La vie primitiveà quoi ressemblaient les premiers êtres vivants

Toute la vie sur Terre descend d'un dernier ancêtre commun universel, LUCA, qui vivait il y a 3,7 milliards d'années. L'arbre du vivant s'est alors scindé pour la première fois en bactéries et archées. Il y a 3 milliards d'années, les cyanobactéries ont commencé à libérer de l'oxygène. Il y a 2,4 milliards d'années, l'atmosphère contenait de l'oxygène et beaucoup d'organismes anaérobies ont disparu. Il y a 2 milliards d'années, une cellule en a avalé une autre sans la digérer, et les mitochondries en sont issues.

La plage de temps de cette ère est « de 3,8 milliards à 700 millions d'années », et ses événements vont du plus ancien ancêtre commun à une glaciation mondiale.

Neuf événements

• Il y a 3,7 milliards d'années · LUCA : le dernier ancêtre commun de tout le vivant.
• Il y a 3,5 milliards d'années · Bactéries et archées : l'arbre du vivant se scinde pour la première fois.
• Il y a 3,5 milliards d'années · Stromatolithes : des tapis microbiens laissent des fossiles.
• Il y a 3 milliards d'années · Photosynthèse oxygénique : les cyanobactéries commencent à libérer de l'oxygène.
• Il y a 2,4 milliards d'années · Grande oxydation : l'atmosphère contient de l'oxygène et beaucoup d'organismes anaérobies disparaissent.
• Il y a 2 milliards d'années · Endosymbiose mitochondriale : une cellule en avale une autre sans la digérer.
• Il y a 1,8 milliard d'années · Cellules eucaryotes : les cellules obtiennent un noyau.
• Il y a 1,2 milliard d'années · Reproduction sexuée : la recombinaison des gènes accélère l'évolution.
• Il y a 700 millions d'années · Terre boule de neige : des calottes de glace couvrent presque tout le globe.

L'ancêtre commun et l'arbre du vivant

En remontant à partir des gènes actuels, l'ancêtre commun de tout le vivant a pu vivre près de sources hydrothermales des grands fonds, chaudes, pauvres en oxygène et riches en hydrogène (Weiss et al., Nature Microbiology, 2016). Cette étude porte sur la physiologie et l'habitat du dernier ancêtre commun universel. Des roches du Groenland conservent peut-être des structures microbiennes vieilles de 3,7 milliards d'années, mais cette lecture reste discutée, il faut donc garder l'incertitude en la citant (Nutman et al., Nature, 2016). Le titre de l'article souligne la rapidité d'apparition de la vie.

Un changement de classification est venu de la comparaison moléculaire : la comparaison de l'ARN ribosomique a montré que ce que nous appelions « bactéries » est en réalité deux types de vie assez différents, et les archées sont devenues une branche à part (Woese et Fox, PNAS, 1977). L'arbre du vivant a ensuite été redivisé en trois domaines : Bactéries, Archées et Eucaryotes (Woese, Kandler et Wheelis, PNAS, 1990). Les Lokiarchaeota, trouvées dans des sédiments des grands fonds, portent beaucoup de gènes que l'on croyait propres aux eucaryotes (Spang et al., Nature, 2015).

Oxygène et cellules eucaryotes

L'oxygène de l'atmosphère n'est pas arrivé d'un coup. Il a augmenté sur une longue période, avec des revers, donc la « Grande oxydation » ne doit pas se lire comme un changement du jour au lendemain (Lyons, Reinhard et Planavsky, Nature, 2014). Les mitochondries et les chloroplastes furent autrefois des bactéries indépendantes devenues parties de la cellule après avoir été avalées. Cette théorie fut rejetée par plus d'une dizaine de revues à l'époque (Lynn Margulis, publié sous le nom de Sagan, Journal of Theoretical Biology, 1967).

Reproduction sexuée et Terre boule de neige

Des fossiles d'une ancienne algue rouge montrent que la reproduction sexuée et la vie pluricellulaire ont une histoire d'au moins 1 milliard d'années (Butterfield, Paleobiology, 2000). Des couches rocheuses de Namibie montrent qu'il y a environ 700 millions d'années, la Terre a peut-être été presque entièrement recouverte de glace (Hoffman et al., Science, 1998).

Le matériel génétique : la double hélice de l'ADN

Un article d'une page a proposé que le matériel génétique, l'ADN, est une double hélice, et que l'appariement des bases suggère comment l'information génétique est copiée (Watson et Crick, Nature, 1953).

Envie de lire les originaux ? Cherchez ces titres

• Weiss et al. (2016) : The physiology and habitat of the last universal common ancestor
• Nutman et al. (2016) : Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures
• Woese et Fox (1977) : Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms
• Woese et al. (1990) : Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya
• Spang et al. (2015) : Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes
• Lyons et al. (2014) : The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere
• Sagan (1967) : On the origin of mitosing cells
• Butterfield (2000) : Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp., un article sur la reproduction sexuée, la pluricellularité et la radiation des eucaryotes
• Hoffman et al. (1998) : A Neoproterozoic snowball Earth
• Watson et Crick (1953) : Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid

Comment le jeu le montre

Dans le jeu, l'ère Vie primitive a pour ressource les cellules, et ses générateurs sont Fission procaryote, Chimiosynthèse, Photosynthèse cyanobactérienne et Transfert horizontal de gènes. Ils vont de la division cellulaire la plus simple, à la vie sur l'énergie chimique, puis à l'usage de la lumière pour fabriquer de l'oxygène, et enfin aux gènes qui circulent entre organismes différents.