Cours Thème I La terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée

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1 Cours Thème I La terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée Problématique générale : quels sont les indices permettant d affirmer que les êtres vivants constituent la biodiversité terrestre actuelle dérivent d un ancêtre commun Chapitre I- La terre, une planète qui abrite la vie (TP/Cours 1 et 2) TP/Cours 1/ Les objets du système solaire Bilan : Le système solaire est composé d une étoile, le Soleil, autour de laquelle gravitent 8 planètes et leurs satellites, des planètes naines (Pluton), des astéroïdes et des comètes. La Terre et 3 autres planètes (Mercure, Vénus et Mars), sont des planètes rocheuses ou telluriques. Elles sont les plus proches du Soleil. Ce sont des objets solides rocheux constitués de silicates et de fer, de faible diamètre et de densité élevée. Les autres planètes ou planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) sont les plus éloignées du Soleil après la ceinture d astéroïdes. Ce sont des boules de gaz comprimés qui entourent un petit noyau. Elles n ont pas de surface véritable solide, ont une faible densité et un diamètre important. MERCURE, VENUS, LA TERRE, MARS JUPITER, SATURNE, URANUS, NEPTUNE -internes : proches du Soleil -telluriques : avec une enveloppe solide lithosphère), constituées de silicates et d'un noyau riche en fer et en nickel -petites : km < diamètre < km -externes :loin du Soleil -gazeuses : constituées de gaz (hydrogène et hélium) - géantes : km < diam < km TP/Cours 2 / Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? Bilan : Dans l état actuel des connaissances, la Terre est la seule planète qui abrite la vie. Cela découlerait d une spécificité terrestre : la présence en surface d eau liquide. Elle existe ailleurs dans le système solaire sous d autres formes : glace (Mars), gaz (atmosphère de Vénus). De l eau liquide existe également mais sous la surface de certains corps (Europe, satellite de Jupiter). L atmosphère de la Terre est épaisse et sa composition est originale par rapport à celle des autres planètes voisines : riche en diazote, dioxygène et eau et relativement pauvre en dioxyde de carbone.

2 La Terre a une masse suffisante pour retenir les éléments légers qui composent une atmosphère. Sa distance au Soleil et la présence d une atmosphère déterminent une pression et une température au sol particulière à notre planète. Toutes ces conditions (composition atmosphérique, pression et température) permettent l existence d eau liquide à la surface et font donc de la Terre une planète habitable. Autour de chaque étoile, on définit une zone où une planète possédant une atmosphère est à une distance de son étoile telle que la présence d eau liquide en surface est possible : c est la zone d habitabilité. Des planètes situées hors de notre système solaire et dans la zone d habitabilité de leur étoile ont été découvertes. Ces exoplanètes sont donc peut-être habitables mais rien ne dit qu elles sont habitées. Chapitre II La nature du vivant TP/Cours 3 / La composition chimique du vivant Bilan : Tous les êtres vivants sont constitués de molécules organiques et de molécules minérales (eau + sels minéraux). Leurs proportions peuvent varier mais elles sont présentes chez tous les êtres vivants ce qui témoigne de leur parenté. Les lipides, protides et glucides sont les molécules caractéristiques du monde vivant. Elles sont toutes construites à partir de l élément carbone, ce sont des matières carbonées avec les mêmes éléments chimiques majeurs (C, H, O et N et S pour les protides). Ces éléments chimiques sont les mêmes que ceux qui constituent le globe terrestre mais dans des proportions différentes. L eau est le constituant majeur des êtres vivants (plus de 70% de la masse des cellules des êtres vivants) L unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté. TP/Cours 4 / Organisation des cellules et parenté Bilan : Les cellules sont toutes composées d un cytoplasme entouré d une membrane plasmique. Ce point commun est un indice de la parenté existant entre tous les organismes. Le vivant peut être divisé en plusieurs groupes : les eucaryotes, organismes unicellulaires ou pluricellulaires possédant des organites (noyau, mitochondries et chloroplastes chez les organismes chlorophylliens) et les procaryotes, organismes unicellulaires sans organites.

3 TP/Cours 5 / Les réactions chimiques de la vie Les cellules prélèvent dans leur milieu des molécules qu elles vont convertir pour fabriquer leur propre matière et de l énergie. Elles sont le siège de très nombreuses réactions chimiques, l ensemble de ces réactions est appelé le métabolisme. L activité des cellules est contrôlée par le patrimoine génétique, car les mutations sont à l origine de modifications de fonctionnement. Cette activité est aussi soumise à l influence de l environnement donc aux conditions du milieu dans lequel vivent les cellules. Bilan TP/Cours 4 et 5 : L unité structurale et fonctionnelle des cellules est un indice de la parenté des êtres vivants, ils partagent un très lointain ancêtre commun qui leur a légué ces caractères communs.

4 TP/Cours 6 / Universalité et variabilité de la molécule d ADN Bilan : On sait repérer les gènes sur l ADN, les isoler puis les transférer d un organisme à un autre : c est la transgénèse c est-à-dire un ensemble de techniques permettant de transférer un gène d un organisme donneur à un organisme receveur. Cette technique permet de conférer à un organisme (dit génétiquement modifié) un nouveau caractère jugé intéressant. Ces expériences montrent que le message contenu dans l ADN est écrit dans un langage universel. L universalité du rôle de l ADN est un indice de la parenté de tous les êtres vivants. La molécule d ADN est formée chez tous les êtres vivants de deux brins torsadés en double hélice. Chacun des deux brins de la molécule d ADN est une chaîne formée d une succession de nucléotides au nombre de 4 possibles : Adénine (A), Thymine (T), Cytosine (C), Guanine (G). Chaque nucléotide d une chaîne est associé par des liaisons faibles à un nucléotide précis qui lui fait face sur l autre chaînes selon le principe de complémentarité des bases : A est toujours associés à T et C à G. L universalité de la structure de l ADN est un indice de la parenté de tous les êtres vivants.

5 Chapitre III Biodiversité et évolution, un enjeu majeur du XXIe siècle TP/Cours 7 / Organisation commune des vertébrés Bilan : Tous les vertébrés présentent une organisation générale (externe et interne) commune : - leurs organes sont disposés de façon ordonnée selon deux axes de polarité : antéro-postérieur et dorsoventrale qui définissent un plan de symétrie qui sépare la moitié droite et la moitié gauche de l organisme. - Ils possèdent tous un squelette comportant un crâne et une colonne vertébrale constituée de vertèbres. Ces caractères (ou attributs) communs à tous les vertébrés sont donc hérités d un ancêtre commun qui les a transmis à tous ses descendants. TP/Cours 8 / Une première approche de l évolution Bilan : Au sein d une espèce, les gènes sont les mêmes quel que soit l individu. En revanche la combinaison allélique est unique pour chaque individu, ce qui est source de variabilité génétique (la classe en est un bon

6 exemple!). dans une population, la fréquence des allèles peut évoluer de façon aléatoire, c est ce que l on appelle la dérive génétique. La dérive génétique est une variation au hasard (aléatoire) de la fréquence des allèles au cours du temps dans une population. Elle est surtout une conséquence de la reproduction sexuée : d une génération à la suivante, seuls certains allèles sont transmis des parents aux descendants, ce tri entre allèles étant complètement aléatoire. La sélection naturelle est une variation non aléatoire de la fréquence des allèles : en effet, dans un milieu donné, certains allèles donnent un avantage aux individus qui les portent, ce qui leur donne plus de chance de vivre et de se reproduire. C est ainsi qu au fur et à mesure des générations, la fréquence des allèles avantageux dans un milieu donné augmente dans une population. Elle contribue à éloigner génétiquement différentes populations d une même espèce vivant dans des environnements distincts. Sous l effet combiné de la dérive génétique et de la sélection naturelle, les populations d une même espce peuvent se transformer au cours du temps. Lorsque les différences génétiques deviennent importantes entre 2 populations, les individus issus de chacune de ces pop perdent la capacité de se reproduire entre eux. Dès lors, les 2 populations forment 2 espèces distinctes et nouvelles. Lorsque les différences génétiques entre populations sont devenues importantes, la dérive génétique et la sélection naturelle peuvent conduire à la formation de nouvelles espèces.