L’histoire du vivant

LUCA, le dernier ancêtre commun universel, est la population de cellules dont descendent tous les êtres vivants de la Terre, et on le reconstitue par le calcul, en comparant des millions de gènes de l’ensemble du vivant.

Les sources hydrothermales alcalines sont des remontées de fluide tiède sur le plancher océanique profond, où l’eau de mer libère de l’hydrogène en réagissant avec la roche, et l’un des milieux proposés pour l’origine de la vie.

Les plus anciennes traces attribuées à la vie sont des stromatolites, structures bâties par des microbes, et du carbone passé par des cellules vivantes, vieux d’environ 3,7 milliards d’années, ou de 3,95 milliards selon certains chercheurs.

Le plus ancien récif bâti par le vivant est un ensemble de monticules et de cônes que des tapis de micro-organismes ont édifiés en Australie-Occidentale il y a environ 3,43 milliards d’années.

La photosynthèse oxygénique, qui prend ses électrons dans l’eau et libère de l’oxygène, est apparue chez des micro-organismes il y a environ 3,2 à 2,8 milliards d’années, grâce à un amas de quatre atomes de manganèse.

La mitochondrie est une ancienne bactérie qui s’est installée à l’intérieur d’une autre cellule il y a environ 1,9 milliard d’années et qui a cédé la plupart de ses gènes au noyau de cette cellule.

Les eucaryotes, les organismes dont les cellules possèdent un noyau qui enferme leurs chromosomes, sont apparus il y a environ 2,0 à 1,8 milliard d’années, alors que tout le vivant était jusque-là bactérie ou archée.

Les protostérols sont des stérols inachevés, abondants dans les roches vieilles de 1,64 milliard à 800 millions d’années, que les chimistes ont négligés pendant des décennies et qui sont la trace d’un peuplement ancien disparu.

La reproduction sexuée, où la méiose divise le génome par deux et où la fécondation le rétablit, existe depuis au moins 1,2 milliard d’années, et les gènes qui commandent la méiose se retrouvent chez tous les eucaryotes.

Le premier animal était sans doute une éponge ; les deux fossiles candidats au titre de plus ancienne éponge, l’un dans des récifs canadiens de 890 millions d’années, l’autre à la fin de l’Édiacarien, sont séparés de 350 millions d’années.

La faune d’Ediacara réunit de grands organismes à corps mou, des frondes, des disques matelassés et des ovales côtelés, qui vivaient au fond de la mer il y a 575 à 539 millions d’années.

L’explosion cambrienne est l’apparition, il y a 540 à 518 millions d’années, de presque tous les plans d’organisation animaux, ceux des arthropodes, des mollusques, des annélides et des premiers cordés.

Les plus anciens vertébrés connus étaient des nageurs de quelques centimètres, dotés d’une notocorde, d’une paire d’yeux à chambre et de blocs musculaires en zigzag, qui vivaient il y a environ 518 millions d’années.

Les Lagerstätten cambriens sont des gisements où des boues ont conservé branchies, intestins, yeux et nerfs, à Chengjiang, dans les Rocheuses canadiennes et sur quelques autres sites, à partir d’il y a environ 518 millions d’années.

Les premiers yeux bien conservés sont des fossiles d’un schiste d’Australie méridionale vieux d’environ 515 millions d’années, dont une paire à au moins seize mille facettes par œil, aussi perçante que les meilleurs yeux composés actuels.

Les premières plantes à vivre hors de l’eau, il y a environ 470 millions d’années, étaient petites, plates et sans racines, et on les connaît surtout par leurs spores, des cellules de reproduction.

L’extinction de l’Ordovicien, il y a environ 445 millions d’années, est la première des cinq grandes extinctions et la seule due au froid, les mers tropicales perdant environ cinq degrés et les calottes de glace grandissant.

Les plus anciennes traces de tétrapodes, vertébrés à quatre membres, sont des empreintes laissées il y a environ 390 millions d’années sur un estran de Zachelmie, en Pologne, dix-huit millions d’années avant les plus anciens ossements.

La graine, apparue il y a environ 372 millions d’années, a libéré les plantes du film d’eau dont les fougères et les mousses ont besoin, car le vent transporte le pollen et l’embryon se déplace avec une réserve de nourriture.

Les synapsides sont la lignée qui conduit aux mammifères, séparée il y a 315 à 300 millions d’années des sauropsides, la lignée des reptiles et des oiseaux, au sein des amniotes, les vertébrés à œuf terrestre.

L’extinction de la fin du Permien, il y a environ 252 millions d’années, est la plus sévère connue, déclenchée par les trapps de Sibérie, de vastes coulées de lave qui ont traversé des couches de charbon et rejeté du carbone.

Les ancêtres des mammifères ont élevé leur température corporelle de cinq à neuf degrés et ont commencé à la maintenir constante, ce qu’on appelle le sang chaud, il y a environ 233 millions d’années, au Trias supérieur.

Les plus anciens animaux unanimement reconnus comme dinosaures, vieux d’environ 233 à 230 millions d’années, étaient de petits bipèdes rapides de la taille d’un grand chien, trouvés en Argentine et au Brésil.

Les premiers mammaliaformes, un groupe plus large que les mammifères, avaient la taille d’une musaraigne, une mâchoire articulée sur le crâne et des molaires qui s’emboîtaient assez pour mâcher, il y a 220 à 205 millions d’années.

Les sauropodes, dinosaures herbivores à très long cou, ont atteint dix fois la masse du plus grand mammifère terrestre grâce à un ensemble de caractères qui dépendent les uns des autres, il y a 190 à 145 millions d’années.

Les plantes à fleurs, dont la graine est enfermée dans un carpelle, un récipient clos, sont apparues il y a environ 140 millions d’années ou plus tôt, et cette date fait l’objet de la plus longue controverse de la botanique.

Les abeilles descendent de guêpes prédatrices qui ont nourri leurs larves de pollen et non plus d’insectes, il y a 123 à 100 millions d’années, dans l’ouest du Gondwana, un ancien continent, quand les plantes à fleurs se répandaient.

Un astéroïde d’une dizaine de kilomètres de diamètre a percuté une mer peu profonde au large du Yucatán, au printemps de l’hémisphère nord, il y a soixante-six millions d’années.

Moins de dix lignées de mammifères placentaires ont survécu à l’extinction de la fin du Crétacé, et en quelques millions d’années ces mammifères de la taille d’un rat ont eu des descendants de la taille d’un ours.

Archicebus achilles, trouvé en Chine et vieux d’environ 55 millions d’années, est le plus ancien squelette de primate presque complet, avec les mains préhensiles, capables de saisir, les yeux dirigés vers l’avant et les ongles des primates.

Sahelanthropus tchadensis était un grand singe qui semble avoir marché debout, connu par un crâne déformé et quelques os des membres trouvés au Tchad et vieux d’environ 7 millions d’années.

Des homininés ont quitté l’Afrique bien avant notre espèce, et ceux de Dmanissi, dans le Caucase, humains au petit corps et au petit cerveau, vivaient il y a environ 1,8 million d’années parmi félins à dents de sabre et hyènes géantes.

Les Néandertaliens sont une lignée sœur de la nôtre, issue du même ancêtre, qui a vécu en Europe et en Asie occidentale durant les périodes glaciaires, il y a environ 430 000 à 40 000 ans, en petites populations isolées les unes des autres.

Les plus anciens fossiles attribués à Homo sapiens sont un crâne et une mandibule, mâchoire inférieure, enfouis avec des outils de pierre il y a environ 315 000 ans à Jebel Irhoud, au Maroc, et ce crâne a déjà un visage semblable au nôtre.

Des humains ont atteint le Sahul, le continent qui réunissait alors l’Australie et la Nouvelle-Guinée, en franchissant au moins quatre-vingts kilomètres de haute mer sans terre en vue, il y a environ 65 000 ans.

La sortie d’Afrique est la grande expansion humaine hors de ce continent, datée d’il y a 60 000 à 40 000 ans d’après les génomes de 142 populations, c’est-à-dire tout leur ADN, et elle n’était pas la première sortie.

Les Amériques sont le dernier continent habitable atteint par les humains, par le pont terrestre de Béringie et la côte pacifique, et des empreintes de pas à White Sands, au Nouveau-Mexique, sont datées d’il y a environ 23 000 à 21 000 ans.

L’agriculture a commencé il y a environ 11 500 ans par des gestes comme semer ce qu’on avait récolté, désherber ou garder des troupeaux près de soi, appliqués à des plantes et à des animaux encore sauvages, bien avant leur forme domestique.

La descendance avec modification est la théorie, publiée par Darwin en 1859, qui rattache tout le vivant à une ascendance commune et explique l’ajustement des organismes à leur milieu sans recourir à un concepteur.

Gregor Mendel a établi, en comptant des plants de pois pendant huit ans, que l’hérédité ne procède pas par mélange et que les caractères sont transmis par des unités distinctes, qui se séparent et se recombinent, résultat publié en 1866.

La pénicilline est un médicament tiré d’une moisissure autour de laquelle, en 1928, des bactéries se sont dissoutes dans une boîte de culture, et l’obtenir a demandé dix ans de plus, un second laboratoire et un effort industriel de guerre.

La double hélice, structure de l’ADN établie par trois articles publiés côte à côte dans Nature en avril 1953, explique comment cette molécule se copie.

Le code génétique, déchiffré entre 1961 et 1966, est la correspondance entre chaque groupe de trois bases et un acide aminé, constituant des protéines, presque identique chez tous les êtres vivants.

L’horloge moléculaire, proposée entre 1962 et 1965, est une méthode qui date la séparation de deux espèces d’après les différences entre leurs molécules, en supposant que les mutations s’accumulent à un rythme à peu près constant.

Les archées sont un troisième domaine du vivant, des microbes distingués des bactéries en 1977 par la comparaison d’une molécule présente chez tous les êtres vivants, l’ARN ribosomique 16S.

L’iridium, un métal rare dans la croûte et commun dans les météorites, est des dizaines à des centaines de fois plus abondant dans le centimètre d’argile qui marque la fin du Crétacé que dans la roche alentour, ce qu’on a découvert en 1980.

Le génome humain compte trois milliards de lettres, lues en brouillon en 2001 et déclarées complètes en 2003 alors qu’il en manquait huit pour cent, et les dernières lacunes ont été comblées en 2022.