THÉORIES DE L'ÉVOLUTION CELLULAIRE - LA BIOLOGIE - 2025

Les théories de l'évolution cellulaire sont des explications essayant de comprendre quand et comment les cellules ont émergé. Normalement, ils se réfèrent aux cellules eucaryotes, c'est-à-dire celles qui ont un noyau séparé par une membrane cellulaire où elles contiennent le matériel génétique.

Contrairement aux cellules procaryotes, qui sont plus simples et sont apparues il y a environ 3,7 milliards d'années sur Terre, les cellules eucaryotes sont beaucoup plus complexes, plus grandes et apparaissent plus récemment.

Image haute définition d'un organisme unicellulaire. Via Youtube.

Parce que les cellules eucaryotes sont à la base de la plupart des êtres vivants, tels que les plantes et les animaux, plusieurs théories ont été développées sur leur origine et pourquoi elles sont apparues.

Développement des premières cellules

Les premières cellules sont apparues il y a au moins 3,7 milliards d'années, environ 750 millions d'années après la formation de la Terre. Bien que nous ne sachions pas avec certitude comment les premières cellules sont apparues, nous savons très précisément comment elles se sont développées.

Cependant, l'une des théories les plus acceptées sur la formation des premières cellules est la suivante: étant donné les conditions atmosphériques de la Terre primitive, une décharge d'énergie peut provoquer la formation spontanée de molécules organiques.

Cela a été démontré par les expériences de Stanley Miller dans les années 1950, dans lesquelles il a réussi à créer des molécules organiques à partir d'hydrogène, de méthane et d'ammoniac.

Plus tard, les premières molécules organiques complexes (également appelées macromolécules) se sont formées. À un moment donné de l'évolution de ces molécules, la première capable de se répliquer est apparue à l'aide de matériaux de son environnement. Puis, pour la première fois, une cellule est née.

Ces premières cellules auraient pu se reproduire librement dans un premier temps, compte tenu du manque de concurrence pour le carburant qu'elles utilisaient. Cependant, du fait de l'augmentation considérable de leur nombre (précisément à cause de ce manque de compétition), les cellules ont vite dû devenir plus sophistiquées pour continuer à se reproduire. Ainsi commença le processus d'évolution.

Types de cellules et leur développement

Pendant de nombreuses années, on pensait qu'il n'existait que deux types de cellules, la procaryote (qui signifie littéralement "sans noyau") et la plus complexe et plus tardive eucaryote. Cependant, au cours des deux derniers siècles, d'autres types de cellules ont été identifiés qui ne correspondent aux caractéristiques d'aucune des deux autres.

Ces cellules sont connues depuis les années 90 sous le nom d '«archées», ce qui signifie littéralement «les anciennes». De cette manière, aujourd'hui un système de classification de trois domaines est utilisé: Archaea, Bacteria et Eucaria.

Cellules archées

Les archées (également appelées archées) sont des cellules sans noyau, très similaires aux bactéries mais avec certaines caractéristiques qui les ont conduites à être considérées comme des organismes indépendants.

Comme toutes les autres cellules, ce sont des organismes microscopiques. Leur paroi cellulaire est très résistante, ce qui leur permet de vivre dans des environnements extrêmes (même sur des astéroïdes dans l'espace, sans la protection d'aucun type d'atmosphère).

Leur régime alimentaire est également très différent, car ils tirent parti de composés inorganiques tels que l'hydrogène, le dioxyde de carbone ou le soufre au lieu de l'oxygène.

Cellules procaryotes (bactéries)

Les cellules procaryotes sont les plus simples des trois types. Ils n'ont qu'une seule membrane cellulaire, qui entoure l'intérieur de la cellule. À l'intérieur, nous pouvons trouver le matériel génétique en suspension dans le cytoplasme, ainsi que certains ribosomes (les organites qui génèrent de l'énergie dans la cellule).

Les cellules procaryotes, bien qu'elles soient de nombreux types différents, sont toutes classées comme des bactéries. Afin de s'adapter plus efficacement à l'environnement, beaucoup d'entre eux ont d'autres ajouts, comme des flagelles pour se déplacer librement ou une paroi collante, la capsule, qui leur permet d'adhérer à d'autres organismes.

Des cellules eucaryotes

Les cellules eucaryotes sont les plus complexes et les plus grandes des trois types. Ils diffèrent des procaryotes et des archées principalement en ce qu'ils ont un noyau, où ils stockent l'ADN. De plus, ils possèdent plusieurs types d'organites cellulaires, qui leur permettent d'exercer différents types de fonctions.

Les cellules eucaryotes sont à la base de toute vie complexe qui existe sur Terre. Pour cette raison, les scientifiques ont étudié son origine pendant de nombreuses décennies et ont développé la théorie dite endosymbiotique du développement cellulaire.

Théorie endosymbiotique de l'évolution cellulaire

Les cellules eucaryotes sont beaucoup plus développées que les archées ou les bactéries. Il y a quelques décennies à peine, une explication satisfaisante à son émergence a été trouvée: la théorie endosymbiotique.

Cette théorie est basée sur les similitudes que les mitochondries et les chloroplastes des cellules eucaryotes ont avec les bactéries, tant dans leur forme que dans leur fonction.

Par conséquent, les scientifiques qui la défendent proposent qu'à un moment donné de l'évolution, une grande cellule a absorbé une bactérie et a commencé à l'utiliser pour extraire l'énergie nécessaire pour survivre et se reproduire.

Les bactéries absorbées, quant à elles, ont gagné de plus grandes probabilités de laisser leur progéniture, ainsi qu'une plus grande sécurité en étant à l'intérieur d'une cellule plus grande. Par conséquent, une relation symbiotique s'est produite; d'où le nom de la théorie.

Après des millions d'années d'évolution, les mitochondries et les chloroplastes, qui étaient auparavant des bactéries indépendantes, se sont spécialisés. Par conséquent, ils ne peuvent plus survivre en dehors de la cellule.

Preuves de la théorie endosymbiotique

Dans le langage courant, nous utilisons le mot «théorie» pour décrire une opinion qui n'est pas fondée sur des faits. Cependant, dans le monde de la science, une théorie est une explication d'un phénomène confirmé par des expériences et des observations.

La théorie endosymbiotique ne fait pas exception. Plusieurs indices nous amènent à penser que c'est ainsi que sont nées les cellules animales et végétales. Certaines de ces preuves sont les suivantes:

• Les mitochondries et les chloroplastes ont leur propre ADN → Ces deux types d'organites sont les seuls à avoir de l'ADN dans leur cytoplasme, étant séparés de l'ADN principal de la cellule.
• Les deux organites se reproduisent d'eux-mêmes → Parce qu'ils ont leur propre ADN, les chloroplastes et les mitochondries peuvent se répliquer indépendamment de la cellule et diriger leur propre division.
• Ils ont une membrane cellulaire → Contrairement au reste des organites de la cellule, les mitochondries et les chloroplastes ont une double membrane cellulaire qui les sépare du reste. Ce type de membrane est également présent dans les bactéries.

Références

1. «Cellules procaryotes» dans: Khan Academy. Récupéré le 17 janvier 2018 à Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. "Différences entre les cellules eucaryotes et procaryotes" dans: Différence entre. Récupéré le: 17 janvier 2018 dans Différence entre: difference-entre.com.
3. "Des procaryotes aux eucaryotes" dans: Understanding Evolution. Récupéré le 17 janvier 2018 sur Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "L'origine et l'évolution des cellules" dans: NCBI. Récupéré le 17 janvier 2018 sur NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. "L'évolution de la cellule" dans: Learn Genetics. Récupéré le 17 janvier 2018 sur Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.