| Contexte Général |
Il y a 4,5 milliards d'années,
par l'amalgame de roches et de poussières gravitant autour de
notre soleil, la Terre est née. Pendant 700 millions d'années
sa surface était brulante et l'eau ne s'y maintenait pas à
l'état liquide, mais à partir de -3,85 milliards d'années,
la terre refroidie, il s'est mis à pleuvoir et les océans
se sont formés. Emergeant se trouvait la croute continentale
non encore stabilisée.
De 900 à 570 millions d'années les blocs continentaux se réunissent sous la forme d'un supercontinent, le Rodina (vers 650 millions d'années), puis commencent à se séparer en plusieurs grandes masses continentales :
La Laurentia, constituée des boucliers canadiens, groenlandais et hébridiens (Nord de l'écosse et îles des Hébrides) ainsi que des plateformes Nord-Américaines,
la Baltica, constituée des boucliers d'Europe du Nord et de Russie,
la Sibéria, constituée par le bouclier sibérien
La Kazakhstania, contituée par le bouclier du Kazakhstan, la China, constituée par les boucliers chinois et indonésiens,
la Gondwana qui réunit les boucliers et plateformes de l'ensemble de l'hémisphère Sud, cet immense continent est séparé des trois autres par un océan, la mésogée. L'océan Iapetus sépare lui la Laurentia et la Baltica. |
La nature du climat dans ces temps éloignés est encore mal connue. On sait néanmoins qu’à l’origine, l’oxygène est absent de l'’atmosphère terrestre , dans les premiers âges de la Terre, soit entre -4 et -2,5 milliards d'années, l'oxygène atmosphérique n'était produit que par l'action du rayonnement UV sur la vapeur d'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2), et son niveau était très bas, entre 0,005 et 0,01% du niveau actuel. Les premières traces d'oxydation sont apparues il y a quelques 2,2 milliards d'années, ce qui implique une augmentation sensible du niveau d'oxygène libre atmosphérique à ce moment. On évalue que le niveau atteignait environ 0,15% du niveau actuel vers 2,2 milliards d'années. Les premières traces d'oxygène apparaissent autour des 2,5 milliards d'années.
L’effet de serre dû à la présence du gaz carbonique dans l’atmosphère primitive devait être beaucoup plus important. Il en résultait des températures et une humidité plus grandes, ce qui n’excluait pas des épisodes glaciaires.
Les sédiments glacigènes de la formation de Witwatersrand, en Afrique du Sud, représentent les plus anciens indices d’un refroidissement planétaire, il y a 2,8 milliards d’années. La première glaciation bien identifiée est la glaciation huronienne, qui survient entre - 2,4 et - 2,1 milliards d’années. Enfin, la fin du précambrien est marquée par trois autres épisodes glaciaires majeurs, il y a 950, 775 et 600 millions d’années. Le dernier est considéré comme le plus dramatique de toute l’histoire de la Terre. La planète est en effet presque entièrement gelée.
A la fin du Précambrien, au moment où se termine la longue vie solitaire des bactéries et où commence la diversification de la vie avec la faune d'Édiacara, on évalue que l'atmosphère avait atteint un niveau d'oxygène comparable au niveau actuel; il semble donc y avoir une relation entre ce niveau d'oxygène atmosphérique et la diversification de la vie. On estime qu'il y a eu une chute très importante du niveau d'oxygène atmosphérique au Néoprotérozoïque, entre -725 et -600 Ma, une chute reliée à une période de glaciation exceptionnelle et unique dans l'histoire de la Planète. La Terre entière aurait été couverte de glace, réduisant drastiquement la photosynthèse |
|
|
|
| La Vie Au Précambrien |
Les plus anciennes traces
de vie repérables de nos jours remontent à 3,8 milliards
d'années.
La vie a nécessité la présence de molécule
et d'une chimie organique (à base de carbonne, hydrogène,
d'azote et d'oxygène), différentes théories explique
l'apparition de la vie. On peut en citer classiquement deux:
La soupe primordiale : Des molécules organiques sous l'effet des éclairs dans l'atmosphère
initiale (très différente de celle d'aujourd'hui et où
nous ne pourrions survivre) se seraient associées en monomères
puis en polymères. Des probiontes se seraient formés en
premier, particules ou gouttelettes microscopiques formées de
macromolécules organiques réalisant un métabolisme
primaire, dénommées aussi coacervats ou microsphères.
La panspermie : les nuages de poussières et de gaz retrouvés
dans l'espace sont riches en molécules organiques, il se pourrait
que la vie soit largement répartie dans l'univers et que quelques
cellules ou spores prisonnières dans des roches de météorites
et comètes ensemencent les planètes où parfois
les conditions permettent à la vie de se développer. |
Des cellules procaryotes dans les mers de -3.7 à -1.8 milliards d'années |
|
Tout cela abouti à la formation des premières cellules
vivantes. Ces dernières ont commencé à consommer
les sources d'énergie présentes dans le milieu (ATP ou
adénosine triphosphate, qui est toujours la source d'énergie
cellulaire), puis celles-ci s'épuisant des mécanismes
permettant l'utilisation d'autres molécules (glucose) pour produire
de l'ATP et la production de ces molécules (glucose par photosynthèse)
devinrent indispensables à la survie (mécanismes peut-être déjà
présents dès le début mais qui devenaient soudainement très précieux et sélectif face
à l'appauvrissement de l'environnement en source d'énergie).
Par le biais de la photosynthèse des cyanobactéries (apparues
vers -2,7 milliards d'années) produirent de l'oxygène qui modifia peu à peu la composition des océans et de
l'atmosphère, l'oxygène étant alors peu compatible avec la vie bactérienne
jusque là présente.
Ainsi au départ l'oxygène étant absent, la production d'énergie
passait par la fermentation, l'anaérobiose. Par la suite dans
le prolongement des mécanismes biochimiques l'utilisation de
l'oxygène permit une augmentation du rendement dans l'utilisation
des sources d'énergie, sans remplacer l'anaérobiose. En effet les cellules produisent bien plus d'énergie avec la même quantité de glucose en utilisant de l'oxygène que sans.
Pendant
2 milliards d'années la vie est unicellulaire et uniquement sous
forme procaryote, sans modification majeure d'organisation. Les cellules
sont limitées par une membrane, contenant les plans de construction
et de fonctionnement (acides nucléiques : ADN et ARN en longs filaments),
ainsi que les organites nécessaires au fonctionnement de la cellule, appliquant les plans.
Au début les formes de vie étaient donc limitées à
des cellules renfermant derrière la membrane les organites et les
acides nucléiques. La vie n'étant présente que dans
l'eau, aucune forme de vie n'existait sur la terre ferme. Les cyanobactéries
étaient très largement répandues. Elles sont responsables
de la formation de stromatolites. Ces structures caractéristiques
en couches successives calacaires semblable à un choux, pouvaient
couvrir des centaines de kilomètres dans les zones peu profondes.
Les stromatolites existent encore de nos jours.
|
Des cellules procaryotes et eucaryotes de -1.8 milliards à -600 millions d'années |
|
Vers -1,8 milliards
d'années, à coté des cellules procariotes se différencie une nouvelle organisation cellulaire, les cellules eucaryotes.
Celles-ci sont plus grosses, à l'intérieur des cellules
l'ADN est organisés en plusieurs chromosomes (structure combinant
ADN et protéines), il n'est plus libre dans le cytoplasme
mais enfermé dans un noyau limité par une membrane.
Des
organites spécifiques apparaissent, les mitochondries, supposées
être des bactéries devenues symbiotiques à l'intérieur
des cellules eucaryotes. Ces mitochondries sont les usines productrices
d'énergie (ATP) des cellules via la respiration et l'utilisation
d'oxygène.
Les cellules pratiquant la photosynthèse possèdent
en plus d'autres organites, les chloroplastes. Bien évidemment
il ne faut pas tomber dans le piège anthropocentriste de voir ces
bactéries préparer le terrain pour la vie à venir
(et l'homme) en enrichissant le milieu en oxygène. L'oxygène
produit était un déchet toxique au début, par la
suite les mécanismes permettant de le supporter et de l'utiliser
ont certainement été favorisée, d'autant plus qu'ils
permettaient une meilleure efficacité dans l'utilisation du glucose.
Il se développe des comportements proies - prédateurs, permettant
de trouver les sources d'énergie en puisant chez d'autres. Cela
met en place la compétition des défenses et des moyens d'agressions,
et limite les populations monomorphes. De plus la reproduction sexuée,
maintenant présente chez les eucaryotes, permet un brassage, un
mélange génétique, favorisant les modifications au
fil des générations. Les échanges génétiques
entre cellules procaryotes sont unidirectionnels, non liés à
la reproduction.
Mais les cellules restent autonomes, la vie est toujours unicellulaire,
ceci encore pour plus de 1,2 milliard d'années.
|
|
|
La vie pluricellulaire - La faune d'Ediacara de -565 à -550 millions d'années |
|
Pendant plus
de 3 milliards d'années la vie est restée uniquement
unicellulaire, soit pendant 85% de l'histoire de la vie de ses balbutiements
à nos jours.
A partir de -600 millions d'années, à coté de
l'énorme masse des bactéries (procariotes et eucaryotes)
apparaissent par association de cellules jusque-là autonome,
les premiers organismes multicellulaires. Les cellules associées
se spécialisent dans des rôles différents, nécessaires
à l'organisme en entier.
La faune d'Ediacara tire son nom de la localité d'Australie (Ediacara Hills au
Nord d'Adélaïde) où les premières impressions
d'organismes à corps mou du Protérozoïque ont
été découvertes. Tous ces animaux sont à
corps mous, aucun squelette minéralisé n'existait
alors.
Reconnue depuis sur tous les continents, cette faune cosmopolite
contient de nombreuse espèces (une centaine). La variétés
de ces premiers représentants d'association de cellules en
un organisme sont néanmoins a relativiser au début de leur existence. En effet au delà
du nombre d'espèces, le plan d'organisation général
est pour tous le même (contrairement à la suite de
l'histoire de la vie). Il s'agit de feuillets matellassés
de faible épaisseur à symétrie radiale ou bilatérale
sans organes complexes. D 'assez grande taille, cette organisation
permettait une large surface d'échange par rapport au volume.
|
|
Mais en fait, dans l'intervalle de 56 millions d'années
où elle a vécu, on remarque une évolution dans sa diversité.
Les assemblages de -600 millions d'années présentent une diversité très
faible; en fait, il ne s'agit que de simples disques de type vendobionts,
sans aucune structures de remaniement. À
partir de -560 Ma environ, on note une augmentation de la diversité,
avec un apogée vers 550 Ma, où apparaissent les structures
de remaniement ainsi que
des petites coquilles , témoins d'organismes ne pouvaient être que des
métazoaires. De plus on a
découvert des pistes et terriers fossiles, ce qui implique qu'il
y avait des organismes actifs remaniant les sédiments,
À -544 Ma, c'est l'extinction subite d'une grande partie des organismes
d'Édiacara, dont les énigmatiques vendobionts.Il reste encore
pas mal de chemin à faire avant que l'on comprenne bien cette faune
d'Édiacara. Mais on peut dire d'ores et déjà qu'à
côté de cette faune classique que sont les vendobionts qui
n'étaient peut-être pas des métazoaires, il y avait
des organismes actifs, certainement métazoaires, qui remobilisaient
les sédiments et une faune coquillère à squelette
minéralisé.
Ci-dessus une
classification de la faune d'Ediacara réalisée par A. Seilacher.
Sur la rangée du haut, on a des formes à croissance unipolaire,
c'est-à-dire dont la croissance part d'un seul point: ce sont les
coraux mous et les vers annélides .
Sur la rangée du milieu, des formes à croissance bipolaire
de part et d'autre d'une ligne centrale. Et sur la rangée du bas,
des formes à croissance radiaire, à partir d'un point central;
ce sont les méduses et les disques.
|
|
|
 |
 |
|
L' affinité de la faune d'Ediacara avec des espèces ultérieures
est discutées. Certains auteurs y voient les représentants
primitifs de cnidaires entre autres; tandis que d'autres estiment
qu'il s'agit là d'organismes totalement différents
de ce qui va suivre dans l'histoire de la vie, un chemin interrompu.
Ainsi Dans la mesure où cette organisation ne ressemble à aucune
de celles que nous connaissons actuellement, Seilacher a proposé
que les vendobionts constituent une expérience totalement distincte
dans l'histoire de la vie. Il voit ces organismes comme des amas de cellules
formant une sorte de matelas pneumatique étalé sur les fonds
marins et absorbant passivement les nutriments du milieu, possiblement
avec l'aide de symbionts algaires. Cette expérience aurait finalement
échoué, constituant une extinction précambrienne.
La vérité est sans doute à mi-chemin mais il
semble tout de même qu'un type d'organisation du vivant a
cédé le pas à des formes très différentes
par la suite.
En effet vers - 540
millions d'années on assiste à une extinction massive
de la faune d'Ediacara, de rares formes persistent par la suite,
mais la quasi totalité de ces organismes disparait. La cause
en est inconnue, mais le phénomène est classique dans
l'histoire de la vie, de grandes extinctions se reproduiront par
la suite. Néanmoins il est intéressant de noter ici
que l'on assiste à la décimation d'un type d'organisation
d'êtres multicellulaires, cela est très différents
de l'extinction d'espèces.
En effet pour ne citer qu'un exemple d'un type d'organisation,
les chordés regroupent entre autres les "vertébrés" (terme impropre en matière de classification mais que nous gardons par commodité ici)
avec leur colonne vertébrale (les chevaux,
les rats, les hommes.... etc...) Quelle allure aurait la vie si l'organisation
qui prévalait dans la faune d'Ediacara, sans organes complexes,
avait perduré ? Si l'organisation, par exemple, d'une corde dorsale comme pour l'ensemble des vertébrés n'avaient pas existé ? La disparition d'un plan d'organisation n'est pas la même chose qu'une disparition d'espèces...
Mais cette question n'a pas beaucoup d'importance, car si cela avait
été le cas il est fort probable que nous ne soyons
alors pas là pour en parler.
Par la suite l'histoire de la vie sur notre planète va être
marquée, au Cambrien, par une explosion de forme de vie,
d'une très grande disparité, une disparité
qui ne sera par la suite plus jamais atteinte. Pendant ce temps
les bactéries sont toujours là, les stromatolites
continuent à produirent de l'oxygène
|
|
|
