Chroniques de l’Évolution de la Vie sur Terre, une Modeste Histoire

Et si une soupe de composés chimiques était à l’origine de l’évolution de la vie sur Terre ? S’agissait-il de simples molécules perdues au milieu d’une vaste étendue de bouillon primitif ? Après des siècles de recherches sur l’histoire de la vie, la réalité n’en est sans doute pas si éloignée. Suite à la formation de la Terre, il y a 4,54 milliards d’années, la croûte terrestre et les océans de notre planète se sont formés. Au sein de cette vaste étendue d’eau, une symphonie d’éléments chimiques tels que le carbone, l’hydrogène, l’azote et bien d’autres, se seraient associés, tout d’abord de manière aléatoire. Puis, les agencements chimiques les plus stables ont été retenus par l’évolution : c’est la première application de la sélection naturelle. Embarquez dans une lecture qui vous révélera les secrets enfouis du vivant au cœur de cette histoire captivante.

Les origines de l’évolution de la vie sur Terre

Les premières traces de vie : des cellules primitives

La date d’apparition des premières cellules est encore assez discutée au sein de la communauté scientifique. En effet, une trace de carbone dans des roches australiennes datées de 4,1 milliards d’années (Ga) pourrait renfermer la plus ancienne trace de la vie sur Terre. De nos jours, des échantillons d’ADN, issus d’organismes vivants, donnent une estimation des prémices d’une vie ancienne. Ils indiquent également que tous les organismes vivants descendent d’un microbe hypothétique qui serait notre dernier ancêtre commun universel, dénommé LUCA (Last Universal Common Ancestor). Cependant, un déluge de météorites aurait tué toute forme de vie précoce entre -4,1 et -3,9 Ga : un épisode connu sous le nom de Grand bombardement tardif. Ainsi, les scientifiques estiment que la première cellule fossile daterait d’environ 3,8 Ga. Cette forme de cellule primitive deviendra par la suite le noyau des cellules dites complexes.

Les stromatolithes : de la photosynthèse à une atmosphère oxygénée

Entre -3,4 et -3,5 Ga, les stromatolithes ont fait leur apparition. Ces structures rocheuses abritent des colonies de cyanobactéries capables de réaliser la photosynthèse anoxygénique (sans production de dioxygène). Entretemps, les bactéries ont commencé à coloniser la terre ferme. Des sols riches en matière organique datant de 2,9 Ga, ont prouvé l’existence de cette forme de vie primitive sur la terre ferme. Des bactéries fossiles ont également été retrouvées et estimées à 2,6 Ga.

La photosynthèse oxygénique (production d’oxygène) réalisée par les stromatolithes fait finalement son apparition il y a 2,45 Ga, libérant alors une grande quantité de dioxygène dans l’eau puis dans l’atmosphère : c’est la Grande oxydation. Il s’en suivra la première époque glaciaire.

Apparition et évolution de la cellule eucaryote

Les cellules eucaryotes sont des cellules complexes dotées d’un noyau qui contient leur matériel génétique (cellules végétales, animales et de champignons). Les cellules eucaryotes produisent des molécules qui leurs sont propres tels que les stéroïdes. Des traces de substances de ce type ont été trouvées dans des roches vieilles de 2,4 Ga. La plus ancienne trace fossile de cellule eucaryote correspond à un champignon fossile nommé Diskagma, qui serait vieux de 2,2 Ga.

Les cellules eucaryotes ont évolué en présence des mitochondries, qui sont devenues les centrales énergétiques des cellules complexes il y a 2 Ga. Par la suite, les cellules végétales ont également développé des chloroplastes il y a 1,5 Ga, leur permettant d’utiliser la lumière du soleil comme source d’énergie. Entretemps, deux lignées, respectivement semblables aux plantes et aux animaux, se sont divisées il y a 1,6 Ga.

Apparition de la vie multicellulaire

Le plus ancien fossile d’un organisme pluricellulaire connu à ce jour est celui d’une algue : Bangiomorpha. Sur ce fossile datant de -1,2 Ga, des organes reproducteurs ont été identifiés ainsi que ce qui pourrait s’apparenter à un crampon (base de la tige servant à la fixation de l’organisme). Bangiomorpha est également le tout premier fossile d’un organisme eucaryote relevant d’un groupe toujours existant aujourd’hui : les algues rouges.

Selon des échantillons d’ADN actuels, les plantes et algues vertes seraient apparues il y a 934 millions d’années (Ma), tandis que les premiers animaux, des éponges, auraient fait leur apparition 184 Ma plus tard, il y a environ 750 Ma.

Explosion de la biodiversité

L’énigmatique faune de l’Édiacarien

La faune de l’Édiacarien (-635 à -541 Ma), qui doit son nom aux collines Édiacarien en Australie, est constituée d’organismes énigmatiques dont l’identification est encore discutée. Cependant, il s’agirait probablement des premiers fossiles de cnidaires (cousins des méduses et anémones marines actuelles) et même des premiers fossiles d’embryons d’animaux. Les animaux bilatériens auraient également émergé à cette époque comme le témoigne le fossile d’Ikaria wariootia, un animal vermiforme daté de 555 Ma. Malheureusement, la plupart de ces espèces se sont éteintes à la fin de l’Édiacarien.

L’explosion cambrienne et la vie océanique : une étape clé dans l’évolution de la vie sur Terre

Le Cambrien marque un tournant majeur dans l’histoire de l’évolution de la vie sur Terre. Située entre -542 et -485 Ma, cette époque est marquée par l’apparition de la plupart des groupes actuels d’animaux mais aussi quelques autres disparus entretemps. Ainsi, des fossiles des premiers poissons (Myllokunmingia et Haikouichthys) connus ont été datés de -530 Ma. Des empreintes, datant de la même période, ont prouvé la présence d’arthropodes sur la terre ferme. Des tissus fossilisés semblables à des os ont également été retrouvés et datés de -510 Ma.

Le géosite témoignant de la richesse biologique de cette période reste la faune de Burgess composée d’annélides (organismes vermiformes) et de chordés (principalement des arthropodes). Au total, ce sont plus de 80 000 spécimens de fossiles qui ont été retrouvés au sein du dépôt de schistes noirs du Parc national Yoho au Canada. Même si la faune retrouvée est exclusivement marine et principalement benthique (vivant proche du fond de l’océan), 140 espèces réparties en 119 genres ont été identifiés : 37% d’entre elles sont des arthropodes (19 espèces de trilobites) mais on retrouve également des algues, des mollusques, des éponges, des brachiopodes, et bien d’autres encore.

Les plantes n’en étaient pas moins présentes. En effet, des spores fossilisées datées de -470 Ma ont été retrouvées, prouvant la colonisation de la terre ferme par des plantes similaires à des mousses. Avec l’extinction Ordovicien-Silurien, près de 85% de ces espèces ont disparu. C’est la première extinction de masse que la Terre ait connue.

À la conquête de la terre ferme

Le Silurien (-443,4 à -419,2 Ma) est marqué par la sortie massive des eaux des organismes. Les plantes poursuivent alors leur conquête des territoires émergés. Une étonnante diversification des plantes terrestres débute durant le Dévonien (-419 à -359 Ma). Suite au développement des plantes ligneuses telles que les prêles ou les fougères au début de la période, les premières plantes à graines (ou spermaphytes) ont fait leur apparition au Dévonien supérieur. Des fossiles d’arbres datant de -380 Ma ont également prouvé l’existence des premières forêts.

Au cours de cette période, les animaux sortent également des eaux. Le fossile d’un mille-pattes daté de -428 Ma présente un corps qui suggère une respiration à l’air libre et une fécondation interne. Ces évolutions morphologiques vont permettre une importante diversification des animaux terrestres.

Un fossile de tétrapode daté de -375 Ma a prouvé l’émergence des premiers vertébrés terrestres avant de subir la seconde extinction de masse de la planète. Il s’agit l’extinction du Dévonien qui s’étend de −380 à −360 Ma qui a fait disparaître près de 75% des espèces.

Développement du gigantisme au Carbonifère

Le Carbonifère est une période géologique très riche en dioxygène marquée par un gigantisme chez les animaux et végétaux. Son nom provient des couches de charbon laissées en Europe de l’Ouest issues de la dégradation de toute la matière végétale de l’époque.

Si l’on souhaite se représenter cette période, il suffit d’imaginer des forêts primitives peuplées d’arbres de près de 40m de haut (lépidodendrons), de fougères arborescentes entre lesquels slaloment des mille-pattes géants (myriapodes) et libellules géantes de 70 cm d’envergure (meganeura).

Cette période est également marquée par la formation d’un supercontinent nommé La Pangée ainsi que par l’émergence de plusieurs groupes d’animaux encore présents aujourd’hui tels que les amphibiens (-360 Ma), les amniotes (-330 Ma) ou encore les reptiles (-318 Ma). Même si les mammifères n’ont pas fait leur apparition immédiatement, la découverte d’un fossile de cynodonte datant de -260 Ma présente des caractéristiques morphologiques intéressantes. En effet, ce reptile mammalien possédait une mâchoire puissante avec des dents différentes et une grande boîte crânienne. Ces caractéristiques seront ensuite transmises à ses descendants : les mammifères.

L’extinction permienne a marqué la fin de l’ère géologique du Paléozoïque. Celle-ci reste à ce jour la plus grande extinction de masse jamais connue par la biosphère. Elle décima près de 70% de la biodiversité de l’époque dont 95% des espèces marines.

« Les humains ne sont pas le résultat final d’un progrès évolutif prédictible mais plutôt une minuscule brindille sur l’énorme buisson arborescent de la vie qui ne repousserait sûrement pas si la graine de cet arbre était mise en terre une seconde fois. » Stephen Jay Gould, Paléontologue

L'histoire de l'évolution de la vie sur Terre

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Des dinosaures aux premiers Hommes

Apparition des dinosaures et des mammifères

Les premiers fossiles de dinosaures datés de -231 Ma annoncent l’ère des reptiles géants. Cependant, ce n’est pas le seul groupe à apparaître et à s’étendre au Trias (-252,2 Ma à -201,3 Ma). En effet, les premiers mammifères apparaissent peu de temps après l’apparition des dinosaures avec notamment l’apparition d’Adelobasileus (-225 Ma), une sorte de rat probablement insectivore. Ce n’est que 15 millions d’années plus tard que la production de lait chez les mammifères fera son apparition.

Étonnamment, c’est l’extinction Trias-Jurassique (-200 Ma) qui permettra l’explosion radiative (évolution rapide) des dinosaures et des mammifères en libérant notamment des niches écologiques.

Un règne de 166 millions d’années…

Les dinosaures ont marqué une étape importante dans l’histoire de l’évolution de la vie sur Terre, malgré leur extinction à la limite Crétacé-Paléogène aussi tragique que brutale. Leur disparition serait vraisemblablement liée à l’impact sur Terre d’un astéroïde, entre autres, il y a 66 Ma. Leur présence sur Terre s’apparente à un véritable règne, de 166 millions d’années. Durant cette période, les dinosaures ont eu la chance d’assister à des évolutions majeures du vivant : de la diversification des plantes à graines et à fleurs (-190 Ma et -120 Ma) à la maîtrise de l’art du vol chez les oiseaux (archæoptéryx, -150 Ma) en passant par la division du supercontinent de la Pangée…

Débuts de l’âge d’or des mammifères

L’extinction Crétacé-Paléogène n’a pas causé uniquement de tort aux dinosaures. Les mammifères ont également été touchés et quasiment éradiqués. Cependant, quelques espèces ont survécu, particulièrement des placentaires. Les placentaires sont des organismes dont la progéniture se développe la majeure partie de son temps dans l’utérus de la femelle grâce au placenta. Celui-ci assure de nombreux échanges entre la mère et sa progéniture.

Ainsi, les premiers primates ont fait leur apparition il y a 56 Ma, puis les grands singes, il y a 25 millions d’années. Entretemps, la faune et la flore se sont développées et diversifiées considérablement pour se rapprocher de celles que nous connaissons aujourd’hui. Le site fossilifère du lac de Messel en Allemagne est daté de 47 Ma à 48 Ma et représente une véritable capsule temporelle traduisant notamment de l’évolution des mammifères.

Des mammifères à la lignée humaine

Les grands-singes ont évolué rapidement. La séparation entre les prémices de la lignée humaine et celle des chimpanzés est encore discutée par les spécialistes mais les estimations varient en général entre 6 et 10 Ma. Il s’en suivra le début de la Préhistoire qui s’étend de –2,8 Ma à 3 300 avant Jésus-Christ. Les bornes de cette période sont marquées par l’apparition de la lignée humaine, et l’invention de l’écriture qui marquera le début de l’Antiquité.

Les origines de l’Homme sont encore assez floues dans la toile paléontologique. Cependant, certains fossiles emblématiques nous aident à mieux comprendre cette période et l’évolution du genre humain. Parmi eux Lucy, un spécimen fossile australopithèque Australopithecus afarensis (espèce éteinte). Ce spécimen appartenant à la lignée humaine est daté de 3,18 millions d’années. Longtemps considéré comme le plus ancien fossile de la lignée humaine, Lucy s’est vue détrônée par Abel qui est le premier spécimen de l’hominidé fossile Australopithecus bahrelghazali, découvert en 1995. Il aurait vécu entre 3,5 et 3 Ma et serait un contemporain d’Australopithecus afarensis.

En résumé…

Si l’on devait représenter l’histoire de l’évolution de la vie sur Terre sur une horloge, la Terre se formerait à minuit. Les premières formes de vie apparaîtraient à 4h10 du matin, tandis que les premiers organismes pluricellulaires feraient leur apparition à 17h45. Les dinosaures arriveraient à 23h40 et l’Homme seulement à 23h59 et 56 secondes…

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