Biologie de la vie

Évolution et histoire de la vie sur Terre

Héritabilité

La preuve est accablante que toute vie sur Terre a évolué à partir d'ancêtres communs dans une chaîne ininterrompue depuis son origine. Le principe d'évolution de Darwin est résumé par les faits suivants. Toute vie a tendance à augmenter: plus d'organismes sont conçus, nés, éclos, germés à partir de graines, germés de spores ou produits par division cellulaire (ou par d'autres moyens) qui ne peuvent survivre. Chaque organisme ainsi produit diffère, quoique peu, d'une manière mesurable de ses parents. Dans un environnement donné à un moment donné, les variantes les mieux adaptées à cet environnement auront tendance à laisser plus de progéniture que les autres. La progéniture ressemble à leurs ancêtres. Différents organismes laisseront leur progéniture comme eux. Par conséquent, les organismes s'écarteront de leurs ancêtres avec le temps. Le terme sélection naturelle est un raccourci pour dire que tous les organismes ne survivent pas pour laisser une progéniture avec la même probabilité. Ceux qui sont en vie aujourd'hui ont été sélectionnés par rapport à ceux qui n'ont jamais survécu ou procréé. Aujourd'hui, tous les organismes sur Terre ont évolué de la même manière, car ils partagent tous les mêmes ancêtres originels qui ont fait face à une myriade de menaces pour leur survie. Tous ont persisté depuis environ 3,7 milliards à 3,5 milliards d'années durant l'Eon archéen (4 milliards à 2,5 milliards d'années), produits du grand processus évolutif avec ses bases biologiques moléculaires identiques. Parce que l'environnement de la Terre est si varié, les détails particuliers de l'histoire évolutive de tout organisme diffèrent de ceux d'une autre espèce malgré les similitudes chimiques.

Convergence

Partout l'environnement de la Terre est hétérogène. Les montagnes, les océans et les déserts souffrent de températures, d'humidité et de disponibilité en eau extrêmes. Tous les écosystèmes contiennent des micro-environnements divers: des suintements océaniques appauvris en oxygène, des sols riches en sulfures ou en ammoniac, des affleurements minéraux à forte radioactivité ou des sources bouillantes riches en matières organiques, par exemple. Outre ces facteurs physiques, l'environnement de tout organisme implique les autres organismes de son environnement. Pour chaque condition environnementale, il existe une niche écologique correspondante. La variété des niches écologiques peuplées sur Terre est tout à fait remarquable. Même les fissures humides dans le granit regorgent de bactéries «mangeuses de roches». Les niches écologiques de l'histoire de la vie ont été remplies plusieurs fois de façon indépendante. Par exemple, tout à fait analogue au loup mammifère placentaire ordinaire était le loup marsupial, le thylacine (éteint depuis 1936) qui vivait en Australie; les deux mammifères prédateurs ont des similitudes frappantes dans leur apparence physique et leur comportement. La même forme profilée pour le mouvement marin à grande vitesse a évolué indépendamment au moins quatre fois: chez Stenopterygius et d'autres reptiles mésozoïques; dans le thon, qui sont des poissons; et chez les dauphins et les phoques, qui sont des mammifères. L'évolution convergente sous forme hydrodynamique provient du fait que seule une gamme étroite de solutions au problème du mouvement marin à grande vitesse par les grands animaux existe. L'œil, récepteur de lumière qui fait une image, a évolué indépendamment plus de deux douzaines de fois non seulement chez les animaux sur Terre, mais chez des protistes tels que le dinomastigote Erythropsodinium. Apparemment, les structures ressemblant à des yeux résolvent le mieux le problème de l'enregistrement visuel. Là où la physique ou la chimie établit une solution la plus efficace à un problème écologique donné, l'évolution dans des lignées distinctes tendra souvent vers des solutions similaires, presque identiques. Ce phénomène est appelé évolution convergente.

Génération spontanée

La vie est finalement un processus matériel né spontanément d'un système matériel non vivant - et au moins une fois dans un passé lointain. L'origine de la vie est discutée ci-dessous. Pourtant, aucune preuve de génération spontanée ne peut être citée. La génération spontanée, également appelée abiogenèse, le processus hypothétique par lequel les organismes vivants se développent à partir de matières non vivantes, doit être rejetée. Selon cette théorie, on pensait que des morceaux de fromage et de pain enveloppés dans des chiffons et laissés dans un coin sombre produisaient des souris, car après plusieurs semaines, des souris sont apparues dans les chiffons. Beaucoup croyaient à la génération spontanée parce qu'elle expliquait des événements tels que des asticots fourmillant de viande en décomposition.

Au XVIIIe siècle, il était devenu évident que les plantes et les animaux ne pouvaient pas être produits par du matériel non vivant. L'origine des micro-organismes tels que les levures et les bactéries n'a cependant été pleinement déterminée que lorsque le chimiste français Louis Pasteur a prouvé au XIXe siècle que les micro-organismes se reproduisent, que tous les organismes proviennent d'organismes préexistants et que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes. Alors, quelles preuves y a-t-il pour la première vie sur Terre?