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Chapitre I-
LES PRINCIPALES ETAPES EVOLUTIVES DU VIVANT
Objectif du cours :
Savoir les traits d’évolution des êtres vivants depuis la création de la terre jusqu’à nos jours
Introduction et définition
La Terre s'est formée il y a 4600 millions d'années. Elle est restée longtemps sans aucune
trace de vie puisque les premiers êtres vivants sont apparus il y a 3500 millions d'années.
C'étaient de simples cellules vivant dans la mer. Les plantes et les animaux se sont développés
à partir de ces cellules qui sont donc nos très, très lointains ancêtres ! Certaines espèces
animales ou végétales vivent encore sur la Terre, d'autres ont disparu, d'autres espèces
apparaîtront dans le futur. C'est ce qu'on appelle l'évolution.
I - Origine de la vie
L'évolution permet à une espèce de survivre à des changements dans son milieu. Si les
changements dans le milieu surviennent trop rapidement et que les espèces présentes dans le
milieu n'ont pas le temps d'évoluer pour survivre, il survient alors une extinction massive.
Dans le cas où les changements sont graduels, les individus les mieux adaptés à ceux-ci vont
survivre.
Actuellement la vie n'est connue que sur notre planète Terre, rendant celle-ci singulière. Les
explorations des sondes martiennes et les tentatives de dialogues extraterrestres n'ont pas
abouti pour l'instant.
1. Définition de la vie
La vie est définie par le fait de pouvoir se reproduire à l'identique, l'aptitude à maintenir
certains paramètres physico-chimiques, la présence d'eau, un métabolisme, et la mémoire
moléculaire que constitue l'hérédité.

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2. Apparition de la vie ou l'évolution pré-biotique
+++ Théories existent
- Le panspermie
L’origine de la vie sur Terre est extraterrestre. On ne parle pas ici d'alien débarquant en
soucoupe pour créer les dinosaures mais plutôt de météorites et d'astéroïdes chargées de
bactéries ultrarésistantes qui en s'écrasant sur différentes planètes viendrait y implanter la
possibilité d'une vie.
- L'abiogenèse - du rien à la vie
L’abiogenèse estime que la vie biologique est issue de matière inorganique et d'évolutions
naturelles, point d'astéroïde dans l'équation.
- La théorie endosymbiotique - partie fine de bactéries
L’endosymbiose est la coopération mutuellement bénéfique entre deux organismes vivants,
donc une forme de symbiose, où l'un est contenu par l'autre." En gros plusieurs sortes de
bactéries différentes se seraient combinées successivement et PAF ça a fait des Chocapic.
- La génération spontanée
La vie naissait spontanément de la matière inanimée.
- L'hypothèse de l’argile
Développée par A. Graham Cairns-Smith dans les années 60. Selon lui, des molécules
organiques complexes ont émergé progressivement de cristaux d'argile et de couches de
limon.
- La création "spéciale" - le coup de baguette magique
Selon cette théorie (en tout cas son acceptation la plus radicale), tout est arrivé sur Terre en
l'état, l'évolution est un mythe et l'origine de la vie est Dieu qui a créé toutes choses.
I.1/ Les premières traces de vie
Les plus anciennes traces de vie sont repérées grâce à la géochimie isotopique sur l'île
d'Akilia au Groenland (-3,85 Ga). Des inclusions carbonées contenues dans des cristaux
d'apatite, témoignent d'un enrichissement en 12C, signature de la vie.
Les véritables fossiles viennent peu de temps après avec l'apparition des monères. A partir de
-3,4 Ga, on récolte des microsphères de type Huronispora et des bactéries comme
Eobacterium isolatum dans les gisements de Fig tree (Swaziland) et de Warrawoona
(Australie occidentale). Entre -3 et -1,6 Ga les fossiles deviennent abondants, on parle pour
cette période d'ère des monères (bactéries et cyanophycées).

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La vie unicellulaire se poursuit jusqu'à -1Ga (premiers fossiles d'embryons de métazoaires)
mais on note dès -1,5 Ga l'apparition des premiers eucaryotes. La distinction par rapport aux
procaryotes repose essentiellement sur des critères de taille. On considère qu'au-delà de 60
µm, on est en présence d'eucaryotes. Les eucaryotes sont toujours aérobies, ce qui nous
confirme pour cette époque un environnement oxydant. Les eucaryotes possèdent selon la
théorie de l'endosymbiose trois composantes d'origine bactérienne, les chloroplastes, les
mitochondries et les flagelles. L'acquisition des mitochondries il y a -2 à -1,4Ga marque
l'apparition de la respiration cellulaire. Associées aux peroxysomes (détoxification des dérivés
nocifs de l'oxygène), elles ont permis à la biosphère d'affronter sa première grande crise : le
passage à un environnement aérobie. L'acquisition plus tardive des plastes entre -1,4 et -1,2
Ga permettra aux cellules eucaryotes d'utiliser l'énergie lumineuse.
Le dernier évènement remarquable chez les unicellulaires est l'apparition chez les eucaryotes
de la sexualité. On retrouve des tétrades (-1,5 Ga) qu'on interprète comme un phénomène
sexuel consécutif à la méiose. A partir de cette époque le rythme de l'évolution va s'accélérer,
la sexualité amenant des innovations génétiques puissantes.
I-2/. Les formes de métabolisme des premiers êtres vivants.
I-2-1/ La photosynthèse primitive
L'évolution organique et la complexification des premières cellules n'a été possible que par la
mise en place de mécanismes métaboliques capables de fournir une grande quantité d'énergie
aux cellules. Le carburant universel est l'adénosine triphosphate ou ATP. Dans le milieu
naturel primitif, les premières cellules ont dû capter l'ATP abondant dans la soupe océanique
primordiale et casser ces molécules pour obtenir l'énergie dont elles avaient besoin. L'ADP
était ensuite rejeté comme déchet dans le milieu.

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I-2.2/ La respiration
La respiration remplaçant la fermentation avec l'apparition de l'oxygène, on assiste à la
prolongation des processus déjà utilisé.
La divergence fondamentale entre les règnes végétal et animal s'établit. Le premier se
spécialise pour devenir une gigantesque usine photosynthétique. Le second se cantonnant
dans l'hétérotrophie diverge, en privilégiant les facteurs de relation.
II. Explosion de la diversité : le développement des métazoaires
A partir de 1 Ga, on détecte des traces de vie pluricellulaire, vers -900 Ma des pistes et des
terriers suggèrent aussi la présence d'êtres vivants plus complexes. Les documents
incontestables proviennent de Précambrien terminal, le Vendien, avec la faune d'Ediacara. Les
spongiaires actuels nous renvoient une assez bonne image de ce que devaient être ces
premiers pluricellulaires, simple juxtaposition de cellules peu différenciées. Avec l'apparition
plus tardive du mésoderme et la constitution du cœlome, véritable squelette hydrostatique, se
met en place la structure triploblastique. Les métazoaires deviennent les organismes les plus
différenciés de la biosphère.
- Le gisement fossilifère d'Ediacara. (Environ - 560 Ma)
Ce sont des dalles de grès plus ou moins grossier, à ripple marks et stratifications
entrecroisées, séparées par des joints argileux à fentes de dessiccation. La faune trouvée est
composée de métazoaires à corps mou avec un plan d'organisation en ruban, galettes ou
feuilles matelassées.
- L'explosion cambrienne
L'Explosion Cambrienne désigne l'apparition soudaine à l'échelle des temps géologiques
d'anatomies entièrement nouvelles qui préfigurent déjà les grands groupes d'animaux actuels
(ex: les phylums tels que les arthropodes et les vertébrés). Cet événement évolutif sans
précédent, attesté par de nombreuses données paléontologiques et moléculaires, marque un
tournant décisif dans l'évolution de la vie sur notre planète.

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III. Quelques grandes étapes marquantes de l'évolution
Le Phanérozoïque (du grec phaneros, « visible », et zôon, « animal ») est une ère couvrant
les derniers 542 millions d'années. Il débute par la période géologique du Cambrien, avec
l'apparition des petits animaux à coquille, puis a vu le développement d'une vie animale
abondante jusqu'à nos jours. L'éon précédent est le Protérozoïque, qui fait partie du
Précambrien, une large période de temps allant de la formation de la Terre au début du
Phanérozoïque.
Le Phanérozoïque voit l'émergence d'un grand nombre de formes biologiques, l'apparition des
plantes sur la terre ferme, puis leur développement, l'évolution des poissons, la conquête de la
terre ferme par les animaux et le développement de la faune moderne.
1. Sortie des eaux et la conquête du milieu terrestre
Les premières formes de vie à coloniser les continents furent probablement les
cyanobactéries; ce sont des micro-organismes capables de résister aux rayons ultra-violets et
qui sont apparus sur terre il y a au moins 2,8 milliards d'années. Ces cellules ont dû faire face
à deux problèmes pour passer du milieu marin à la terre ferme:
(a) L'eau douce continentale qui tend à s'infiltrer dans la cellule et vient bouleverser
l'homéostasie du milieu intracellulaire.
(b) La sécheresse qui risque de déshydrater la cellule.
Pour ce faire il faut
- L'acquisition de tissus conducteurs
- La lutte contre la pesanteur
- La locomotion
- L'utilisation de l'oxygène à partir de l'air plutôt que de l'eau
- La protection accrue des organes reproducteurs
- Le mode de reproduction
En somme, on peut dire que les amphibiens ont réussi à mettre au point toutes sortes
d'innovations "technologiques" dans le domaine du transport des charges de la mécanique du
mouvement et de la respiration, innovations qui leur ont permis de se tenir debout, de se
déplacer sur terre et d'utiliser l'oxygène de l'air. Par contre, ils sont restés tributaire de l'eau,