EVOLUTION DES PLANTES: PLANTES D'ORIGINE MODERNE - LA BIOLOGIE - 2025

L' évolution des plantes a peut-être commencé avec un groupe d'eau douce rappelant les algues vertes d'aujourd'hui et de cela tous les groupes actuels sont nés: les mousses, les mousses de club, les prêles, les fougères, les gymnospermes et les angiospermes.

Les plantes se caractérisent par un groupe très varié et une plasticité remarquable. Du point de vue de la biologie évolutive, ils permettent l'étude d'une série importante de mécanismes et d'événements uniques, par exemple, la spéciation par polyploïdie chez les angiospermes.

Source: Par Maulucioni, de Wikimedia Commons

Au cours de ce processus évolutif qui a donné naissance à ce groupe monophylétique, des innovations sont apparues comme la paroi cellulaire constituée principalement de cellulose - un polymère composé d'unités de glucose répétitives.

La prise en compte monophylétique des plantes implique l'incorporation initiale de cyanobactéries, ce qui a donné naissance à la variété des plastes (dont les chloroplastes, liés au processus photosynthétique) par des événements endosymbiotiques. Cet événement s'est produit dans l'ancêtre commun de cette lignée.

La multicellularité (organismes à plus d'une cellule) et la prolifération du méristème apical, un type de division cellulaire asymétrique et de rétention zygotique, sont également apparues. Cependant, l'innovation la plus marquante des plantes a été de coloniser le milieu terrestre.

Ci-dessous, nous décrirons quelques aspects généraux de l'évolution des plantes, puis nous approfondirons l'origine de chaque groupe.

Mécanismes évolutifs

Les mécanismes évolutifs impliqués dans l'origine des plantes sont les mêmes que ceux qui ont engendré des changements dans d'autres groupes vivants: sélection naturelle et dérive génétique ou génétique.

La sélection naturelle darwinienne est un mécanisme d'évolution qui consiste en un succès reproductif différentiel des individus. Lorsque les plantes avaient une certaine caractéristique héréditaire (c'est-à-dire transmise des parents aux enfants) et que cette caractéristique leur permettait de laisser plus de descendants, cette forme augmentait dans la population.

L'autre mécanisme est la dérive génétique, qui consiste en la variation aléatoire ou stochastique des fréquences alléliques.

De la même manière, les processus coévolutionnaires avec les animaux ont joué un rôle fondamental. Comme la pollinisation et la dispersion des graines dans les angiospermes.

Évolution des plans corporels des plantes

La modification des plans corporels des plantes est liée à des variations fondamentales survenues dans les phases sporophyte et gamétophyte. Les études menées suggèrent que la phase haploïde était auparavant plus complexe.

Cependant, cette tendance a subi un renversement: le gamétophyte a commencé à être la phase la plus visible. Ce phénomène a considérablement augmenté la diversité morphologique du Dévonien.

Périodes géologiques d'apparition de chaque groupe

Les archives fossiles nous fournissent une incroyable source d'informations sur l'évolution de tous les organismes vivants, même si elles ne sont ni parfaites ni complètes.

Les bryophytes, organismes très simples dépourvus de tissus vasculaires, sont connus depuis l'Ordovicien.

Les strates les plus anciennes sont constituées de structures très simples de plantes vasculaires. Plus tard, dans le Dévonien et le Carbonifère, une immense prolifération de fougères, de mousses de club, de prêle et de progymnospermes s'est produite.

Au Dévonien, les premières plantes à graines sont apparues. Ainsi, la flore mésozoïque se composait principalement d'individus rappelant les gymnospermes. Enfin, les angiospermes apparaissent au Crétacé.

Évolution des algues

Les algues sont le groupe le plus primitif. A eux correspond l'origine de la première cellule photosynthétique due à un événement d'endosymbiose: une cellule a ingéré une bactérie aux capacités photosynthétiques.

Cela a été une explication assez acceptée de l'évolution des chloroplastes, et elle s'applique également aux mitochondries.

Évolution des bryophytes

On pense que les bryophytes sont les premiers organismes à diverger des algues. Ils correspondent au premier groupe de plantes terrestres. Ses principales caractéristiques sont l'absence d'un système racinaire et d'un système vasculaire composé de xylème et de phloème.

Les bryophytes ont dominé les environnements préhistoriques pendant les 100 premiers millions d'années depuis l'origine des plantes.

Évolution des plantes vasculaires sans pépins

Plantes vasculaires sans pépins

Les plantes vasculaires ont commencé à se diversifier au cours de la période carbonifère, en particulier en plantes vasculaires sans pépins.

Comme les bryophytes, les gamètes nageurs des plantes sans pépins ont besoin d'eau pour que les deux cellules sexuelles se rencontrent. Pour cette raison, on suppose que les premières formes de plantes vasculaires se sont limitées aux milieux humides favorisant la reproduction.

Les fossiles et ancêtres des plantes vasculaires remontent à 420 millions d'années. Les organismes étaient caractérisés par un sporophyte ramifié, indépendant de la phase gamétophytique pour leur croissance et leur développement. Ces ramifications compensaient leur petite taille - elles dépassaient rarement cinquante centimètres.

Cet arrangement a facilité la production de spores et a ainsi augmenté la probabilité de survie et de reproduction.

Le groupe le plus primitif de plantes vasculaires sont les espèces modernes de lycophytes (mousses de club, selaginella et fougères ou isoettes). Les lycophytes se sont développés dans des marécages et des terrains similaires, jusqu'à ce que les formes géantes disparaissent et les plus petites que nous observons aujourd'hui.

Les fougères ont rayonné depuis leur origine dans le Dévonien, avec leurs parents les queues de poils et les fougères en brosse.

Importance du tissu vasculaire et des racines

Les plantes vasculaires - comme leur nom l'indique - ont un tissu vasculaire, qui est divisé en phloème et xylème. Ces structures sont responsables de la conduction des sels et des nutriments dans tout le corps de la plante.

L'acquisition d'un tissu lignifié a permis aux plantes d'augmenter en taille, par rapport aux bryophytes. Ces tiges empêchaient le basculement et la chute et pouvaient transporter les nutriments et l'eau à des hauteurs considérables.

Les racines, quant à elles, permettent aux plantes de s'ancrer à la surface du sol, ce qui leur permet d'absorber l'eau et les nutriments. Les racines jouent également un rôle fondamental en permettant à la plante d'atteindre une taille plus grande. Le système racinaire observé dans les fossiles est assez similaire à celui actuel.

L'origine des racines n'est toujours pas claire dans l'histoire de l'évolution. On ne sait pas s'ils sont apparus dans un seul événement chez l'ancêtre de toutes les plantes vasculaires, ou dans plusieurs événements - ce que l'on appelle une évolution convergente.

Évolution des plantes à graines vasculaires

Au Carbonifère, les plantes se sont ramifiées en deux grands groupes de plantes à graines: les gymnospermes et les angiospermes.

Évolution des gymnospermes

Au début, les plants rappelaient une fougère. Les gymnospermes sont des plantes sans fleurs, qui rayonnent toutes selon un schéma très similaire. Les pins et cyprès sont aujourd'hui les plus courants. Certains des spécimens les plus anciens comprennent les ginkgos, les cycadales et les gnetales.

Évolution des plantes à fleurs: angiospermes

Les plantes à fleurs, ou angiospermes, sont un groupe de plantes qui compose la plupart des plantes qui existent sur la planète Terre. Aujourd'hui, ils sont répartis partout, et comprennent des formes aussi variées que les arbres, les arbustes, les pelouses, les champs de blé et de maïs, et toutes les plantes communes que l'on observe avec des fleurs.

Pour le père de la biologie évolutionniste, Charles Darwin, l'apparition soudaine de ce groupe représentait un événement énigmatique qui couvrait une immense distribution.

Aujourd'hui, le groupe qui a donné naissance aux angiospermes est considéré comme un groupe de gymnospermes primitifs - un organisme semblable à un arbuste. Bien qu'il n'y ait pas de candidat spécifique, certaines formes de vie avec des caractéristiques intermédiaires entre les deux groupes sont suspectées, des époques mésozoïque et paléozoïque.

Historiquement, cette transformation a été acceptée, car il est facile d'imaginer la transformation de structures capables de porter des ovules (typiques des gymnospermes) en carpelles. Récemment, il n'est plus courant de rechercher activement ces formes de transition.

Les premiers fossiles d'angiospermes (et d'autres traces comme les grains de pollen) remontent à plus de 125 millions d'années.

La fleur

L'innovation la plus pertinente des angiospermes est la structure florale. On suppose que les fleurs primitives avaient la morphologie d'un magnolia actuel, composé de nombreux carpelles, étamines et morceaux de périanthe.

En termes de stimuli visuels et olfactifs, la fleur représente un organe attractif pour les pollinisateurs. Il peut s'agir de vertébrés (comme les oiseaux et les chauves-souris) ou d'invertébrés (comme les abeilles, les guêpes ou les mouches). La pollinisation représente un avantage évident pour la plante: elle disperse bien mieux le pollen que le vent.

La pollinisation était un événement choisi, car plus les animaux visitaient les plantes, plus la production de graines le faisait aussi. Ainsi, tout changement qui avait augmenté positivement les visites offrait instantanément un grand avantage sélectif à l'individu.

Par exemple, les plantes à fleurs qui, par une certaine mutation aléatoire, ont commencé à sécréter un nutriment qui attirait un pollinisateur, avaient un avantage sélectif sur leurs pairs qui n'avaient pas ce caractère.

De plus, le fruit représente également une récompense riche en énergie pour l'animal qui le consomme. Après digestion, l'animal défèque et disperse ainsi les graines. Par exemple, de nombreux oiseaux et chauves-souris frugivores jouent un rôle indispensable en tant que disperseurs de graines dans les forêts.

Références

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