590 quatrième partie Les mécanismes de l’évolution
environnantes). Dans un milieu donné, les molécules d’ARN
dotées de certaines séquences de bases azotées sont plus stables
et se répliquent plus rapidement et plus fidèlement que les
autres. Autrement dit, la molécule d’ARN dont la séquence
est la mieux adaptée à l’environnement et la plus capable de
s’autorépliquer engendrera le plus grand nombre de molécules.
Parfois, une erreur de transcription donne naissance à une
molécule qui adoptera une forme encore plus stable ou encore
plus apte à l’autoréplication que la séquence ancestrale. Des
phénomènes de sélection semblables pourraient s’être produits sur la Terre primitive, et la biologie moléculaire d’aujourd’hui pourrait bien avoir été précédée par un « monde de
l’ARN » où de petites molécules d’ARN contenant de l’information génétique auraient pu se répliquer et stocker l’information relative aux vésicules qui les transportaient.
Une vésicule contenant de l’ARN capable d’autoréplication et dotée d’un pouvoir catalytique se serait distinguée de
ses nombreuses voisines dépourvues d’ARN ou contenant
de l’ARN ne possédant pas ces propriétés. Si cette vésicule
avait pu croître, se diviser et transmettre ses molécules d’ARN
à ses descendants, ces derniers auraient hérité de plusieurs
propriétés de leur parent. Ces premières vésicules n’auraient
porté qu’un petit nombre d’informations concernant quelques
propriétés seulement, mais leurs caractéristiques héréditaires
auraient pu être soumises à la sélection naturelle. Les mieux
adaptées de ces protocellules auraient proliféré en raison de leur
capacité supérieure d’exploiter efficacement leurs ressources et
de transmettre ces caractéristiques aux générations suivantes.
Après l’apparition de ces séquences d’ARN porteuses d’information génétique dans les protocellules, de nombreux
autres changements auraient pu survenir. Par exemple, l’ARN
aurait pu fournir une matrice pour l’assemblage des nucléotides d’ADN. L’avantage de l’ADN bicaténaire, en tant que support de l’information génétique, est d’être beaucoup plus
stable que le fragile ARN monocaténaire et de se répliquer en
faisant moins d’erreurs. Cette rigueur serait devenue essentielle
à partir du moment où les génomes auraient pris de l’ampleur
sous l’effet de la duplication des gènes et d’autres processus, et
où les protocellules auraient dû encoder un plus grand nombre
d’informations génétiques. Quand l’ADN a commencé à stocker
et à répliquer l’information génétique, les molécules d’ARN
auraient amorcé leur rôle actuel, c’est-à-dire servir d’intermédiaires dans la traduction des programmes géné tiques. Le
« monde de l’ARN » aurait alors cédé la place au « monde de
l’ADN ». Tout aurait été en place pour permettre l’explosion
des formes de la vie qui, gouvernée par la sélection naturelle,
s’est poursuivie jusqu’à nos jours. Les archives géologiques
témoignent de l’apparition de ces changements.
reTOUr sUr Le CONCepT 25.1
1. Quelle hypothèse Miller et Urey ont-ils vérifiée
grâce à leur expérience ?
2. Pourquoi l’apparition des protocellules représentet-elle une étape clé dans l’origine de la vie ?
3. FaITes des LIeNs Lors du passage du « monde de
l’ARN » au « monde de l’ADN », l’information génétique a changé de support. Après avoir révisé les
figures 17.3 (p. 381) et 19.8 (p. 450), dites comment
cette évolution aurait pu se produire. Observe-t-on
couramment de tels changements de nos jours ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
CONCepT
25.2
Les archives fossiles permettent d’établir
la chronologie de la vie sur la terre
Les archives fossiles lèvent un coin du voile sur le monde tel
qu’il était il y a très longtemps et donnent un aperçu de
l’évolution de la vie sur des milliards d’années en commençant par les premières traces de son existence. Dans cette section, nous examinerons ce que révèlent les archives fossiles
sur les changements majeurs qui ont marqué l’histoire de la
vie – ce qu’ils ont été et comment ils ont pu se produire.
Les archives fossiles
Comme nous l’avons vu au chapitre 22, les roches sédimentaires sont de loin les plus riches en fossiles. Les archives
m Figure 25.3 Les caractéristiques des vésicules produites
par voie abiotique.
(a) Autoassemblage. La présence d’argile montmorillonite accélère
grandement l’autoassemblage des vésicules, un indicateur du nombre
de vésicules.
(c) Absorption d’ARN.
Cette vésicule a incorporé
des particules d’argile
montmorillonite recouvertes
d’ARN (en orangé).
(b) Reproduction. Les vésicules se
divisent d’elles-mêmes, comme
cette vésicule qui « engendre »
des vésicules plus petites (MP).
20 Rm
(600 w)
1 Rm
(1 200 w)
Limite de
la vésicule
0,4
0,2
0
0
20
40
60
Temps (minutes)
Précurseurs moléculaires
et montmorillonite
Précurseurs
moléculaires seuls
Turbidité relative (indicateur
du nombre de vésicules)
environnantes). Dans un milieu donné, les molécules d’ARN
dotées de certaines séquences de bases azotées sont plus stables
et se répliquent plus rapidement et plus fidèlement que les
autres. Autrement dit, la molécule d’ARN dont la séquence
est la mieux adaptée à l’environnement et la plus capable de
s’autorépliquer engendrera le plus grand nombre de molécules.
Parfois, une erreur de transcription donne naissance à une
molécule qui adoptera une forme encore plus stable ou encore
plus apte à l’autoréplication que la séquence ancestrale. Des
phénomènes de sélection semblables pourraient s’être produits sur la Terre primitive, et la biologie moléculaire d’aujourd’hui pourrait bien avoir été précédée par un « monde de
l’ARN » où de petites molécules d’ARN contenant de l’information génétique auraient pu se répliquer et stocker l’information relative aux vésicules qui les transportaient.
Une vésicule contenant de l’ARN capable d’autoréplication et dotée d’un pouvoir catalytique se serait distinguée de
ses nombreuses voisines dépourvues d’ARN ou contenant
de l’ARN ne possédant pas ces propriétés. Si cette vésicule
avait pu croître, se diviser et transmettre ses molécules d’ARN
à ses descendants, ces derniers auraient hérité de plusieurs
propriétés de leur parent. Ces premières vésicules n’auraient
porté qu’un petit nombre d’informations concernant quelques
propriétés seulement, mais leurs caractéristiques héréditaires
auraient pu être soumises à la sélection naturelle. Les mieux
adaptées de ces protocellules auraient proliféré en raison de leur
capacité supérieure d’exploiter efficacement leurs ressources et
de transmettre ces caractéristiques aux générations suivantes.
Après l’apparition de ces séquences d’ARN porteuses d’information génétique dans les protocellules, de nombreux
autres changements auraient pu survenir. Par exemple, l’ARN
aurait pu fournir une matrice pour l’assemblage des nucléotides d’ADN. L’avantage de l’ADN bicaténaire, en tant que support de l’information génétique, est d’être beaucoup plus
stable que le fragile ARN monocaténaire et de se répliquer en
faisant moins d’erreurs. Cette rigueur serait devenue essentielle
à partir du moment où les génomes auraient pris de l’ampleur
sous l’effet de la duplication des gènes et d’autres processus, et
où les protocellules auraient dû encoder un plus grand nombre
d’informations génétiques. Quand l’ADN a commencé à stocker
et à répliquer l’information génétique, les molécules d’ARN
auraient amorcé leur rôle actuel, c’est-à-dire servir d’intermédiaires dans la traduction des programmes géné tiques. Le
« monde de l’ARN » aurait alors cédé la place au « monde de
l’ADN ». Tout aurait été en place pour permettre l’explosion
des formes de la vie qui, gouvernée par la sélection naturelle,
s’est poursuivie jusqu’à nos jours. Les archives géologiques
témoignent de l’apparition de ces changements.
reTOUr sUr Le CONCepT 25.1
1. Quelle hypothèse Miller et Urey ont-ils vérifiée
grâce à leur expérience ?
2. Pourquoi l’apparition des protocellules représentet-elle une étape clé dans l’origine de la vie ?
3. FaITes des LIeNs Lors du passage du « monde de
l’ARN » au « monde de l’ADN », l’information génétique a changé de support. Après avoir révisé les
figures 17.3 (p. 381) et 19.8 (p. 450), dites comment
cette évolution aurait pu se produire. Observe-t-on
couramment de tels changements de nos jours ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
CONCepT
25.2
Les archives fossiles permettent d’établir
la chronologie de la vie sur la terre
Les archives fossiles lèvent un coin du voile sur le monde tel
qu’il était il y a très longtemps et donnent un aperçu de
l’évolution de la vie sur des milliards d’années en commençant par les premières traces de son existence. Dans cette section, nous examinerons ce que révèlent les archives fossiles
sur les changements majeurs qui ont marqué l’histoire de la
vie – ce qu’ils ont été et comment ils ont pu se produire.
Les archives fossiles
Comme nous l’avons vu au chapitre 22, les roches sédimentaires sont de loin les plus riches en fossiles. Les archives
m Figure 25.3 Les caractéristiques des vésicules produites
par voie abiotique.
(a) Autoassemblage. La présence d’argile montmorillonite accélère
grandement l’autoassemblage des vésicules, un indicateur du nombre
de vésicules.
(c) Absorption d’ARN.
Cette vésicule a incorporé
des particules d’argile
montmorillonite recouvertes
d’ARN (en orangé).
(b) Reproduction. Les vésicules se
divisent d’elles-mêmes, comme
cette vésicule qui « engendre »
des vésicules plus petites (MP).
20 Rm
(600 w)
1 Rm
(1 200 w)
Limite de
la vésicule
0,4
0,2
0
0
20
40
60
Temps (minutes)
Précurseurs moléculaires
et montmorillonite
Précurseurs
moléculaires seuls
Turbidité relative (indicateur
du nombre de vésicules)