temps remettait en question l’existence de l’Humanité.l’Humanité.

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5) L’Évolution en question : Lamarck, 5) L’Évolution en question : Lamarck,

DarwinDarwin Précurseur : Jean-Baptiste de Monet, Chevalier de Précurseur : Jean-Baptiste de Monet, Chevalier de

Lamarck (1744-1829). Lamarck (1744-1829).

A partir de 6000 espèces collectées et de 1000 A partir de 6000 espèces collectées et de 1000 fossiles qu’il décrivait et classait, il découvrit une fossiles qu’il décrivait et classait, il découvrit une filiation entre les espèces passées et présentes.filiation entre les espèces passées et présentes.

La théorie de Lamarck est transformiste : La théorie de Lamarck est transformiste : Les espèces dérivent l’une de l’autre Les espèces dérivent l’une de l’autre une nouvelle espèce peut naître sous la pression une nouvelle espèce peut naître sous la pression

du milieudu milieu

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5) Charles Darwin (1809-1882)5) Charles Darwin (1809-1882)

Charles Darwin, naturaliste, lors d’une expédition de 5 ans Charles Darwin, naturaliste, lors d’une expédition de 5 ans (1831-1836) sur le Beagle, traversa la Patagonie, le Pérou, le (1831-1836) sur le Beagle, traversa la Patagonie, le Pérou, le Chili et les îles Galapagos, afin de répertorier et classer la Chili et les îles Galapagos, afin de répertorier et classer la faune.faune.

Il élabore, à partir de cette expérience et du fameux épisode Il élabore, à partir de cette expérience et du fameux épisode des pinsons, différents d’une contrée à l’autre (becs adaptés), des pinsons, différents d’une contrée à l’autre (becs adaptés), sa théorie de l’évolutionnisme.sa théorie de l’évolutionnisme.

Il va aller plus loin que Lamarck en parlant de populations Il va aller plus loin que Lamarck en parlant de populations

d’êtres vivants et non plus d’espèces.d’êtres vivants et non plus d’espèces.

Ainsi, il explique la diversification des espèces et leurs Ainsi, il explique la diversification des espèces et leurs transformations graduelles à l’intérieur d’une même transformations graduelles à l’intérieur d’une même population.population.

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Observation des pinsonsObservation des pinsons

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6) Un mécanisme : la sélection 6) Un mécanisme : la sélection naturellenaturelle

Darwin ne connaissait pas les gènes mais évoqua Darwin ne connaissait pas les gènes mais évoqua l’existence de caractères susceptibles de l’existence de caractères susceptibles de s’exprimer au cours des générations.s’exprimer au cours des générations.

Ce mécanisme interne aux êtres vivants serait « Ce mécanisme interne aux êtres vivants serait « la sélection naturelle » :la sélection naturelle » : Un caractère caché peut prendre le dessus chez des Un caractère caché peut prendre le dessus chez des

individus dominants une même population.individus dominants une même population. Cette adaptation se transmet au groupe par la Cette adaptation se transmet au groupe par la

reproductionreproduction

Darwin est le 1er à penser l’Homme comme Darwin est le 1er à penser l’Homme comme descendant du singe.descendant du singe.

Après la publication de l’ouvrage, Après la publication de l’ouvrage, L’Origine des L’Origine des espèces par voie de sélection naturelleespèces par voie de sélection naturelle (1859), sa (1859), sa théorie fit scandale théorie fit scandale

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Caricature des opposants au DarwinismeCaricature des opposants au Darwinisme

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7) Évolutionnisme vs 7) Évolutionnisme vs créationnismecréationnisme

L’opposition entre évolutionnistes (évolution des espèces) et L’opposition entre évolutionnistes (évolution des espèces) et créationnistes (Dieu seul créateur) est toujours d’actualité !créationnistes (Dieu seul créateur) est toujours d’actualité !

Aux États-unis, des groupes néo-conservateurs et protestants Aux États-unis, des groupes néo-conservateurs et protestants réclament la présentation des deux théories dans réclament la présentation des deux théories dans l’enseignement,l’enseignement,

Ou la suppression du darwinisme des ouvrages et des Ou la suppression du darwinisme des ouvrages et des programmes scolaires.programmes scolaires.

La France a été concernée par ces mouvements créationnistes La France a été concernée par ces mouvements créationnistes

en janvier 2007, à travers la diffusion de en janvier 2007, à travers la diffusion de L’Atlas de la création L’Atlas de la création de Harun Yahya de Harun Yahya

Désormais, le créationnisme se nomme « Intelligent Design » Désormais, le créationnisme se nomme « Intelligent Design » (Dessein intelligent)(Dessein intelligent)

Le point de vue serait plus scientifique et confirmer par des Le point de vue serait plus scientifique et confirmer par des universitaires tel que : Michael Behe universitaires tel que : Michael Behe