Apparition de la vie.

Sottiaux B. Etude du Milieu - Eléments de géologie – MAJ octobre 2009
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Chapitre II - Les origines de la vie
Un peu d’histoire
Au XVIIème siècle, un célèbre médecin donnait la recette pour faire des souris : «vous
prenez des grains de blé et une chemise sale, bien imprégnée de sueur humaine, vous
placez le tout dans une caisse et vous attendez vingt et un jours». Mais, grâce aux
premiers microscopes, on découvre l’existence d’organismes très petits, des levures, des
bactéries qui prolifèrent dans les substances en décomposition. On a ensuite affirmé que
la vie naissait en permanence de la matière sous une forme microscopique.
En 1862, Pasteur montre que des germes microbiens sont présents partout dans
l’environnement, non seulement dans l’air mais aussi sur nos mains ou sur les ustensiles
qui servent aux expériences. Les minuscules organismes que l’on observe dans les
bouillons de culture, les «générations spontanées» résultent donc d’une contamination.
Pasteur fit de nombreuses expériences mais l’une d’entre elles retiendra notre attention.
http://agora.qc.ca/mot.nsf/Dossiers/Louis_Pasteur
Un liquide nutritif (eau de levure de bière, jus de betterave) est versé dans un ballon à
long col. Celui-ci est étiré par chauffage pour former un tube fin et recourbé (col de
cygne). Le liquide est porté à ébullition ; cette opération tue tous les microorganismes
présents. Les poussières contenant les microbes sont retenues par les gouttelettes d’eau
à l’extrémité du tube. Le ballon reste stérile pendant très longtemps. Si l’on coupe le col
de cygne, le bouillon nutritif est rapidement envahi par les germes.
Pasteur avait donc battu en brèche la théorie selon laquelle la vie naissait du «non-
vivant» par génération spontanée. Mais, ce faisant, Pasteur relégua l’origine de la vie
«aux oubliettes» car on en conclut que la vie ne pouvait naître de la matière inerte et
qu’elle ne pouvait provenir que de la vie elle-même ! Pasteur, à l'intérieur de son
bouillon de culture isolé, ne découvre pas de trace de vie. On en conclut, sans doute
trop hâtivement, que la vie ne peut naître de la matière inerte !
Comment expliquer sa toute première apparition ? Une intervention divine (ce n’est plus
de la science), le hasard (un miracle) ou une origine extraterrestre ; des germes de vie
auraient été apportés par des météorites. Mais, il ne venait à personne, l’idée que la vie
eût pu apparaître graduellement et par évolution…

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Mais, c’est sans compter sur Darwin, qui publie en 1859 l’origine des espèces. Selon sa
théorie, les formes vivantes que l’on observe dans la nature ne sont pas apparues
spontanément. Elles descendent les unes des autres avec des modifications qui ne se
produisent qu’au cours de très grands intervalles de temps. Des variations peuvent se
produire à l’intérieur d’une même espèce. Les animaux et les plantes diffèrent de ceux
qui vivaient il y a des millions d’années. Contrairement à une opinion fort répandue, les
espèces ne sont pas fixes mais se modifient au cours de longues périodes.
L’expérience de Stanley L. Miller constitue un tournant dans l’approche expérimentale de
l’origine de la vie. Dans les années 1950, ce jeune étudiant (25 ans) travaille à
l’Université de Chicago sous la direction de Harold C. Urey, prix Nobel de chimie (1934).
Urey s’intéresse aux théories de la formation du système solaire et plus précisément à la
composition chimique de l’enveloppe gazeuse qui avait dû entourer la terre primitive.
Miller a l’idée, simple mais très audacieuse, de simuler dans un ballon cette atmosphère
primitive de la terre et de la bombarder par des décharges électriques figurant les éclairs
des premiers temps. Miller tenta donc son expérience «en cachette» en reconstituant
l’atmosphère primitive suggérée par Urey et Oparin.
http://www.astrosurf.com/luxorion/Bio/exp-miller-dwg.gif
Dans son appareillage, après y avoir fait le vide, Miller introduit du méthane, de
l’ammoniac et de l’hydrogène («atmosphère primitive»). Il porte à ébullition l’eau d’un
petit ballon et il y a production de vapeur d’eau. Les gaz circulent dans l’appareil de
Miller tout en passant par un ballon où éclate pendant une semaine une étincelle produite
par des décharges électriques de 60.000 volts («éclairs»). La vapeur d’eau est ensuite
refroidie et se condense dans un réfrigérant («pluies»). Les composés formés se
rassemblent dans la partie du tube en forme de «U» («océans»).

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Après une semaine, Miller examine le liquide contenu dans l’appareil ; seul changement :
il a viré de l’incolore au rouge orangé. Après analyse, il révèle la présence de substances
organiques et notamment d’acides aminés, à partir desquels se construisent les
protéines.
La preuve est faite : des composés organiques de première importance peuvent se
former dans ces conditions de l’atmosphère primitive. Mais de là à dire que Miller a
synthétisé la vie, il y a un grand pas à ne pas franchir. Miller n’a pas été, non plus, le
premier chimiste à synthétiser des acides aminés ; en 1928, Wolher réussit à fabriquer
l’urée que l’on pensait uniquement résulter d’un principe vital chez les êtres vivants.
Mais il a démontré que la synthèse de ces composés dans les conditions de l’atmosphère
primitive était non seulement possible mais probable. Les composés indispensables à la
vie actuelle l’étaient donc déjà à l’origine de la vie.
La vie résulte de la longue évolution de la matière. Toute planète contenant de l'eau et à
distance optimale du soleil est susceptible d'accumuler des molécules capables d'évoluer
en êtres vivants rudimentaires. La vie ne naît pas spontanément ; il lui faut beaucoup de
temps.
Un animal primitif unicellulaire : la paramécie
Une infusion de foin observée au microscope contient une quantité d’infusoires
d’1/4 de mm qui se déplacent rapidement grâce à des cils vibratiles. Ces infusoires ciliés
s’appellent paramécies.
Le corps d’une paramécie est constitué d’une cellule unique qui se meut, capture et
digère des proies (bactéries, algues). Ces proies sont dirigées vers une bouche
cellulaire ; les aliments aboutissent dans de petits sacs contenant des substances
digestives et sont évacués par un orifice. Le cytoplasme de la paramécie contient aussi
deux noyaux qui contiennent le «plan nécessaire» à la reproduction. Deux vésicules
assurent également une circulation d’eau à l’intérieur de l’animal. La paramécie se
reproduit en se divisant en deux et cela plusieurs fois par jour. Elle reste l’être vivant
unicellulaire le plus primitif que l’on connaisse.
Structure d'une paramécie : grand protozoaire cilié vivant dans les eaux douces
stagnantes.
Cils vibratoires : cils minuscules entourant la paramécie et lui permettant de se
mouvoir.
Vacuole contractile : cavité de la paramécie capable de se contracter.
Vacuole digestive : cavité de la paramécie responsable de la digestion.
Gouttière orale : canal de la paramécie responsable d'aspirer les nutriments.
Petit noyau : un des organites centraux moins importants de la paramécie.

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Pharynx : cavité du pharynx.
Ectoplasme : partie superficielle vitreuse de la paramécie.
Endoplasme : partie centrale de la paramécie.
Gros noyau : organite central le plus important de la paramécie.
Canal de la vacuole contractile : ramification de la cavité contractile de la paramécie.
Trichocyste : racine du cil vibratile de la paramécie.
http://www.infovisual.info/02/004_fr.html
Un végétal primitif : l’algue flagellée
Les algues flagellées sont des microorganismes très présents dans l’eau. Cette algue
appelée Chlamydomonas se déplace grâce à deux flagelles qui battent l’eau vers l’avant,
à la manière de deux fouets minuscules. Bien que sa taille soit très inférieure à celle de
la paramécie - quelques microns -, ce microorganisme contient tout ce dont il a besoin
pour survivre et se reproduire. Ces organes minuscules sont :
- les mitochondries, minuscules centrales énergétiques ;
- le chloroplaste renfermant la chlorophylle ;
- les ribosomes ou centres de montage des protéines ;
le noyau où se trouve condensé sous forme chimique – acides nucléiques –
le plan nécessaire à la reproduction de tout l’organisme et à la synthèse
des composés dont il a besoin.
http://plantphys.info/plant_biology/labaids/images/chlamydomonas.jpg

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La présence de chlorophylle devrait classer sans équivoque cette algue parmi les
végétaux mais, dans l’obscurité, elle se nourrit, comme n’importe quel animal, de
produits organiques puisés dans le milieu. Elle possède, aussi de l’animal, la mobilité ;
elle se déplace vers une faible source lumineuse grâce à un «œil» photosensible
rudimentaire. De plus, elle peut se reproduire sexuellement car il existe un type mâle et
un type femelle…
Les bactéries
Avec les bactéries, les plus simples organismes dont l’unité de base est la cellule, on
atteint les limites de la vie… Elles pullulent partout (air, eau, terre, corps) et sont d’une
extraordinaire diversité de formes malgré leurs petites dimensions – quelques microns –.
Elles peuvent causer de terribles maladies (choléra, tétanos, diphtérie…) en fabriquant
des toxines qui perturbent le fonctionnement de l’organisme.
Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes
(caractérisées par une absence de noyau et d'organites). La plupart des bactéries
possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les bactéries mesurent
quelques micromètres de long et peuvent présenter différentes formes : des formes
sphériques (coques), des formes allongées ou en bâtonnets (bacilles) et des formes plus
ou moins spiralées. L’étude des bactéries est la bactériologie, une branche de la
microbiologie.
Les bactéries étant microscopiques, elles ne sont donc visibles qu'avec un microscope.
Antoine van Leeuwenhoek fut le premier à observer des bactéries, grâce à un microscope
de sa fabrication, en 1.668. Il les appela « animalcules » et publia ses observations dans
une série de lettres qu'il envoya à la Royal Society.[][][]
Le mot «bactérie» apparaît pour la première fois avec le microbiologiste allemand
Christian Gottfried Ehrenberg en 1.828. Ce mot dérive du grec βακτηριον, qui signifie
«bâtonnet».
Au XIXe siècle, les travaux de Louis Pasteur ont révolutionné la bactériologie. Il
démontra, en 1859, que les processus de fermentation sont causés par des micro-
organismes et que cette croissance n’était pas due à la génération spontanée. Il
démontra aussi le rôle des micro-organismes comme agents infectieux. Pasteur conçut
également des milieux de culture ainsi que des procédés de destruction des micro-
organismes (pasteurisation).