Chapitre 5 : Les mécanismes m de l évolution I) La formation de la Terre A) L origine i du système solaire B) La formation de la Terre C) La naissance de l'océan II) L'apparition de la vie A) L atmosphère terrestre B) La synthèse des composés organiques C) L apparition de la vie III) L'évolution de la vie A) Les grands principes de l évolution B) La sélection naturelle de Darwin C) Les preuves par l observation 1) Quelques expériences 2) Les homologies anatomiques et moléculaires 3) La biogéographie 4) Les archives géologiques D) L évolutionnisme actuel 1
I) La formation de la Terre Big-bang : explosion donnant naissance à l univers il y a 15 milliards d années Naissance des étoiles par contraction de nuages de gaz et de poussières (nébuleuse) Naissance des galaxies (Voie lactée) : ensemble d étoiles Naissance du système solaire il y a 5 milliards d années formé du soleil et de planètes Formation de la Terre il y a 4,5 milliards d années par agglomération de poussières et débris cosmiques, éléments lourds au centre et moins denses à la périphérie 2
La Terre dans l univers! 3
La Terre dans l univers! Antarès est la 15 ème étoile la plus bill brillante et est à plus de 1000 années lumière (1a.l.=10000 10000 milliards de km ; Terre- Lune=1,28 sec lumière, 4 jours) 4
La Terre dans l univers! Ce téléscope permet de voir les galaxies à des billions d années lumière! 5
I) La formation de la Terre Le cœur sous pression est très chaud. La structure de la Terre s organise en 3 couches : le noyau, le manteau et la croute Entre -4,5 et -4 milliards d années la croute n est que laves et volcans La Terre est ensuite bombardée par une pluie de météorites qui creusent d énormes cratères Il y a 4 milliards d années un grand déluge s abat sur la terre et l inonde. L eau remplit les cratères, qui deviennent des lacs et débordent. 6
I) La formation de la Terre Au cours du temps, les plaques lithosphériques se déplacent entraînant les continents Cette dérive des continents a permis une évolution différente des espèces qui ont été séparées 7
II) L apparition de la vie B) La synthèse des composés organiques Théorie de l évolution chimique (synthèse abiotique) : en 1953, Stanley Miller et Harold Urey reconstituent en laboratoire un univers primitif et produisent des molécules organiques simples (acides aminés) à partir de molécules inorganiques Théorie des sources hydrothermales : accumulation dans l océan locéan primitif de molécules de plus en plus complexes sans énergie lumineuse Théorie extraterrestre : les météorites ont apporté de la matière organique 8
II) L apparition de la vie C) L apparition de la vie Les 1ers organismes vivants ayant acquis l autonomie végétative et reproductrice sont appelés les protobiontes (gouttelettes dotées d une membrane) Ledébutdel évolution(-3,5)estmarquée par l apparition d algues bleues (procaryotes) formant des stromatolithes et libérant du dioxygène (photosynthèse) Puis vers -2,1 milliards d années l évolution fait un bon avec l apparition des organismes eucaryotes et 1 milliard d année plus tard des organismes pluricellulaires 9
La vie a modifié la surface de la Terre, mais l histoire de la Terre a influencé l histoire de la vie 10
A) Les grands principes ip de l évolution l Aristote (384-322 av. J.-C.) : les espèces sont fixes (immuables) ; il observe certaines affinités entre les organismes concluant que les formes de vie peuvent être classées selon une échelle de complexité croissante, scala naturae (échelle de nature) ; chaque forme de vie est parfaite et permanente, et occupe unrang 11
A) Les grands principes ip de l évolution l Carl Von Linné (1707-1778) : les formidables adaptations ti des organismes à leur environnement prouvaient que le Créateur avait destiné chaque espèce à une fin précise (récit de la Création dans l Ancien Testament, les espèces sont conçues par Dieu indépendamment l une de l autre lautre et sont donc parfaites = créationnisme) ; il a cherché à classifier la diversité du vivant = taxinomie ou taxonomie (nomenclature binomiale, genre et espèce) Georges Cuvier (1769-1832) : danschaque strate de roches sédimentaires, les fossiles donnent un aperçu des organismes qui ont peuplé la Terre à l époque où cette strate s est constituée ; fondements de la paléontologie ; ildéfendle catastrophisme, chaque strate correspond à une catastrophe dans le temps impliquant des phénomènes d extinction dextinction, des espèces venant d ailleurs dailleurs repeuplent la région 12
A) Les grands principes ip de l évolution l James Hutton (1726-1797) : les mécanismes graduels expliquent les caractéristiques géologiques de la Terre, un changement profond résulte du cumul de processus lents mais continuels (les vallées ont été creusées par les fleuves) Charles Lyell (1795-1875) : les processus géologiques qui sont à l œuvre aujourd hui sont les mêmes que par le passé, et leur vitesse est la même (uniformitarisme) 13
A) Les grands principes ip de l évolution l Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, chevalier de Lamarck (1744-1829) : les espèces peuvent se transformer en d autres espèces produisant des lignées qui n auraient toutefois pas d origine commune (transformisme) f i -principedel usage et non-usage (couallongédelagirafeetyeux atrophiés de la taupe) -principe de l hérédité des caractères acquis (transmission des transformations à la descendance) Mais couper la queue d une souris sur plusieurs générations ne fera pas naître des petits sans queue!! 14
B) La sélection naturelle de Darwin Charles Darwin (1809-1882) Le voyage du Beagle (1831-1836) : l adaptation à l environnement et la formation de nouvelles espèces sont étroitement liés Ex : Aux Galápagos, 14 espèces de géospizes se distinguent par leur bec, adapté au régime alimentaire de chaque île Théorie de la «descendance d avec modification» - Lutte pour l existence (pas croissance exponentielle) - Accumulation des caractères héréditaires favorables pour la survie et la reproduction 15
B) La sélection naturelle de Darwin 24 novembre 1859 : publication De l origine des espèces au moyen de la sélection naturelle ou La conservation des espèces dans la lutte pour la survie - Les espèces d organismes peuplant la Terre descendent d espèces ancestrales différentes des espèces modernes - Définition du principe de la sélection naturelle (une population peut changer au fil des générations si des individus possédant des caractères héréditaires transmissibles ont une descendance plus nombreuse que d autres individus) qui a pour résultat l évolution adaptative (accumulation de caractères héréditaires favorisant l aptitude des organismes à survivre et à se reproduire dans certains environnements) Evolution = modification graduelle de la composition génétique des populations 16
C) Les preuves par l observation 1) Quelques expériences La prédation différentielle aboutit à un changement évolutif observable bl dans la population, le changement de prédateur favorise certaines variations dans la population (masse et âge de maturité sexuelle) Evolution de la pharmacorésistance chez le VIH 17
C) Les preuves par l observation 2) Les homologies anatomiques et moléculaires Homologies anatomiques : structure des membres antérieurs des Mammifères ou présence d une queue dans le développement des embryons de Vertébrés Homologies moléculaires : code génétique universel 18
C) Les preuves par l observation 3) La biogéographie La biogéographie, observation de la répartition géographique des espèces Deux espèces différentes de Mammifères, Marsupiaux australiens Placentaires se sont adaptés de la même manière mais ont évolués indépendamment à partir d ancêtres différents 19
C) Les preuves par l observation 4) Les archives géologiques Durant des millions d années, les dépôts s accumulent et compriment les sédiments sousjacents, les transformant en couches appelées strates. Les archives géologiques correspondent à l ordre d apparition des fossiles dans ces strates On trouve des fossiles transitionnels liant passé et présent comme le Basilosaurus, ancêtre des baleines possédant des membres postérieurs 20
D) L évolutionnisme actuel Néo-darwinisme : explication de l évolution par des variations aléatoires dues à des mutations triées par la sélection naturelle Evolutionnisme non-darwinien : - L école française représentée par la paléontologue Anne d Ambricourt-Malassé qui croit que l évolution est liée à une poussée vers la complexité qui devait générer la conscience et l esprit humain. - Celle des néo-lamarckien qui, généralement agnostiques, pensent que l évolution est le fruit d une interaction avec l environnement. - Celle du généticien américain Michael Denton, qui pense que l évolution lévolution est fondée sur des lois naturelles. Par exemple si vous avez de l eau au sommet d une montagne, cette eau ne peut descendre de la montagne qu en utilisant un certain nombre de canaux prédéterminés par les lois de la nature. -L idée d émergence et d auto-organisation telle qu elle a été développée par le scientifique Francisco Varela, qui était bouddhiste. Créationnisme : mouvement affirmant que les différentes espèces ont été crées séparément par Dieu selon le récit littéral de la Genèse. «Intelligent Design» : mouvement de créationnistes unis par l idée selon laquelle la complexité des êtres vivants prouve l existence d un concepteur qui aurait violé les lois de la nature pour faire apparaître de nouvelles espèces. 21
D) L évolutionnisme actuel Pierre Teilhard de Chardin (1881-1955) : l évolution témoigne d un dessein spirituel, théorie christocentrique, à partir de la création, le plan évolutif du cosmos s est sesttendutendu vers l apparition de l homme Lettre du pape p Jean-Paul II à l académie pontificale des sciences du 22 octobre 1996 : les théories modernes de l évolution sont acceptables mais restent des hypothèses. Cependant, l homme doit avoir une situation centrale 22