Chapitre 9 : Origine de la vie - Cours Géosciences Université Lyon 1

De l’Hadéen à la Vie

Objectifs : Comment passer de l’inerte au vivant ? Recherche des premières formes de vie sur Terre : quand ? Où ? Avec quels outils ?

Berkeley edu

Le règne de Hadès

Le berceau de la Viea) Le règne de Hadès

Dessin de Don Nixon dans Halliday (2006)

Science & Vie

Martin et al. (2006)

La dégazage de l’atmosphèreLa condensation des océans

4.537 Ga

Très rapide !!!Probablement < 400 Ma

T<1300°C

(proto-croûte et refroidissement)

b) L’apparition des enveloppe externes

Le berceau de la Vie

Albarède 2009

c) L’apparition des continents

Ce zircon est le plus vieil élément terrestre

connu

Valley (2006)

D ’après Nutman (2006)

Zircons de Jack Hills (4.4 Ga)

Image environ 200 μm de diamètre

4.4 Ga


4.06 Ga

Yuichiro Ueno

Yuichiro Ueno

Rivière Acasta

Orthogneiss avec des enclaves de roches ultramafiques

Les plus vielles roches terrestres… les gneiss d ’Acasta



4 Ga

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Hawkesworth et Kemp (2006)

Stabilisation des continents… et l’enregistrement géologique devient

possible…

2

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33.

8 Ga

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D ’après Valley (2006)

Distribution des roches de plus de 2.5 Ga



D ’après Schopf (1999)

Impacts > 250 km vaporise tous les océansVie pérenne possible qu’à partir de 3.9 Ga

3.9 Ga

4.537 Ga Impact Lune

Black-cat-studios


Le bombardement météoritique

a) Les indices géochimiques et biogéochimiques

Les premières traces de Vie

Fractionnement isotopique

D ’après Schopf (1999)

13CPDB = -25‰ 13CPDB = 0‰

La méthode du carbone 13 (13C)

Les microbes photosynthétiques présentent une anomalie en 13CPDB négative de l’ordre de -25‰, alors que les calcaires auront une anomalie d’environ 0‰

ISUAISUA(Groenland)(Groenland)

3.8 Ga Van Zuilen

Photosynthèse ?

Les plus vieilles roches

sédimentaires

a) Les indices géochimiques et biogéochimiques


Localité de North Pole Groupe de WarrawoonaGroupe de Warrawoona

(Formation Dresser, 3,490 Ga)(Craton de Pilbara; NW Australie)(Craton de Pilbara; NW Australie)

Les plus vieux stromatolites

b) Les indices pétrologiques


Sur TerreThéorie

d ’Oparine (1924)

a) Comment passer de l’inerte à la Vie ?

Hypothèses sur l’origine de la Vie

du monde minéral… …obtenir des molécules organiques simples (matière

prébiotique) :

Acide cyanhydrique (HCN) et formaldéhyde (HCHO)

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre

La théorie de la soupe primitive

Schopf (1999)

Expérience de Miller (1953)

Un ballon avec un mélange gazeux soumit à

l’action d’un arc électrique



Résultats de l’expérience de Miller

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre

Acide cyanhydrique (HCN)

Formaldéhyde (HCHO)

Acides aminés

…Reste le problème de la composition de l’atmosphère



Schopf (1999)

matière prébiotique

molécules organiques complexes

?

?

On ne sait pas fabriquer des molécules organiques complexes (ou macromolécules commeles protéines ou acides nucléiques) dans des conditions prébiotiques



De la matière prébiotique aux macromolécules

Des macromolécules aux protobiontes

COACERVATSCOACERVATSMicrosphères

• de 1 à 500 µm de diamètre• auto-organisation mais pas d’autoreproduction

particules ou gouttelettes microscopiques formées de macromolécules organiques réalisant un métabolisme primaire



AtomesC, H, O, N

Petites molécules

H20, CH4, CO2,CNH, etc.

Molécules simples

Acide aminé,Nucléotide,

Glucide,Acide gras

PolymèresProtéine

ADNARN

Cellule

MOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTESMOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTES VIVANTVIVANT

Fabriquésdans les étoiles

Fabriquésdans les NUAGES

INTERSTELLAIRES

OK,mais...

composition atmosphère…

??



Bilan

Et si ce n’était pas sur Terre ?

Nasa - JPL Caltech La panspermie…

, il faut chercher ailleurs…

Acides carboxyliques, acides aminés (plus de soixante-dix), bases nucléiques, amines, amides, alcools, etc.

Météorite de Murchison (chondrite carbonée ; tombée en 1969 en

Australie)

b) La théorie de la panspermie (Arrhenius, 1905)


100 tonnes la quantité de grains interplanétaires arrivant tous les jours actuellement à la surface de la Terre

Craton de Pilbara (Australie)Groupe de WarrawoonaLocalité d’Apex Chert

(1993)

Science 260

Les plus vieux microfossiles ? (Apex Chert)

3.465 Ga

a) Les microfossiles

11 espèces de microfossiles décrites

Archaeoscillatoriopsis disciformis,

n. gen., n. sp. (M, holotype)

L ’évolution précoce de la vie

Brasier et al. (2005) – Prec. Res. 140

Microfossiles se trouvent dans des brêches, à l’intérieur de veines hydrothermales !Si microfossiles, non-phototrophes (donc pas des cyanobactéries !)

3.465 Ga

Les plus vieux microfossiles ? (Apex Chert)

a) Les microfossiles


2.7 Ga

Les biomarqueurs (stéranes)

Plus anciennes traces d ’Eucaryotes

Craton de Pilbara Groupe de HamersleyFormation de Roy Hill

Brocks et al 1999

b) Les biomarqueurs


b) Un environnement géologique particulier


GroupGroupe de e de

RoperRoper1.492 Ga

120µm2.1 Ga ???

Grippania

Tappania

2.7 Ga

Biomarqueurs

b) Les biomarqueurs


Comment passer de l’inerte à la Vie ?

Nasa - JPL Caltech

Et où ?

Sur Terre…

Ce qu’il faut retenir…

• Comment passer de l’inerte au vivant

• La formation de l’atmosphère, des océans et des continents

• L’évolution précoce de la Terre et de la vie

• Les premières traces (directes ou indirectes) de vie

Chapitre 9 : Origine de la vie - Cours Géosciences Université Lyon 1

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