• ...Et les cyanobactéries ?

      Soupe, sources hydrothermales

    Soupe, sources hydrothermales..

       "Règne des bactéries. Embranchement des procaryotes. Groupe des Cyanophycées (anciennement algues bleues). Elles sont apparues il y a 3,8 milliards d’années environ. Les espèces organisées en colonies secrètent du calcaire et forment les stromatolithes. D’autres espèces vivent librement. Les images sont en LPNA (Lumière polarisée non analysée, ou lumière naturelle).  Photographe : Laurence LE CALLONNEC. Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Université Pierre et Marie Curie, Paris."

       Source : http://geopix.ufr918.upmc.fr/index.php?page=categorie&id=43&idPhoto=2649

     

       Il est temps de savoir ce qui se dit sur l'origine de la vie. Monts hydrothermaux ? Nous nous passionnons pour la vie et la nature, soit. Internet ou livres fantasques (et sérieux) nous ont aussi parlé d'extra-terrestres (maléfiques !), d'oxygène destructeur - accoucheur... Mais que sont les algues bleues ou cyanobactéries qui hantent les textes un peu savants. Quelle place leur est accordée dans la ou les belle histoires, avec big accrochages, qu'on nous narre sûrement ? Cette fois, on cherche et on saura ce qui se dit.

       Tout d'abord, baroque et totalisant : http://www.topito.com/top-origines-vie-terre-tout-le-monde-sait-que-cest-les-alien

      

    Soupe, sources hydrothermales..

       Source : http://www.hominides.com/html/chronologie/chronoterre.php

      EXTRAIT :

      "Le Big Bang
       Tout d'abord, le fameux Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, puis la formation de notre système solaire, et donc de la Terre, il y a 4,55 milliards d'années. Pas de vie, mais une intense activité sismique et volcanique. La Terre n'est pas très... accueillante ! La planète va très lentement se refroidir et une partie de l'eau qu'elle contient va se condenser dans l'atmosphère. Une importante couche nuageuse va se former autour du globe. 

        La vie...
        Dans les océans, protégés des rayons ultraviolets par la couche nuageuse, la "vie" apparaît il y a environ -3,85 milliards d'années. Cette première trace de vie unicellulaire est constituée de simples cellules d'organismes procaryotiques, les bactéries... Leurs descendantes sont toujours parmi nous... et on peut dire qu'elles sont vraiment les plus vieilles habitantes de notre planète !
        Des structures bioconstruites apparaissent il y a 3,4 milliards d'années, les stromatolithes.
        A noter, plusieurs scientifiques développent une théorie selon laquelle la vie se serait développée d'abord dans le sous-sol avant de remonter à la surface de la planète. Elle aurait ainsi progressé, protégée des attaques extérieures comme les pluies de météorites, la lave ou les rayons ultraviolets...

        Il y a 3 milliards d'années ce sont les algues bleues qui se développent. Elles sont les premières à produire de l'oxygène par photosynthèse. Cet oxygène est à l'origine de la couche protectrice d'ozone autour de la Terre.
        Dans des strates géologiques datant de - 2,1 milliard d'années (au Gabon) on a découvert  les premières formes de vie complexes (pluricellulaires). Ce sont donc les premiers eucaryotes : des organismes dont les chromosomes sont protégés dans un noyau.

        La vie... grouillante
       L'évolution de la vie sur Terre (ou plutôt dans les mers...) va s'accélérer, se multiplier, disparaître, se reformer différemment, bref, les formes de vie vont s'enchaîner à un rythme plus soutenu.
        Entre - 600 et - 544 millions d'années c'est la Faune d'Ediacara qui prospère : ce sont principalement des organismes avec un corps mou, sans squelette. Les traces qui nous en parviennent sont des empreintes de l'organisme laissées sur le fond de sédiments : sortes de méduses, coraux mous....   
        La Faune Tommotienne, vieille de 530 millions d'années est, quant à elle, caractérisée par l'apparition de parties solides chez plusieurs organismes. Elle ne durera "que" quelques millions d'années et l'on retiendra surtout des animaux en forme de tube, lame, coupole...
       Apparue il y a 528 Millions d'années, la Faune de Burgess est d'une diversification et d'une richesse étonnante. Contrairement aux précédentes faunes, Burgess est représentée par des organismes très différents les uns des autres, dont certains ne ressemblent à rien de connu actuellement. La vie prend des formes dignes de films fantastiques !  Cette faune disparaît presque en totalité il y a 510 millions d'années. Première extinction de masse il y a 440 millions d'années (fin Ordovicien) qui touche principalement les brachiopodes et les trilobites.
        Vers - 420 millions d'années, des vertébrés commencent à coloniser les océans. Différentes sortes de  poissons vont évoluer, avec ou sans mâchoire, dotés d'une carapace, cartilagineux ou osseux... La plupart de ces poissons ont disparu, sans descendance, mais on peut encore trouver le cœlacanthe dont les ancêtres étaient les crossoptérygiens.

        La vie animale et végétale... sort de l'eau
        Les plantes d'abord... 440 millions d'années en arrière, le sol est colonisé par des végétaux comme des mousses ou des lichens qui poussent à proximité de l'eau. Il faudra quelques millions d'années supplémentaires pour que ces premières plantes s'affranchissent de la proximité de l'eau en développant des racines.
        Les premiers animaux à se déplacer sur terre semblent être des arthropodes (famille des scorpions), des acariens, des myriapodes et d'autres insectes que l'on a retrouvés dans des couches géologiques datées de -410 millions d'années.
        C'est véritablement il y a 375 millions qu'on voir apparaître des modifications sur le squelette de certains poissons : les nageoires sont rigidifiées avec des éléments squelettiques. Dans un premier temps ces "débuts de pattes" devaient apporter un avantage décisif pour se déplacer dans un environnement boueux et saturé de morceaux de plantes. Acanthostega gunnari  faisait certainement partie de ces premiers tétrapodes qui ont "sorti la tête de l'eau"...
        Deuxième extinction de masse (fin Dévonien) il y a 365 millions d'années, où de nombreux ammonoïdes, brachopodes et poissons disparaissent.
        Il faut attendre - 360 millions d'années pour qu'apparaissent des animaux capables de se déplacer véritablement sur terre.. .des sortes de reptiles colonisent les terres émergées.
      Sur la planète, tous les continents sont réunis en une unique masse continentale, la Pangée (-300 millions).(...)"

     

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       "  Fig. 5 – Arbre phylogénétique basé sur l’analyse comparative des gènes ARNr montrant la séparation des bactéries, des archaea, et des eucaryotes." Puis "fig. – 6 Les cyanobactéries."

       Source : https://robertsix.wordpress.com/2012/12/15/roches-archeennes-et-traces-de-vie/

       EXTRAIT :

       "Les cyanobactéries (fig. 6)

      Ce sont les organismes vivants les plus anciens identifiés actuellement sur Terre avec les archées. On en trouve des fossiles dans des roches de l’Archéen (3,8 Ga). Ces formes déjà relativement complexes laissent supposer l’existence antérieure de formes de vie plus simples.

       Les cyanobactéries (Cyanobacteria), également appelées cyanophycées (Cyanophyceae) forment une sous-classe des bactéries, connues autrefois sous le terme d’algues bleues.

       Ces procaryotes[12] réalisent déjà la photosynthèse oxygénique en transformant l’énergie lumineuse en énergie chimique par fixation du CO2 et libération d’O2.

       Elles sont à l’origine de la formation de grandes quantités de roches carbonatées en piégeant le gaz carbonique. De ce fait, elles constituent le premier grand puits de carbone. Elles sont responsables de l’oxygénation de l’atmosphère primitive et de la diminution de l’effet de serre par absorption du CO2 atmosphérique. Elles ont contribué à la formation de la couche d’ozone protectrice, et à une désacidification des océans.

       Les archées (Archaea)

       Ces micro-organismes procaryotes constituent le troisième domaine ou règne de l’arbre de la vie, les deux autres étant les eubactéries (Bacteria) et les eucaryotes (Eukaryota), dont nous faisons partie (fig. 5). C’est en 1977, qu’elles ont été identifiées grâce aux travaux de biologie moléculaire du professeur Carl WOESE (* 15-07-1928), de l’Université de l’Illinois à Urbana (U.S.A.) et de George Fox.

       Au niveau des fossiles, il est très difficile de distinguer si une structure rencontrée appartient aux archées, car les cellules fossiles de procaryotes précambriens n’ont pas de morphologie distincte et les formes ne permettent pas une distinction nette. Par contre, des traces chimiques, sous forme de lipides caractéristiques des archées, peuvent donner des indices en faveur de ces micro-organismes, car ils n’existent pas dans d’autres groupes d’organismes. Certains chercheurs ont avancé que des lipides fossiles provenant de procaryotes ou d’eucaryotes étaient présents dans des schistes âgés de 2,7 Ga [10]. On en a également détecté dans des roches de la Formation d’Isua au Groenland (voir plus bas) plus ancienne (3,8 Ga) [11]. (...)"

     

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       "Beaucoup d'archées vivent dans les sources chaudes de Yellostone. © Wing-Chi Poon, Wikipédia CC by sa 2.0" puis, "Fig. 4 – Archées". Enfin, "des archées Halococcus salifodinae. Ces organismes unicellulaires qui vivent à des pH compris entre 6,8 et 9,5 ont été isolés d’une mine de sel en Australie. © Eye Of Science, Science Photo Library."

       Sources : http://www.futura-sciences.com/magazines/sante/infos/dico/d/biologie-archee-4607/

    http://www.futura-sciences.com/magazines/sante/infos/dossiers/d/genetique-genes-voyageurs-cles-evolution-1819/page/4/

     

       LA SOUPE PRIMITIVE  (extrait de Wikipédia)

       Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Origine_de_la_vie

       "(...) Le modèle le plus couramment accepté est fondé sur l'enchaînement supposé des événements suivants :

       1 - Formation de la "soupe primitive". Des conditions prébiotiques plausibles entraînent la création de molécules organiques simples, qui sont les briques de base du vivant. Les réactions de synthèses organiques conduisant à la formation de catalyseurs favorables à ces mêmes synthèses bénéficient d'un avantage sélectif. Suivant les auteurs, des mécanismes différents expliquent la formation des monomères initiaux, et leur polymérisation ultérieure.

       2 - Cloisonnement et compartimentation des milieux réactifs. Des phospholipides forment spontanément des doubles couches qui sont la structure de base des membranes cellulaires. L'organisation spatiale permet des différences de compositions entre milieux, et la mise en place d'échanges trans-membranaires. Apparition de cycles réactifs à la base d'un métabolisme élémentaire, capable d'alimenter un processus de production et reproduction du milieu chimique en puisant sur des ressources extérieures ; avantage sélectif aux collections de cycles capables de produire leur propres catalyseurs.

       3 - Réplication de molécules à la fois fonctionnelles et codantes. Les mécanismes qui produisent aléatoirement des molécules d'ARN (acide ribonucléique), en mesure d'agir comme des ARN-enzymes capables, dans certaines conditions très particulières, de se dupliquer. C'est une première forme de génome, et nous sommes alors en présence de protocellules. Grâce à une transcription codée des éléments participant au métabolisme d'ensemble, les compartiments élémentaires sont capables de maintenir une composition chimique et un métabolisme stable, de dupliquer les molécules codantes qui régulent ce milieu, autorisant la séparation d'une cellule initiale en deux cellules fonctionnellement équivalentes.

    Cette logique d'apparition correspond au modèle "métabolisme d'abord". Les étapes 2 et 3 sont parfois inversées, l'isolement en compartiment et l'émergence du métabolisme étant alors présenté après l'apparition des ARN autoréplicants (hypothèse "gènes d'abord").

       4 - Spécialisation de la fonction enzymatique et de la réplication.

       - Les ARN-enzymes sont progressivement remplacées par des protéines-enzymes, grâce à l'apparition des ribozymes, ceux-ci étant capables de réaliser la biosynthèse des protéines.

       - L'ADN apparaît et remplace l'ARN dans le rôle de support du génome, dans le même temps les ribozymes sont complétés par des protéines, formant les ribosomes. C'est l'apparition de l'organisation actuelle des organismes vivants."

     

       LES SOURCES HYDROTHERMALES EN FAIT ?!

       "La vie ne serait pas apparue dans une soupe primitive. Une équipe germano-américaine rejette cette théorie vieille de 80 ans car elle ne satisfait pas aux besoins énergétiques des premières cellules. Les sources hydrothermales, en revanche, leur paraissent tout indiquées pour avoir fourni de l’énergie à ces pionnières avant qu'elles ne s’émancipent.

       En effet, les sources hydrothermales produisent quantité de minéraux catalytiques et abritent des écosystèmes chimio-synthétiques qui résistent aux conditions extrêmes de ces biotopes (pression, chaleur, pH, toxicité…). Il a par ailleurs été prouvé que ces évents étaient aussi une source de molécules organiques abiotiques.

       Des gradients de protons, sources d’énergie et d’inspiration

       Dans leurs évents, les eaux alcalines créent des gradients de protons qui ont pu être exploités par les premières cellules au sein des pores en nids d’abeille des roches. Selon l’équipe de Nick Lane, ces cellules catalytiques auraient utilisé ces gradients pour produire énergie, lipides, protéines et nucléotides. Elles auraient ensuite acquis la capacité chimiosmotique de créer par elles-mêmes des gradients de protons pour produire leur énergie, sous forme d’ATP. Par là même, elles seraient devenues autonomes et auraient pu s’affranchir des évents hydrothermaux.

      Cette chimiosmose implique des donneurs et des accepteurs d’électrons pour générer l’énergie chimique nécessaire aux réactions d’oxydo-réduction. Selon les chercheurs, le premier donneur d’électrons aurait été le dihydrogène (H2) et le premier accepteur le dioxyde de carbone (CO2).

       "La raison pour que tous les organismes soient chimiosmotiques aujourd’hui est simplement qu’ils ont hérité cette caractéristique depuis l’instant et le lieu où les premières cellules ont évolué – et elles ne pouvaient pas évoluer sans cela »" explique William Martin.

       "Loin d’être trop complexe pour avoir alimenté la vie primitive, il est presque impossible de voir comment la vie aurait pu commencer sans chimiosmose, conclut Nick Lane. Il est temps de briser les chaînes de la fermentation dans une soupe primordiale comme type de vie sans oxygène – une idée qui date d’une époque où personne en biologie n’avait la moindre compréhension de comment l’ATP était produite."

       Source : http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/actu/d/paleontologie-apparition-vie-sources-hydrothermales-plutot-soupe-22491/ 

       Voir aussi : http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/actu/d/geologie-sources-hydrothermales-cle-apparition-vie-22069/

       Cyanobactéries : http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/dossiers/d/botanique-algues-vegetaux-aquatiques-523/page/2/

    http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/dico/d/botanique-cyanobacterie-122/

      

       ET LA SPIRULINE ?

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       Source : http://spirulinedolt.fr/spiruline-2-production.html

     

       "Une algue à l’origine de la vie

       La spiruline est le descendant immortel de la première forme de vie ayant développé la photosynthèse. Il y a 3,5 milliards d’années, les algues bleues se sont mises à produire de l’oxygène, conquérir et modifier notre atmosphère permettant ainsi l’apparition des formes de vie que nous connaissons. Depuis, les algues contribuent à réguler la biosphère de notre planète.

       Quand la vie commença, il y a 3,6 milliards d’années, l’atmosphère azotée terrestre ne contenant pas d’oxygène était riche en gaz à effet de serre (comme le gaz carbonique et le méthane), les océans contenaient beaucoup de fer, soufre et autres éléments.

       Les premières bactéries consommaient des éléments chimiques comme nourriture, quelques unes commencèrent à utiliser l’énergie solaire pour produire leur propre nourriture. Les premiers procaryotes photosynthétiques appelés cyanobactéries ou communément algues bleues utilisèrent l’énergie solaire pour transformer les abondantes molécules de gaz carbonique et d’eau en composés carbonés et libérer de l’oxygène.

       Après un milliard d’années, et un grand nettoyage océanique, la concentration en oxygène de l’atmosphère augmenta rapidement.

       Il y a à peu près 1,5 milliards d’années, une nouvelle période a commencé quand le taux d’oxygène atteignit un taux d’1%, et que le méthane (un gaz à effet de serre) disparut de l’atmosphère. Des cellules à noyau apparurent, forme de vie, plus complexe et élaborée (eucaryotes), soutenue par une concentration en oxygène plus élevée.

       Il y a à peu près 600 millions d’années, la terre est entrée dans la période actuelle, avec l’évolution des plantes et des animaux et une concentration en oxygène autour de 20%, ce qui est encore le cas aujourd’hui.

       Les algues étaient et restent encore aujourd’hui, la source principale de production d’oxygène. On estime que 70% de la totalité d’oxygène libre de notre planète est produite par les algues. Il en existe plus de 25.000 espèces réparties sur l’ensemble du globe. Elles représentent les deux tiers de la biomasse terrestre et sont perçues maintenant comme étant une source importante pour l’alimentation, l’industrie pharmaceutique, la biochimie et les engrais. Les algues représentent l’une des solutions dont nous avons besoin pour produire de la nourriture et restaurer l’environnement.

       Les cyanobactéries ou algues bleues occupent toujours les terres et les eaux de surface, et font partie du mécanisme vivant de régulation de la biosphère terrestre, elles sont les organismes multicellulaires les plus primitifs, elles ne contiennent pas de noyaux ni de chloroplaste. Les membranes des cellules ne contiennent pas de cellulose, elles ne se reproduisent pas sexuellement mais par simple division cellulaire, ce qui lui confère cette immortalité. Les algues mortes libèrent des éléments nutritifs qui permettent la croissance de nouvelles algues ainsi que d’autres formes de vie. 

       La spiruline est l’une des 1.500 espèces de cyanobactérie, c’est un filament multicellulaire de structure spiralée, de 100 à 300 µm de long. Elle est classifiée comme Arthrospira platensis."

       Source : http://www.spirulina-vera.com/origines.html

     

       

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