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La vie sur terre
Les début de la vie
Les origines de la vie, dont on pense qu'elles remontent à environ 3,5 à 3,8 milliards d'années, demeurent incertaines. Il existe 3 principales hypothèses expliquant l'origine des premières molécules organiques :
- La condensation sur surfaces minérales.
- Les sources hydrothermales au fond des océans.
- L'origine extraterrestre primitive, appelée "exogenèse" (qui ne fait que repousser l'origine ailleurs mais n'en explique pas les mécanismes).
Dans les 2 premières hypothèses, la Terre offre alors des conditions prébiotiques favorables (probablement eau, ammoniac, méthane et hydrogène...) à la création de molécules organiques simples (urée, formaldéhyde, acide cyanhydrique, acides aminés...). Ces briques du vivant évoluent ensuite en protocellules isolées dans des membranes et dont l'ARN (acide ribonucléique) est capable de réplication. L'ADN remplace ensuite l'ARN dans le rôle de support du génome et c'est l'apparition de l'organisation actuelle du vivant.
Les cellules :
La cellule (en latin cellula signifie petite chambre) est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice constituant tout ou partie d'un être vivant (à l'exception des virus). Chaque cellule est une entité vivante qui, dans le cas d'organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules de même type sont réunies en tissus, eux-mêmes réunis en organes.
La théorie cellulaire implique l'unité de tout le vivant : tous les êtres vivants sont composés de cellules dont la structure fondamentale est commune ainsi que l'homéostasie du milieu intérieur, milieu de composition physico-chimique régulé et propice au développement des cellules de l'espèce considérée.
La Photosynthèse :
La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes de synthétiser leur matière organique en exploitant l’énergie solaire. C'est la fabrication de matière carbonée organique à partir d'eau et de carbone minéral (CO2) en présence de lumière. Les besoins nutritifs de la plante sont le dioxyde de carbone de l'air, l'eau et les minéraux du sol. Les végétaux sont dits autotrophes pour le carbone. Une conséquence importante est la libération de molécules de dioxygène. La nuit, la photosynthèse est suspendue, mais la plante respire de manière continue le jour et la nuit. Sur 24h, la production de dioxyde de carbone issue de la respiration est moins importante que celle en dioxygène issue de la photosynthèse, durant la journée. La plante produit du dioxygène.
Tel est le bilan durant toute sa croissance, produisant sa propre substance en rejetant de l'oxygène.
À l'échelle planétaire, ce sont les algues et le phytoplancton marin qui produisent le plus d'oxygène, suivi des forêts. On a longtemps cru que les mers froides et tempérées étaient les seules à avoir un bilan positif en termes d'oxygène, mais une étude récente montre que les océans subtropicaux oligotrophes sont également producteurs d'oxygène, bien qu'avec une production saisonnière irrégulière. Ces océans jouent donc un rôle en termes de puits de carbone. Pour le sud de l'hémisphère nord, l'oxygène y est le moins présent en début d'hiver, augmente jusqu'en août pour redescendre à l'automne. De même on a longtemps cru que l'oxygène n'était produit que dans les couches très superficielle de l'océan, alors que le nanoplancton peut en produire aussi (mais en très petite quantité, et très lentement).
Dans les zones de dystrophisation ou dans les zones mortes de la mer, ce bilan peut être négatif.
Le flux d'énergie capté par la photosynthèse (à l'échelle planétaire) est immense, approximativement 100 térawatts: qui est environ de 10 fois plus élevé que la consommation moyenne (intégrée sur un an) de toute la consommation énergétique mondiale. Ce qui signifie qu'environ un peu moins du millième de l'insolation reçue par la Terre est captée par la photosynthèse et fournit toute l'énergie de la biosphère !
En tout, les organismes photosynthétiques assimilent environ 100 milliards de tonnes de carbone en biomasse, chaque année.
Endosymbiose :
L’endosymbiose est la coopération mutuellement bénéfique entre deux organismes vivants, donc une forme de symbiose, où l'un est contenu par l'autre. L'organisme interne est appelé un endosymbiote.
Cette terminologie est surtout employée au niveau cellulaire pour imager une coopération entre des micro-organismes simples, et les cellules d'organismes plus évolués qui les contiennent et dont ils favorisent le fonctionnement.
- Les Cnidaires (anémones de mer, coraux...) ont des zooxanthelles (Dinoflagellés) dans leurs cellules qui leur apportent des nutriments et facilitent la précipitation du carbonate de calcium (très important pour la formation des récifs coralliens).
- Il y a aussi des cellules qui contiennent des bactéries permettant de fixer l'azote atmosphérique (comme les nodosités des Fabacées où certaines cellules abritent des bactéries du genre Rhizobium).
On utilise aussi le terme endosymbiose pour définir un ensemble d'événements et de processus évolutifs qui ont conduit à la formation des organites (mitochondrie et chloroplaste) dans les cellules eucaryotes. La mitochondrie est le résultat de l'incorporation d'une bactérie, probablement une alpha-protéobactérie, par une cellule eucaryote primitive. Plus tard, le premier chloroplaste a été formé par l'incorporation d'une cyanobactérie. Parmi les nombreuses transformations qui ont à chaque fois affecté tant la cellule eucaryotique hôte que la cellule bactérienne endosymbiotique, les plus importantes ont été les transferts de gènes des endosymbiotes dans les cellules hôtes. À chaque fois, plus de 90% du génome de l'endosymbiote a été transféré dans le noyau de l'hôte (toutefois, quelques gènes ont pu être perdus au cours du transfert). Ce sont ces transferts de gènes qui ont permis à la cellule hôte de contrôler complètement les nouveaux organites. En effet, ces gènes transférés codent des protéines essentielles à la maintenance et au fonctionnement des organites : ces protéines produites dans le cytoplasme cellulaire sont ensuite exportées dans l'organite concerné pour y exercer les mêmes fonctions qu'elles avaient dans la bactérie originelle.
On envisage aussi l'existence d'endosymbiotes viraux, de type rétrovirus endogène, qui s'activeraient pendant la période de gestation des mammifères et dont l'infection serait une étape cruciale dans leur évolution.
L'organisme pluricellulaire :
Un organisme pluricellulaire est un organisme vivant comportant plusieurs cellules et ayant des cellules différenciées assurant des fonctions spécifiques. Les organismes qui peuvent être vus à l'œil nu sont habituellement pluricellulaires.
Un groupe de cellules semblables qui assurent une fonction au sein d'un organisme pluricellulaire est appelé tissu.
Un organisme pluricellulaire peut être examinée sur plusieurs niveaux. Par exemple, une éponge, observée au niveau cellulaire, est constituée de différentes cellules qui peuvent être considérées comme plusieurs organismes coopérants ensemble dans un objectif commun. Ceci est illustré par le fait que vous pouvez mettre une éponge dans un mixeur et les cellules de l'éponge s'agrègeront pour reformer une nouvelle éponge.
Le myxozoa, le volvox, le dictyostelium discoideum sont parmi les plus simples êtres vivants pluricellulaires actuelles.
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