I - Origines de la vie

ECOLOGIE EVOLUTION ADAPTATION
DIVERSITE DU VIVANT
Professeur A.Meinez
I - ORIGINE DE LA VIE
Quelle est l’origine de la vie ? Les premiers philosophes grecs se
posaient déjà la question. C’était donc un des questionnements
philosophiques principaux, à tel point qu’il fût ancré dans le
monde des religions. Nous allons voir dans ce cours l’origine de la
vie tels que les scientifiques la voient, de façon théorique et non-
dogmatique.
Nous rentrons avec l’étude de cette théorie dans le domaine de
la biologie théorique, tellement existent d’hypothèses, de
réflexions philosophiques et de questionnements sur le sujet, à la
différence des autres domaines de la biologie, qui relèvent des
sciences exactes.
Nous allons donc donc beaucoup se poser beaucoup de
questions, dont la plupart resteront sans réponse.
QU’EST CE QUE LA VIE ?
Qu’est ce qu’une définition de la vie, une définition d’un être vivant ?
Durant des millénaires, on considère de façon philosophique et spirituelle que la vie correspond à la créature,
dérivant de la création « divine », quelle que soit la religion., catholicisme, bouddhisme…
Selon une étude, il reste encore en France 20% de personnes soutenant la thèse créationniste.
Aux Etats Unis, 60% le sont, et ces derniers temps, les créationnistes étant en grand questionnement, sont
obligés, en parallèle de la lecture de la genèse, de citer la thèse scientifique.
Ce pourcentage diminue, étant dû aux nouveaux créationnistes, les ID « intelligent design ». Ces derniers
admettent la théorie de l’évolution, jusqu’au stade actuel de l’évolution, d’un équilibre si parfait que la thèse
de l’induction divine est soutenue.
Nous allons voir par la suite que la vie s’est formée lors d’aléas et d’évènements positifs et négatifs, retirant un
peu du « prestige » de la création et de sa spiritualité de par la vision pragmatique des choses.

PREMIERE DEFINITION DE L’ETRE VIVANT
Au niveau scientifique, nous pouvons définir la vie à travers de deux caractéristiques :
• Tous les êtres vivants sont constitués de cellules
• Le métabolisme (modifications chimiques propre au vivant) de ces êtres vivants permet leur
croissance et leur reproduction
Ces caractéristiques proviennent donc de Van Leevwenhoek en 1672 en observant pour la première fois la
cellule, élément de base de la vie.
METABOLISMES
L’anabolisme et le catabolisme font partie du principe du métabolisme. Il existe deux principaux
métabolismes :
• Les cellules autotrophes, qui se nourrissent toutes seules, en trouvant leur nourriture minérale en
complète indépendance et autonomie. Exemple : la photosynthèse. Il existe également des bactéries
qui se nourrissent grâce aux réactions chimiques.
• Les cellules hétérotrophes ont besoin de se nourrir d’organismes ayant vécu. Exemple : l’homme, les
champignons se nourrissant d’humus, etc.
DEUXIEME DEFINITION DE L’ETRE VIVANT
« Toute cellule vient d’une cellule », « omni ovo ex ovo ! », donc « omni vitam ex vitam ». Ce principe est
intangible et a été prouvé par Pasteur lors de sa première stérilisation.
Jacques Monod, Prix Nobel pour son livre « le hasard de la nécessité » a défini un objectif de la vie en citant
« l’invariance de la transmission de l’information ». Toute vie a un projet : se reproduire. C’est son seul et
unique objectif. C’est la téléonomie.
CARACTERISTIQUES
La vie possède des caractéristiques propres :
• la capacité d’évoluer, de changer, de s’adapter après chaque reproduction (mutations, brassage
génétique, etc).
• le principe d’homéostasie : c’est une régulation constante de l’environnement interne. Le
métabolisme régule cet environnement (acidité, température, salinité, etc). Ces critères sont quasi-
invariables. Cette homéostasie est en rapport aux stimuli externes. La cellule réagit donc au stimuli
externe.
Une petite définition, de Orgel : la vie est un CITROENS « Complex Informations,
Transforming, Reproducting Obejcts that Evolve by Natural Selection »

LA PLUS PETITE CELLULE CONNUE
Nous venons de dire que la base de la vie est la cellule. Il serait donc intéressant de chercher à savoir quelle
aurait été la plus petite cellule connue. Mais se pose plusieurs problèmes :
LES VIRUS
Ils sont plus petits que les bactéries. L’immense majorité des scientifiques considèrent des virus comme des
organismes qui ne sont pas vivants : ils ne régulent pas leur homéostasie, etc, et surtout, ils ne se reproduisent
pas seuls. C’est un système biochimique évolué parasite des cellules.
Mais, quand on connait le parasitisme, on sait que l’espèce va se nourrir au détriment de l’hôte. A force d’être
parasite, l’espèce va perdre un certain nombre de fonctions, un changement de leur forme dans un sens de
restriction, et ce de façon globale. Considérant ce phénomène, on pourrait penser que le virus était auparavant
plus simple qu’une bactérie, mais certes un organisme vivant. Mais on ne connaît aucun intermédiaire entre la
bactérie et le virus, renvoyant au stade d’hypothèse le fait que le virus soit la plus petite entité vivante
ancestrale.
LES NANOBACTERIES
Elles ressemblent aux bactéries et mesurent quelques dizaines de nanomètres. Le problème est qu’on ne sait
pas ce qui se trouve à l’intérieur. On ne peut les voir qu’au MEB à haute résolution. On ne les voit donc pas se
reproduire. Elles sont donc extrêmement étranges. On n’a donc aucune preuve les concernant. On ne connaît
pas non plus d’intermédiaire entre la nanobactérie et la bactérie. Cette hypothèse reste à suivre.
LES PLUS PETITES BACTERIES CONTEMPORAINES CONNUES
Les Américains ont regroupé les plus grands chercheurs pour se poser la question suivante : quelle est,
théoriquement, la plus petite bactérie connue ? La conclusion est que la plus petite bactérie devrait mesurer
entre 200 et 300 nanomètres, avec un nombre de gènes entre 200 et 300.
Qu’existe donc-t-il comme bactéries de cette taille ? il existe plusieurs types de bactéries : les Eubactéries et
les Archéobactéries (archées). La plus petite trouvée est un Mycoplasma génitalium, qui mesure 0,3µm de
diamètre. C’est une eubactérie. Mais par la suite, on a trouvé une archéobactérie, ARMAN « Archaea
Richmond Mine Acidophilic Nanoorganism » mesurant 0,2µm. C’est la plus petite connue aujourd’hui. On en
conclut qu’on ne trouve pas d’intermédiaire entre ces plus petites bactéries et le rien. Aucune transition. Il faut
savoir que la bactérie est une structure extrêmement complexe, une usine vivante, et on ne trouve rien entre
le rien et la bactérie, et ce d’autant plus mystérieux que la vie est apparue sur terre sous forme de bactérie il y
a plus de 3,5Ga . Pendant 2Ga, la vie est restée unicellulaire. Mais aujourd’hui, la biodiversité est dominée par
les unicellulaires. Cela signifie que tout petit, on évolue très bien avec cette taille, et plus facilement.

COMMENT ?
Comment la vie, les bactéries se sont constituées
leur science, qu’ils allaient
essayer de reconstituer la vie à partir de rien.
ACIDES AMINES
Cette idée provient d’un étudiant
de thèse, Stanley Miller,
précurseur de la reconstitution
de la vie à partir du néant. Il a
donc procédé à une expérience :
sachant que la vie est constituée
de 4 principales molécules : C, N,
H, H2O, il a imaginé une machine
en circuit fermé reproduisant les
conditions de formation de la
« soupe primitive ». Voir schéma
ci-contre.
Des acides aminés sont apparus,
mais des géophysiciens ont réussi
à déterminer qu’à l’époque de la
formation de la Terre, on ne
trouvait pas les gaz utilisés dans
l’expérience dans l’atmosphère. Cette expérience constitue notamment un épisode intéressant de la chimie
prébiotique, au
début des années 50.
ADN
Comment la vie, les bactéries se sont constituées
? Pour répondre, les scientifiques se sont dit, convain
essayer de reconstituer la vie à partir de rien.
l’expérience dans l’atmosphère. Cette expérience constitue notamment un épisode intéressant de la chimie
début des années 50.
Quelques années après
, en 1953
ont émis l’hypothèse que toutes les cellules
possédaient de l’ADN. Toutes les expériences e
synthèse furent vouées à l’échec. Mais on sait
qu’existe l’ARN, plus simple que l’ADN.
ARN
Certains chercheurs ont essayé de reconstituer
l’ARN. Les laboratoires qui espéraient y arriver ont
trouvé un catalyseur permettant le «
la chaîne ribonucléique,
la montmorillonite
? Pour répondre, les scientifiques se sont dit, convain
cus de
l’expérience dans l’atmosphère. Cette expérience constitue notamment un épisode intéressant de la chimie
, en 1953
, Crick et Watson
ont émis l’hypothèse que toutes les cellules
possédaient de l’ADN. Toutes les expériences e
synthèse furent vouées à l’échec. Mais on sait
qu’existe l’ARN, plus simple que l’ADN.
Certains chercheurs ont essayé de reconstituer
l’ARN. Les laboratoires qui espéraient y arriver ont
trouvé un catalyseur permettant le «
moulage » de
la montmorillonite
.

Aujourd’hui, on note dans les parutions scientifiques que ces molécules se sont mises en réseau, additionnées,
donnant de l’ARN. Le tout reste très théorique.
MEMBRANE CELLULAIRE
Concernant la membrane, boîte sophistiquée, on suppose que dans une soupe chaude, un bouillon primitif, se
forme une émulsion, des coacervats. Mais on est loin de former une membrane. Il aurait fallu également
imaginer que ces coacervats contiennent des molécules d’ARN, d’acides aminés… On est donc encore très loin
de recréer la vie en laboratoire.
RECHERCHE VIA LA PHYLOGENIE
Une autre façon de voir comment se sont passées les choses est via la génétique. De par la phylogénie, on peut
remonter à une bactérie originelle. Celle-ci à été appelée LUCA « Last Universal Common Ancestor ». Mais,
dans le processus de l’élaboration de cet arbre, si une bactérie s’est formée, elle s’est formée dans un contexte
bien précis, une soupe où tout est en place pour la production de masse. Il est donc plus important de se
demander où, comment et pourquoi cette bactérie fût produite, on parle alors de Cenancestor ou de
Progenote, forme la plus primitive de bactéries.
On peut donc conclure que sans aucun doute, les bactéries sont les espèces les plus primitives de la vie, mais
on ne sait absolument pas comment elles se sont formées.
VOIE METABOLIQUE
Actuellement, les chercheurs travaillent sur des voies beaucoup plus « humble » en recréant des molécules
cycliques pratiquant du métabolisme. Mais ces expérimentations prendraient énormément de temps, rendant
pratiquement improbable ou probable seulement dans une dimension temporelle très grande la formation
d’ADN.