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6.3 : Histoire évolutive des procaryotes - Biologie

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Objectifs d'apprentissage

  • Décrire l'histoire évolutive des procaryotes

Les procaryotes sont omniprésents. Ils couvrent toutes les surfaces imaginables où il y a suffisamment d'humidité, et ils vivent sur et à l'intérieur d'autres êtres vivants. Dans le corps humain typique, les cellules procaryotes sont environ dix fois plus nombreuses que les cellules du corps humain. Ils constituent la majorité des êtres vivants dans tous les écosystèmes. Certains procaryotes prospèrent dans des environnements inhospitaliers pour la plupart des êtres vivants. Les procaryotes recyclent nutriments—des substances essentielles (comme le carbone et l'azote)—et elles entraînent l'évolution de nouveaux écosystèmes, dont certains sont naturels et d'autres créés par l'homme. Les procaryotes sont sur Terre bien avant l'apparition de la vie multicellulaire.

Quand et où la vie a-t-elle commencé ? Quelles étaient les conditions sur Terre au début de la vie ? Les procaryotes ont été les premières formes de vie sur Terre, et ils ont existé pendant des milliards d'années avant l'apparition des plantes et des animaux. On pense que la Terre et sa lune ont environ 4,54 milliards d'années. Cette estimation est basée sur des preuves de datation radiométrique de matériel météoritique ainsi que d'autres matériaux de substrat de la Terre et de la Lune. La Terre primitive avait une atmosphère très différente (contenait moins d'oxygène moléculaire) qu'aujourd'hui et était soumise à de fortes radiations ; ainsi, les premiers organismes auraient prospéré là où ils étaient mieux protégés, comme dans les profondeurs océaniques ou sous la surface de la Terre. A cette époque aussi, une forte activité volcanique était courante sur Terre, il est donc probable que ces premiers organismes, les premiers procaryotes, se soient adaptés à des températures très élevées. La Terre primitive était sujette à des bouleversements géologiques et à des éruptions volcaniques, et était soumise au bombardement par les radiations mutagènes du soleil. Les premiers organismes étaient des procaryotes capables de résister à ces conditions difficiles.

Tapis microbiens

Les tapis microbiens ou les grands biofilms peuvent représenter les premières formes de vie sur Terre ; il existe des preuves fossiles de leur présence commençant il y a environ 3,5 milliards d'années. UNE tapis microbien est une feuille multicouche de procaryotes (Figure 1) qui comprend principalement des bactéries, mais aussi des archées. Les tapis microbiens ont quelques centimètres d'épaisseur et se développent généralement là où différents types de matériaux s'interfacent, principalement sur des surfaces humides. Les différents types de procaryotes qui les composent effectuent différentes voies métaboliques, et c'est la raison de leurs différentes couleurs. Les procaryotes dans un tapis microbien sont maintenus ensemble par une substance collante ressemblant à de la colle qu'ils sécrètent appelée matrice extracellulaire.

Les premiers tapis microbiens ont probablement obtenu leur énergie à partir de produits chimiques trouvés près des sources hydrothermales. UNE bouche hydrothermale est une rupture ou une fissure à la surface de la Terre qui libère de l'eau chauffée par géothermie. Avec l'évolution de la photosynthèse il y a environ 3 milliards d'années, certains procaryotes des tapis microbiens en sont venus à utiliser une source d'énergie plus largement disponible - la lumière du soleil - tandis que d'autres dépendaient encore des produits chimiques des sources hydrothermales pour l'énergie et la nourriture.

Stromatolites

Les tapis microbiens fossilisés représentent le premier enregistrement de la vie sur Terre. UNE stromatolite est une structure sédimentaire formée lorsque des minéraux sont précipités hors de l'eau par des procaryotes dans un tapis microbien (Figure 2). Les stromatolites forment des roches stratifiées constituées de carbonate ou de silicate. Bien que la plupart des stromatolites soient des artefacts du passé, il existe des endroits sur Terre où des stromatolites se forment encore. Par exemple, des stromatolites en croissance ont été trouvés dans le parc d'État du désert d'Anza-Borrego dans le comté de San Diego, en Californie.

L'atmosphère antique

Les preuves indiquent que pendant les deux premiers milliards d'années de l'existence de la Terre, l'atmosphère était anoxique, ce qui signifie qu'il n'y avait pas d'oxygène moléculaire. Par conséquent, seuls les organismes qui peuvent se développer sans oxygène—anaérobie organismes - étaient capables de vivre. Les organismes autotrophes qui convertissent l'énergie solaire en énergie chimique sont appelés phototrophes, et ils sont apparus moins d'un milliard d'années après la formation de la Terre. Puis, cyanobactéries, également connues sous le nom d'algues bleu-vert, ont évolué à partir de ces simples phototrophes un milliard d'années plus tard. Les cyanobactéries (figure 3) ont commencé l'oxygénation de l'atmosphère. L'augmentation de l'oxygène atmosphérique a permis le développement d'O plus efficace2-utilisation des voies cataboliques. Il a également ouvert la terre à une colonisation accrue, parce que certains O2 est converti en O3 (ozone) et l'ozone absorbe efficacement la lumière ultraviolette qui provoquerait autrement des mutations mortelles dans l'ADN. En fin de compte, l'augmentation de O2 les concentrations ont permis l'évolution d'autres formes de vie.

Questions pratiques

Tapis microbiens __________.

  1. sont les premières formes de vie sur Terre
  2. tiraient leur énergie et leur nourriture des sources hydrothermales
  3. sont des feuilles multicouches de procaryotes comprenant principalement des bactéries mais aussi des archées
  4. sont tous les ci-dessus

[reveal-answer q="125455″]Afficher la réponse[/reveal-answer]
[hidden-answer a="125455″]Réponse d. Tapis microbiens sont tous les ci-dessus.

[/réponse-cachée]

Les premiers organismes qui ont oxygéné l'atmosphère ont été

  1. cyanobactéries
  2. organismes phototrophes
  3. organismes anaérobies
  4. Tout ce qui précède

[reveal-answer q="566688″]Afficher la réponse[/reveal-answer]
[hidden-answer a="566688″]Répondez a. Les premiers organismes qui ont oxygéné l'atmosphère ont été cyanobactéries.[/réponse-cachée]


Voir la vidéo: Biologie - La forme élémentaire du vivant: la cellule procaryote (Décembre 2022).