L`histoire de la Terre et l`évolution des espèces Depuis la formation

L'histoire de la Terre et l'évolution des espèces
Depuis la formation de la Terre il y a environ 7,5 milliards d'années et l'émergence de la vie
il y a environ 3 milliards d'années, d'importants changements ont marqué l'histoire du vivant.
L'étude des roches sédimentaires et des fossiles permet de reconstituer les paysages et les
peuplements anciens.
L'histoire de la vie est marquée par le renouvellement continu des espèces, caractérisant le
processus de l'évolution du vivant. Cette évolution elle-même est due en partie à l'histoire de
la Terre qui a subi des événements géologiques importants. Ces événements ont entraîné des
modifications de l'environnement, qui ont beaucoup affecté les conditions de la vie sur Terre.
I. Les grands traits de l'histoire de la vie
1. Les fossiles
Un fossile est le reste (ou le simple moulage) d'un animal ou d'un végétal du passé, conservé
dans une roche sédimentaire.
Les roches sédimentaires marines sont particulièrement riches en fossiles et il peut arriver
d'en trouver dans une roche sur une plage.
L'étude des fossiles contenus dans les strates sédimentaires, qui se sont accumulées au cours
du temps, permet de retracer la succession des êtres vivants ayant peuplé la Terre. Cela
permet de forger l'idée d'une évolution des formes vivantes.
Squelette fossile de Stenopterygius crassicostatus
Cette espèce, aujourd'hui éteinte, est un reptile marin qui vivait au temps des dinosaures (Wikimedia)
2. Le découpage des temps géologiques
Il existe une interaction entre les conditions de vie qui découlent des transformations de la
Terre et l'évolution des êtres vivants qui peuvent également agir comme des forces
géologiques.
Les événements qui marquent l'histoire de la vie et de la Terre sont utilisés pour
découper les temps géologiques en ères et en périodes de durée variable.
On représente ainsi l'échelle des temps géologiques sous la forme d'une frise chronologique
(ou ligne du temps) qui est une représentation linéaire d'événements positionnés sur la flèche
du temps. Une frise chronologique associe des événements à leurs positions dans le temps le
long d'une échelle graduée.
Ère
Une ère est une division du temps en géologie. Les ères sont délimitées par des événements
géologiques et/ou biologiques majeurs. L'ère secondaire débute il y a 250 Ma et se termine il
y a 65 Ma avec, par exemple, l'extinction des ammonites.
Période
Une période correspond à une sous-division d'une ère.
L'ère secondaire est découpée en trois périodes : le Trias, le Jurassique et le Crétacé.
II. Le renouvellement des espèces
1. Apparitions et disparitions d'espèces
L'étude des fossiles permet d'avoir une représentation des formes vivantes présentes à une
époque donnée ainsi que de reconstituer leurs milieux de vie.
La découverte d'espèces aujourd'hui disparues montre qu'au cours des temps géologiques,
des organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé et ont pu
disparaître.
Extinction
On parle d'extinction pour signifier la disparition de l'ensemble des espèces d'un groupe.
On dit alors qu'une espèce ou qu'un groupe est éteint(e) lorsqu'il a totalement disparu.
Le groupe des trilobites, très diversifiés dans les mers du Cambrien (environ −500 millions
d'années ou Ma) est absent au Crétacé (environ −100 Ma). Ils se sont éteints. En revanche,
les vertébrés qui n'existaient pas au Cambrien sont apparus dans les mers au Crétacé.
On peut donc dire que l'histoire de la Terre est marquée par un renouvellement
progressif et permanent des espèces et des groupes d'êtres vivants. Les grands groupes
d'êtres vivants présents aujourd'hui, comme les mammifères, n'ont pas toujours existé et
d'autres groupes, parfois dominants, ont aujourd'hui totalement disparu.
2. Les grandes crises de la biodiversité
Au cours des temps géologiques, il existe également des périodes de modifications brutales
de la biodiversité qu'on appelle crises biologiques. Ces événements ont marqué le
peuplement de la Terre : à des extinctions de masse se succèdent des périodes de
diversification.
Crise biologique
On appelle crise biologique une période assez courte durant laquelle, à l'échelle du globe, un
grand nombre d'espèces animales et végétales disparaissent simultanément. On parle aussi
d'extinction massive.
Une crise biologique est en général due à des catastrophes naturelles à grande échelle.
Ces crises d'extinction de masse sont presque toujours suivies par une période de
diversification et de développement rapide d'autres groupes ayant survécu.
La crise Crétacé-Tertiaire survenue autour de −65Ma a conduit à la disparition de plus de
30% des espèces marines, ainsi qu'à celle de la plupart des dinosaures. Les mammifères se
sont particulièrement développés par la suite.
Crises biologiques et périodes de diversification
Sur le schéma on donne
l'exemple de l'évolution de deux
groupes d'espèces. Le groupe 1
apparaît un peu après −400Ma
et va subir une crise biologique
vers −250Ma. Les survivants de
cette crise prospèrent ensuite, ce
qui donne une importante
diversification des espèces du
groupe. Enfin, ce groupe va
progressivement s'éteindre alors
que le groupe 2, apparu plus
tard, prospère à son tour.
III. L'évolution et la parenté entre les espèces
1. Liens de parenté et origine commune
Les liens de parenté
Les fossiles présentent souvent des ressemblances morphologiques avec les espèces
actuelles. On peut donc penser qu'il y a une continuité entre les espèces au fil des temps
géologiques. On dit alors que ces espèces sont apparentées.
L'étude des ressemblances moléculaires et génétiques, comme le nombre et la constitution
des chromosomes, donne également des indications pour comprendre la parenté des êtres
vivants.
On établit les liens de parenté entre espèces différentes en fonction des caractères nouveaux
qu'elles partagent. Deux espèces qui partagent un caractère nouveau l'ont hérité d'un ancêtre
commun. Les liens de parenté sont souvent représentés sous forme d'arbre de parenté.
Une origine commune à tous les êtres vivants
Les scientifiques ont pu montrer que la vie est apparue sur Terre il y a environ 3,5
milliards d'années sous la forme d'organismes unicellulaires.
La similitude des plans d'organisation, la structure cellulaire commune à tous les êtres
vivants et l'universalité de la molécule d'ADN ne peuvent résulter du simple hasard.
La cellule, unité du vivant, et l'universalité de l'ADN, support de l'information
génétique, indiquent sans ambiguïté une origine primordiale commune à tous les êtres
vivants.
2. L'évolution des organismes
La notion d'évolution
Évolution
La théorie de l'évolution explique la biodiversité actuelle et passée (fossile) par le fait que les
espèces dérivent les unes des autres par modifications successives au cours du temps.
Les oiseaux et certains dinosaures présentent certaines caractéristiques communes, comme la
présence de plumes. Par ailleurs, certains fossiles, comme l'Archéoptéryx, montrent que des
caractères nouveaux sont apparus successivement, conduisant par étapes de ces dinosaures
aux oiseaux actuels.
Un arbre de parenté permet de situer l'apparition des caractères nouveaux au cours du temps
et le maintien des caractères ancestraux que possède un groupe depuis le début de son
histoire. L'arbre traduit l'évolution des espèces.
Ancêtre commun
Un ancêtre commun entre deux espèces données indique l'espèce la plus récente de laquelle
descendent ces deux espèces.
On appelle LUCA (Last Universal Common Ancestor) l'ancêtre commun à tous les êtres
vivants sur Terre.
3. Les mécanismes de l'évolution
Mutation
Une mutation est une modification de l'information génétique dans un gène d'une cellule.
C'est donc une modification de l'ADN. C'est l'une des causes principales de l'évolution des
espèces et l'un des principaux mécanismes de l'évolution moléculaire.
Les mutations génétiques sont des événements peu fréquents à l'échelle de temps de la vie
d'un Homme. Toutefois, pour un grand nombre d'individus et de temps géologiques, la
probabilité de mutation devient beaucoup plus importante. Les espèces ne mutent d'ailleurs
pas toutes à la même vitesse.
Les gènes touchés et les conséquences d'une mutation peuvent varier. La plupart des
mutations sont invisibles. Toutefois, des mutations, même ponctuelles, peuvent modifier le
plan d'organisation d'un organisme.
Un caractère nouveau peut ainsi apparaître dans une population par modification
spontanée du programme génétique. Ces modifications peuvent alors se transmettre d'un
individu à l'autre grâce à la reproduction sexuée : lignée du « monstre plein d’avenir » !
Ces caractères nouveaux, qui apparaissent de façon aléatoire peuvent permettre à ces
individus d'être mieux adaptés à leurs conditions de vie :
- meilleur accès à la nourriture,
- donc meilleure survie,
- et donc, meilleure reproduction.
Ils sont alors sélectionnés et sont maintenus au cours du temps. Cela correspond au
mécanisme de la sélection naturelle. Ce mécanisme de mutation et de sélection est à la base
de l'évolution.
Sélection naturelle
La sélection naturelle est le fait que l'environnement influe sur l'évolution des espèces et
des populations en sélectionnant les individus les plus adaptés.
Le milieu environnant sélectionne les individus qui présentent des caractères leur
apportant un avantage par rapport aux autres : ils vivent plus longtemps, ou peuvent
davantage se reproduire.
L'évolution des espèces au sein des groupes se réalise sur des millions d'années.
Le processus de l'évolution