IV GENSE VOLUTION DIVERSIT DES ORGANISMES Origine de

IV. GENÈSE, ÉVOLUTION & DIVERSITÉ DES ORGANISMES

Origine: de la Vie aux "cellulaires" Terre suffisamment froide pour H 2 O▼(4. 5 Gy), atmosphère e-, pas d’O 2 libre, T° semblables • Origine exogène (météoritique) 10. 000 tonnes/an Chondrites carbonées (inclusions µm) >3. 5% C et 25% H 2 O kérogène origine abiotique des mol. org.

Origine: de la Vie aux "cellulaires" Terre suffisamment froide pour H 2 O▼(4. 5 Gy), atmosphère e-, pas d’O 2 libre • Origine atmosphérique Oparin-Haldane (1920) – Urey-Miller (1953) Mélanges gazeux e- (CH 4, NH 3, H 2 O. . . ) + énergie donnent composés organiques dont A. A. , sucres, bases azotées. . . Mais atmosphère primitive non réductrice (voir Venus ou Mars) O 2 vient de photosynthèse > non oxydant Plutôt neutre (CO, CO 2, N 2. . . ) Résultats probants mais moindres

Origine: de la Vie aux "cellulaires" • Origine hydrothermale Répartition selon dorsales Intrusion magma dans schistes & zéolites (Al Si. O-(H 2 O)n + métaux), adsorbeurs sélectifs et catalyseurs H+ + apports d’eau chaude ( 300°C) possibilité de synthèse de matériaux organiques

Origine: de la Vie aux "cellulaires" • Origine hydrothermale Hypothèse de Wachterhaüser: rôle de la pyrite comme catalyseur métallique de la MO

Origine: de la Vie aux "cellulaires" • Origine hydrothermale • • • sur base d’analyse moléculaire (ARNr), les + anciennes bactéries sont (hyper)thermophiles et chemolithotrophes les sources sont-elles à l’origines de la vie OU le refuge de formes de vie primitives? elles ont sûrement servi de réservoir lors de catastrophes de grande ampleur (météorites. . . ) importance des recherches sur formes de vie primitive dans Ø sources hydrothermales Ø Mars, Europe (satellite Jupiter), Io Ø Lac Vostok (Antarctique) Ø et tout lieu où H 2 O liquide subsisterait grâce à énergie géothermale

Origine: de la Vie aux "cellulaires" • Rôle des argiles comme « catalyseurs non enzymatiques » • Silicate d’alumine + oxydes ou sulfures métalliques + H 2 O +. . . • Système isolé mais ouvert, permettant de catalyser certaines réactions • Possibilité d’autoréplication (contreplaqué) • Possibilité de « construire » des Mol Org à leur surface • Chaque strate peut être considérée comme porteuse d’information et susceptible d’irrégularités (cfr code génétique) (modèle Cairn. Smith) • Les strates peuvent désquamer et « transférer » leur information • Problème: passage de 2 à 1 dimension

Origine: de la Vie aux "cellulaires" • Origine génique (ARN) Problème d’être source et finalité. . Premières cellules vers 3. 5 Gy: Bactéries anaérobies & hétérotrophes (glycolyse) Photosynthèse vers 3 -2. 7 Gy: H from H 2 S (sources H. ) puis H 2 O premières Cyanophycées. O 2 , + O 3, –UV. Poison, peroxysomes, glycolyse, respiration

Origine: de la Vie aux "cellulaires" Apparition des Prokaryotes: vers ~ 3. 5 Gy Apparition des Eukaryotes: vers ~ 1. 5 Gy Mitose Glycolyse Méiose Respiration

Origine: de la Vie aux "cellulaires" Soupe originelle ¨ 3. 5 Gy ¨Anaérobie + hétérotrophie ¨Glycolyse ¨puis appauvrie en Mol. Org. (Chimio-Photo)synthèse rôle du S puis de l’O 2 comme accept. ¨ apparition O 2 + O 3 ¨ détoxication (respi)

Origine: de la Vie aux "cellulaires" pluricellulaires

J. P. Tournefort K. von Linné B. Jussieu Bernard de Jussieu (1799 -1876) : « les caractères, dans leur addition, ne doivent pas être comptés comme des unités, mais chacun suivant sa valeur relative, de sorte qu'un seul caractère constant soit équivalent, ou même supérieur à plusieurs inconstants, unis ensemble » . Charles Darwin (fin du 19ème) : « … la classification doit être basée sur une recherche de parenté ou d’ascendance… » .

exemple de classification avec confusion entre phylogénie & généalogie

autre exemple de classification erronée (gésier, bassin, mandibule. . . )

Willi Hennig (1913 -1976): fondateur de la systématique phylogénétique Les parentés évolutives entre espèces sont exprimées en rassemblant les espèces en groupes monophylétiques (clades).

Caractères homologues

Caractères analogues

Phagocytose d’une cyanobactérie par un eucaryote flagellé

une vue actuelle de la classification du vivant

Virus

Eubactéries: Deinococcus radiodurans (coques)

Eubactéries: Lactobacillus lactis (bacille)

Eubactéries: Campylobacter jejuni (vibrioïde)

Eubactéries: Treponema pallidum (spirochète)

Eubactéries: Actinomyces sp. (mycélium)

Eubactéries: comparaison des parois Gram+ <> Gram-

Procaryotes : principaux embranchements

Importance des Eubactéries • Pathogène: bacilles (peste, tuberculose, typhus. . . ) coques (pneumo-, stphylo-, strepto-. . . ) vibrions (choléra, ulcère. . . ) spirochètes (syphilis, m. de Lyme. . . ) • Processus de fermentation: industrie alimentaire • Dégradation de la matière organique • Symbioses (fixation N 2 chez Fabacées, poissons abyssaux, sources hydrothermales. . . ) • +++++

fixation N 2 Eubactéries : Cyanobactéries

spécificités des lipides de la membrane des Archées

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 1. Alvéolobiontes chapelet de vésicules aplaties (=alvéoles) sous la membrane cellulaire caractères de l’ARNr

Alvéobiontes : 1. Ciliés Paramecium

Alvéobiontes : 1. Ciliés Euplotes Vorticella

Alvéobiontes : 2. Dinophytes

Alvéobiontes : 2. Dinophytes marée rouge

Alvéobiontes : 3. Apicomplexés Plasmodium malariae

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 2. Actinopodes cellule hérissée d’axopodes et de spicules recouverts de cytoplasme

Actinopodes : 1. Radiolaires

Actinopodes : 2. Acanthaires

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 3. Foraminifères filopodes réticulés soutenus par cytosquelette test glycoprotéique (+Ca. CO 3)

Foraminifères globigérine falaises de Douvres

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 4. Euglénobiontes feuillets de microtubules corticaux soustendant la membrane cellulaire mitochondries particulières

Euglénobiontes : 1. Euglénophytes

Euglénobiontes : 2. Kinétoplastidés Leishmania Trypanosoma

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 5. Rhizopodes extensions de pseudopodes

Rhizopodes forme nue et avec thèque

Lignées d’Eucaryotes essentiellement unicellulaires 6. Mycétozoaires alternance de phases uni- et pluricellulaires plasmode caractères génétiques propres

Mycétozoaires : 1. Myxomycètes stade plasmode de Physarium

Mycétozoaires : 2. Acrasiomycètes stade unicellulaire amiboïde et stade plasmode fixé de Dictyostelum

la Lignée Brune chloroplastes à 4 membranes reticulum paraplastidial pigments particuliers (fucoxanthine)

Lignée Brune : 1. Straménopiles 1 a. Bacillariophycées (Diatomées)

Lignée Brune : 1. Straménopiles 1 a. Bacillariophycées frustules (Si. O 2) mode de division asexuée des Diatomées

Lignée Brune : 1. Straménopiles 1 b. Phéophycées algues brunes

Lignée Brune : 1. Straménopiles 1 c. Oomycètes mildiou de la vigne

Lignée Brune : 2. Haptophytes Coccolithophoridées falaises de Douvres