les premieres traces du monde vivant

LES PREMIERES TRACES DU MONDE VIVANT : L’ORIGINE DE LA VIE
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LES PREMIERES TRACES DU MONDE VIVANT : l’origine de la Vie.
par M. Deschamps
Docteur ès sciences, Professeur
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Table des Matières :
Introduction
1. Les étapes de la vie
2. Les perspectives paléobotaniques et la découverte des premières traces végétales
3. Des structures organiques très anciennes
4. Le milieu dans lequel est apparue la vie
5. Lois générales de l’équilibre thermodynamique
6. Apparition de l’organisation biologique
7. Etapes de l’évolution photochimique
8. Pièces des machines biochimiques
9. Les principales substances organiques et les étapes dans la biopoièse
10. Codage au moyen des matrices
11. Les principales voies du métabolisme : le cycle de Krebs
12. Les traces de la biosphère primitive et les étapes dans la biopoièse. Diversités chimiques des origines de la vie
13. Les étapes de la biopoièse (naissance de la vie)
14. Diversité chimique et origine de la vie
15. Quelques considérations générales en guise de conclusions
Introduction.
S pinoza écrivait dans Ethique, p.IV, Prop. 67 : " Il n’est rien au sujet de quoi un homme libre pense moins qu’à la mort ; sa
sagesse consiste à méditer, non sur la mort, mais sur la vie ".
F rédéric Nietzsche disait : " L’homme est chaînon entre l’animal et le surhomme : un pont sur l’abîme ".
I l y a 3 milliards, peut-être 4 milliards d’années que la vie existe sur la Terre. Le commencement fut une espèce de cristal.
Puis, la vie s’est différenciée. Le passé de celle-ci paraît incroyable quand les savants le ressuscitent.
L es primates apparaissent il y a 70 millions d’années. Ils ont mis 40 à 50 millions d’années pour parvenir à un
accroissement progressif de leur taille. Il y a 30 millions d’années, ils acquéraient 32 dents. Les hommes ont mis 5 millions
d’années pour redresser leur colonne vertébrale. L’homme maîtrise le feu depuis près de 200 000 ans. Il enterre ses morts
depuis 100 000 ans.
L es premières traces de la vie peuvent remonter à 3 ou 4 milliards d’années. Des fossiles microscopiques ont été découverts
en Afrique du Sud dans le Swaziland. Les plus anciens organismes trouvés sont des sphérules noires (algues fossiles) de 2,5
mm, datant de 3,4 milliards d’années, et montrent qu’elles étaient capables de se diviser. La vie serait née assez vite après la
genèse de la Terre dans des zones argileuses proches des rivages marins riches en métaux, principalement en zinc et en
nickel. Des chaînons protéiniques ont été reproduits en laboratoire, à partir de molécules simples dépourvues de vie, par
James G. Lawless du centre scientifique de la N.A.S.A., de Moutain View (Californie). Andrew H. Knoll, de l’Oberlin
College dans l’Ohio, a reconnu plus de 200 cellules fossiles dans les roches de l’Afrique du Sud datant de 3,4 % milliards
d’années. Après la condensation de la nébuleuse de gaz et de poussières stellaires, il y a 4,5 milliards d’années, la vie se
serait développée durant le milliard d’années qui a suivi ce processus d’accrétion. Nous savons que la polymérase de

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l’A.D.N. contient des traces de zinc et que les 20 acides aminés fondamentaux nécessaires à la constitution des protéines ont
une affinité particulière pour les argiles riches en nickel. Un mécanisme de sélection naturelle représente une sorte de
précurseur prébiotique favorisant la production d’acides aminés. Les processus de l’évolution de la vie peuvent être résumés
de la manière suivante dans l’état actuel de nos connaissances : des aminoacides ont été identifiés dans plusieurs chondrites
carbonatées (exobiologie).
D es molécules interstellaires ont été repérées par radioastronométrie. Les acides aminés (NdlR il en existent 20 terrestres )
connus sur la Terre sont :
a) Acides aminés aliphatiques :
Glycine R = H ;
Alanine R = CH
3
;
Valine R =
CH <CH
3
CH
3
Leucine
R = CH
2
- CH <CH
3
CH
3
Isoleucine
R = CH <CH
2
- CH
3
CH
3
b) Acides aminés hydroxilés :
Sérine R = CH
2
- OH
Thréonine R = CHOH - CH
3
c) Acides aminés à fonction acide :
Acide aspartique R = CH
2
- COOH
Acide glutamique R = CH
2
- CH
2
- COOH
d) Acides aminés à fonction amine :
Lysine R = (CH
2
)
4
NH
2
Arginine R = (CH
2
)
3
NH CH <NH
2
NH
2
e) Acides aminés sulfurés :
Cystéine R = CH
2
- SH
Méthionine R = CH
2
- CH
2
- S - CH
3
f) Acides aminés à fonction amide :
Asparagine R = CH - CO NH
2

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Glutamine R = CH
2
- CH
2
CO NH
2
g) Acides aminés aromatique :
Phénylalanine R - CH
2
+ liaison aromatique
Tyrosine R - CH
2
+ aromatique + OH
Tryptophane R - CH
2
- NH - romatique
h) Acides aminés hétérocycliques :
Histidine R - CH
2
- NH
Proline R - HOOC - NH
C haque acide aminé doit correspondre à un groupe de 3 nucléotides auxquels on a donné le nom de codon ou triplet. On
obtient ainsi, par ce moyen, 64 combinaisons différentes, mais on a pensé qu’il devait exister des triplets qui ne
correspondaient par à un acide aminé et que certains aminés pouvaient correspondre à des triplets différents. La chaîne
polynucléotidique d’A.D.N. porte le plan de la molécule protéique c’est-à-dire le mode d’enchaînement des acides aminés
sous la forme d’un code à 3 lettres (information nécessaire à la construction de la protéine). L’A.D.N. est transférée au
cytoplasme (transfert de l’information par le processus semi-conservatif entre un élément A.D.N. et un élément A.R.N.). La
double chaîne hélicoïdale de l’A.D.N. va se rompre et une seule chaîne de polynucléotides va permettre la synthèse d’une
chaîne de polynucléotides d’A.R.N. (complémentarité des bases) :
A.D.N. A - U T - A
C - G
G - C
A adénine
T thymine
U uracile
C cytosine
G guanine
L es protéines sont des polymères formés par l’union d’acides aminés. Le nombre de protéines formées de 50 acides aminés
est de 20
50
.
L ’évolution chimique vers la vie s’est effectuée entre 4,6 et 3,4 milliards d’années. Entre 3,4 et 2 milliards d’années
apparaissent les algues bleues, les bactéries et les êtres unicellulaires. Les organismes pluricellulaires se développent entre 1
et 2 milliards d’années, puis c’est le " boom " de l’évolution il y a 1 milliard d’années de l’ère primaire à l’ère quaternaire.
Stanley Miller a reconstitué une atmosphère de méthane, d’ammoniaque, et a pu obtenir une évolution chimique en l’absence
de toute espèce de vie. L’atmosphère prébiotique était probablement composée de N
3
, CO
2
, H
2
O, H. Un métabolisme
chimique prébiotique a permis la rétention d’énergie et de favoriser les accrochages entre les molécules de plus en plus
complexes à partir des matériaux fondamentaux de la vie : sucres, acides aminés, bases organiques. L’énergie est intervenue
dans la matière inerte, et un assemblage de certaines substances minérales permet de franchir le pas vers l’édification de la
vie (énergie, décharges électriques, radiations).
L ’explosion primitive consécutive au " Big Bang " a donné naissance à des systèmes solaires dans une galaxie.
C elle-là s’est effectuée en plusieurs étapes (d’après Lancelot Herrisman) :
- photons et neutrons 1 000 000 milliards de degrés K : (0,01 sec.)
- quark et électrons 300 milliards de degrés K : (0,02 sec.)
- protons et neutrons libres 30 milliards de degrés K : (1 sec.)

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- premiers noyaux atomiques 10 milliards de degrés K : (13 sec.)
- deutérium et hélium 3 milliards de degrés K : (3 min.)
- H 77 % He 22 % 300 millions de degrés K : (36 min.)
- atomes (organisation chimique) 100 millions degrés K : (700 000 ans)
- poussières proto-étoiles 100 degrés K : (10 000 000 d’années)
- galaxies : molécules 10 degrés K : (1 milliard d’années)
- molécules lourdes : vie 3 degrés K : (10 milliards d’années)
L ’atmosphère prébiotique était constituée de N3, CO2, H2O, H ; l’hydrogène, l’oxyde de carbone et l’azote ont joué un rôle
important.
L ’Eurypterus lacustris qui vivait il y a plus de 350 millions d’années dans les parages de Buffalo (USA) est un être étrange
n’ayant aucun équivalent dans la nature actuelle. Notre sang rappelle que peut-être toute vie est sortie de la mer. Malgré son
extraordinaire stabilité apparente, le monde évolue lentement et les espèces changent. D’autres espèces, comme les escargots,
ont fait preuve d’une remarquable pérennité.
La chaîne de la vie est continue ; l’homme se vêt de la peau du loup, qui s’est fait d’agneau, qui s’est fait d’herbe, qui s’est
faite des dissolutions chimiques du sol.
S ur la Terre des origines, morcelée en continents distincts, la chaleur et l’humidité ont commandé l’apparition et la
répartition des plantes et des espèces.
Dieu créa les animaux et les plantes " chacun selon son espèce " dit la Genèse (Livre des Chroniques de Nuremberg, 1493).
Pour le Père Teilhard de Chardin, homme de sciences et philosophe des temps modernes, le péché est déjà dans la bête, déjà
dans la plante, déjà dans l’atome.
N ous portons en nous quelque chose d’un lointain ancêtre, quelque chose qui palpite en notre être et qui est notre vie même
: le sang dont la salure est un souvenir de la mer originelle, tel ce thon qui s’ébattait dans les eaux tyrrhénienne il y a 50
millions d’années. Nous pouvons nous poser quelques questions au sujet de l’évolution terrestre en tant que phénomène
cosmique : vers quoi tend l’effort de la vie ? La vie exploite toutes les possibilités des divers milieux : la vie, un miracle à
l’échelle de l’univers ?
L a connaissance scientifique n’est qu’un cas particulier de la loi de la convergence. Les yeux de Lise Taylor, ceux d’un
poulpe et ceux d’un peigne ont un cristallin quasi identique, et dans les trois cas, celui-ci a été obtenu par des moyens
également efficaces mais n’ayant entre eux aucun rapport. C’est en étudiant la faune d’Australienne que les naturalistes ont
pu mesurer la généralité du phénomène de convergence. Le continent australien s’est en effet développé en marge du reste du
monde à partir d’une époque où les vertébrés les plus évolués étaient les marsupiaux. Alors qu’en Europe, en Asie, en
Afrique, en Amérique du Nord apparaissaient des mammifères placentaires, qui, chez nous, supplantèrent très vite les
marsupiaux, l’Australie restait à l’écart de cette révolution et poursuivait l’enfantement d’êtres nouveaux sans sortir du
schéma marsupial. Le Phascolome ressemble à une Marmotte ; le Phalanger rappelle les Lémuriens ; le Dasyure a la toison
pommelée de la Genette, ses oreilles pointues, son allure serpentine, ses dents, ses griffes et jusqu’à sa taille. Il a des moeurs
nocturnes. Quand on regarde un Phalanger, on ne peut s’empêcher de penser avec un petit frisson qu’un double placentaire
tout à fait semblable à lui se situe quelque part vers la tige des Primates d’où sont sortis les anthropoïdes et l’homme
lui-même ; le Phalanger n’est qu’un Phalanger, mais le processus d’hominisation laisse déjà percevoir en lui ses premiers
symptômes.
N ous sommes au début de la pensée réfléchie. La raison n’existe sur cette planète que depuis quelques dizaines de milliers

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d’années. Elle ne s’applique à la méthode scientifique que depuis quelques siècles et elle en est déjà aux théories du champ
relativiste et à la conquête du noyau atomique (fission et fusion de l’atome). Que représentent ces quelques siècles dans la
nuit des temps de l’évolution biologique ? Quels niveaux de pensée auront été atteints dans un milliard d’années ? Nous
sommes aussi distants de cette conception qu’une amibe est éloignée d’Einstein. La bionique s’est donné pour tâche
l’exploration systématique des techniques animales. Pour la première fois, la science humaine fait appel à une pensée non
humaine.
I/ Les étapes de la vie et les structures de compléxité croissante.
1) Les structures scalaires et les structures de compléxité croissante.
a) Phénomènes atomiques et moléculaires :
Matérialisation d’un corpuscule quartzifère :
b) molécules biatomiques :
A = 10 - 8 cm
E = h c W ( v + ½ )
distance AB
c) Phénomènes métriques et kilométriques :