Évolution et grandes acquisitions de la vie








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AFFRONTER l'immensité

Continuité, ruptures, forces de vie

CONTINUUM ET RUPTURES

« Although much remains obscure, and will long remain obscure, I can entertain no doubt, after the most deliberate study and dispassionate judgment of which I am capable, that the view which most naturalists until recently entertained, and which I formerly entertained — namely, that each species has been independently created — is erroneous. » (Traduction résumée : « les espèces n'ont pas été créées indépendamment les unes des autres »).

Charles Darwin (1809-1882), On the Origin of species (6e éd., 1872)
« Nothing in biology makes sense except in the light of evolution » (« Rien n'a de sens en biologie sinon à la lumière de l'évolution ») Théodore Dobzhansky (1900-1975)
Évolution et grandes acquisitions de la vie,

du Précambrien à nos jours

Points forts : - comment la vie se perpétue, profitant de chaque nouvelle condition de milieu,

- comment les grands groupes se mettent en place,

- comment la vie conquiert tous les milieux.
Le fil de la Vie
L’histoire de la vie débute voici quelques 3,8 milliards d'années alors que notre planète est encore jeune… Bien sûr, l’organisation intime du Vivant ne s'est pas faite d’un coup. Elle a suivi un long, très long cheminement, celui de l’Evolution. Parfois, à la suite d’évènements majeurs, des pans entiers du monde vivant se sont effondrés… Mais, toujours, la Vie a rebondi de plus belle !
La visite de cet espace est une déambulation dans le temps. Après un escalier représentant les temps antécambriens, les trois branches d’un Z évoquent les trois grandes ères de l’histoire de la Terre et le « continuum » de la vie :

1. Paléozoïque, l’ère du « Vivant ancien », tout se met en place (les grands phylums),

2. Mésozoïque, l'ère du « moyen Vivant », des lignées se font et se défont,

3. Cénozoïque, l'ère du « Vivant récent », où l'on voit que tout marche ensemble.

Dans les virages, les « kiosques » marquent des ruptures dans le parcours et l’histoire de la vie et présentent des thèmes importants : le temps, les crises, le site de Montréal du Gers, les derniers venus.

PRÉCAMBRIEN ou « les temps qui ont précédé le Cambrien » : de l'origine de la terre à 540 millions d’années avant le présent

Points forts : - l’apparition de la vie sur la Terre,

- la chimie de la vie a commencé très tôt, on ne sait comment,

- les premiers pluricellulaires sont apparus 3,5 milliards d’années (MA) plus tard,

- très vite ensuite l’essentiel des structures des animaux s’est mis en place.

L'horloge de la vie
La première période, celle des débuts de la Vie, le Précambrien, est la plus longue, puisqu'elle a duré au total près de 4 milliards d'années ! Elle représente 86 % du passé de la Terre (âgée de 4,55 milliards d'années) mais a laissé très peu de traces : un passé énigmatique. Elle est divisée en trois super-ères ou éons :

- l'Hadéen, avant la vie (d’Hadès, dieu des Enfers dans la mythologie grecque) : de 4 550 à 3 800 MA,

- l'Archéen, premières formes de vie (du grec  « ancien ») : de 3 800 à 2 500 MA,

- le Protérozoïque, vie d'avant (du grec  « premier » et « animal ») : de 2 500 à 540 MA.
Décor : « Chronomètre géologique ».

Horloge de 12 heures qui symbolise toute l’histoire de la Terre. Les couleurs des ères (précambriennes, Paléozoïque, Mésozoïque et Cénozoïque) scandent le temps. Elle est agrémentée de dessins des espèces phares. On retrouve ce « chronomètre géologique » tout au long du parcours temporel.
Quatre milliards d’années en quelques marches
Combien de temps, de bouleversements, de tentatives pour arriver à la diversité actuelle du monde vivant ? Un escalier pour franchir les 4 milliards d’années qui mènent de l’origine brûlante de notre planète aux portes de l’ère Paléozoïque. Une ascension que jalonnent les premiers balbutiements de la Vie uniquement aquatique en une lointaine époque où l'air était encore irrespirable.
Le Vivant d'avant : quelle histoire !
Le Précambrien est l’ère de l'apparition de la Vie et de sa lente évolution vers plus d’indépendance. Mais ce passé reste énigmatique : événements géologiques, disparition des anciens océans, transformation des continents, érosion des roches ont gommé la plupart des indices qui pourraient témoigner des premiers pas de la Vie sur Terre. Pourtant, pendant cette très longue période, chaque étape est un événement considérable dans l'histoire de la Vie !
Décor :

- 29 marches pour parcourir les quatre premiers milliards d’années de l’histoire de la Terre : chaque marche de l'escalier représente près de 154 millions d'années. Cet escalier du temps mène vers le Cambrien, première période du Paléozoïque où débute notre connaissance plus précise de l’histoire de la Terre et de la Vie.

- Cinq anneaux lumineux bleus évoquent les grandes acquisitions de la vie depuis la formation de la Terre jusqu’au Cambrien.

- Les couleurs illustrent les changements des conditions : rouge (matériaux en fusion à l’origine de la Terre), orangé (modification de la composition avec l’apparition de l’oxygène dans l’eau) et bleu (passage de l’oxygène dans l’atmosphère). Le même décor d’anneaux et de couleur est présenté dans l’ascenseur.

Premier cercle du temps (4,5 milliards d’années)
La naissance de la terre : une boule en fusion
Formée avec le système solaire il y a environ 4,55 milliards d'années, la Terre n'a été, pendant longtemps, qu'une boule en fusion. Pourtant, après quelques centaines de millions d'années et un lent refroidissement, les conditions ont été réunies pour que la Vie apparaisse sur notre planète. Mais comment ? "Bouillon de culture" océanique (Hypothèse de Miller*), sources hydrothermales, milieux particuliers des grottes, apports des météorites (Hypothèse de la Panspermie*) : les origines de la vie n'ont pas encore livré leur secret…
Aux origines de la vie
L'océan primitif contient beaucoup de molécules organiques. Elles proviennent de l'atmosphère, de sources hydrothermales mais aussi du système solaire. Des météorites contiennent certaines molécules caractéristiques du Vivant. Ces objets cosmiques auraient-ils « ensemencé » la Terre ? En partie, peut-être. Ils recèlent près de vingt acides aminés. Certains assurent, actuellement, le fonctionnement de nos cellules.
Spécimens (au rez de chaussée)

Chondrites carbonées antérieures à la formation du système solaire.

Dans le flacon : Orgueil, Tarn-et-Garonne (dépôt Université P. Sabatier) ;

Spécimen soclé : Murchison, Australie.

Ce sont les plus vieux spécimens des collections du Muséum ! Ces météorites renferment des composés organiques : des acides aminés, des lipides et des hydrocarbures.
Deuxième cercle du temps (4 milliards d’années)
Premières manifestation de la vie (protobiontes) 
Les plus anciennes traces de bactéries dateraient de 4 à 3,8 milliards d'années, elles ont été trouvées dans les roches d’Isua (Groenland). Ce sont de petits éléments de forme ovoïde, isolés ou regroupés en petites colonies, sous forme de grappes (certains chercheurs contestent l’origine biologique de ces traces). Des millions d’années plus tard, en bordure des rivages de l’océan primitif, des algues bleues ou cyanobactéries se regroupent en colonies. Leur activité piège des sédiments qui forment des encroûtements successifs. Ainsi s’édifient peu à peu les stromatolites (du grec  « tapis » et  « pierre »), témoins des anciennes formes de vie. Ces structures arrondies ou en tapis mesurent de quelques centimètres à quelques mètres de diamètre et forment de véritables récifs. Les premiers connus apparaissent vers 3,5 milliards d’années dans des roches situées en Australie. Actuellement, ils perdurent en quelques endroits du monde.
spécimens (au rez-de-chaussée) : Stromatolithes, Mauritanie.

Décor (tout au long de la colonne) : Spirale ADN.
Troisième cercle du temps
Une invention formidable : la chlorophylle
Les premières algues bleues et vertes ont mis au point un système capable de générer de l’énergie directement à partir du rayonnement solaire : la photosynthèse, réalisée grâce aux pigments de chlorophylle (apparue il y a 3,5 milliards d’années). Cette acquisition modifie le visage de la terre mais aussi le fond des océans. La réaction libère de l’oxygène, véritable poison pour tous les organismes vivant à l’époque. Avant de passer dans l’atmosphère, celui-ci oxyde le fer présent en grande quantité dans l’océan. Devenu insoluble, il est piégé et contribue à la formation d’importants dépôts de roches rubanées et rouillées.

Une première grande glaciation* survient, autour de 2,2 milliards d'années, au début du protérozoïque (glaciation paléo-protérozoïque)
spécimen (au milieu de l’escalier) : Fer rubané, Michigan, États-Unis.

Les roches rouges (banded irons) sont des roches sédimentaires finement litées qui montrent une alternance de niveaux plus riches en fer. Leur importance est autant scientifique, pour comprendre la formation de l’atmosphère et de l’océan, qu’économique. En effet, ces roches constituent la plus grande partie des réserves mondiales en fer. Elles sont exploitées sur les cinq continents.
Une première grande glaciation* survient, autour de 2,2 milliards d'années, au début du protérozoïque (glaciation* paléoprotérozoïque).
Quatrième cercle du temps (2 milliards d’années)
Les modifications de la composition chimique de l'air et de l'eau déterminent le changement de leur couleur : la terre gagne son surnom, elle est désormais la « planète bleue ».
Vers les premières vies organisées : les cellules à noyau
Le bestiaire des premiers temps de la vie est uniquement composé de procaryotes. Ce sont des bactéries dont l’ADN, support de l’information génétique, est libre dans la cellule. Certaines bactéries, prédatrices, en intègrent d'autres. Cette symbiose trace le chemin vers les premières cellules organisées. Elles se dotent d'un noyau qui contient l’ADN mais aussi d’autres organites, vestiges des associations du passé.
Spécimen (au premier étage) : Grypania spiralis, Michigan, États-Unis, l'un des plus vieux fossiles d'eucaryotes (douteux) connus, daté entre 2,4 et 2,1 milliards d’années (l'un des plus anciens eucaryotes non douteux connu à ce jour est Bangiomorpha pubescens, une algue rouge de 1,2 milliards d'années).
Cinquième cercle du temps (1 milliard d’années)
Il y a environ 1 milliard d’années, les premiers organismes pluricellulaires et la symétrie bilatérale apparaissent : des animaux à corps mou ("cœlentérés", vers) et les premiers arthropodes laissent leurs empreintes. Une deuxième grande glaciation* survient, entre 800 et 600 millions d'années : la terre se couvre entièrement de glace (« terre boule de neige » : glaciation* néoprotérozoïque ou varangienne).
Spécimen (au premier étage dans la colonne) : Méduses, Nemania simplex, Novodniestrovsk, Ukraine
Il y a 570 millions d'années
Au sud de l’Australie, les roches des Monts Ediacara renferment d'étonnantes formes. De nombreuses empreintes fossiles d’animaux marins ! Vers, méduses, êtres articulés primitifs, aujourd'hui disparus… La plupart ont un corps mou et ne possèdent ni coquille, ni carapace, seules leurs traces et empreintes nous sont connues. On a trouvé ensuite une vingtaine de sites présentant la même faune, répartis sur les cinq continents. Tout autour du monde, vivent des communautés d'êtres déjà très organisées : un formidable « bond en avant » dans l'évolution de la Vie !
Décor : Fresque représentant le paysage et la faune d'Ediacara, il y a 600-544 millions d’années.
Spécimens : Méduses, Dickinsonia costata et Cnidaire, Aspidella terranovica, Ediacara, Australie.
Borne visuelle récapitulative : « Le Précambrien. La longue émergence des structures de vie ».

Présentation de l’évolution de la paléogéographie au Précambrien, de 750 à 550 MA.
PALÉOZOÏQUE : de 542 à 251 millions d'années

Paléozoïque, « l'ère des animaux anciens ».

Du grec , « ancien » et , « animal, être vivant ».

Durée : 291 millions d'années.

Cette ère comprend six périodes : Cambrien, Ordovicien, Silurien, Dévonien, Carbonifère, Permien.

Points forts : - Radiation évolutive* au Cambrien,

- Nouveaux groupes à l’Ordovicien,

- Sortie de l'eau et conquête des continents au Silurien,

- Diversification de la faune marine et apparition des tétrapodes au Dévonien,

- Explosion des forêts et apparition de l’œuf amniotique au Carbonifère,

- Apparition des conifères au Permien.

La vie explose et envahit la terre

Le Paléozoïque voit l'explosion de la vie et sa diversification. Peu à peu, les animaux se structurent, s’adaptent à tous les milieux : coquille, carapace, puis premier squelette interne, premiers membres, premiers poumons ! Chez les plantes, feuilles, branches et bois apparaissent.

Pendant ce temps, le méga-continent précambrien se disloque. À la fin du Paléozoïque, les blocs seront à nouveau rassemblés, formant la Pangée. Des montagnes s'élèvent, dont il ne reste plus grand chose aujourd'hui : vieilles chaînes d’Écosse ou des Ardennes, érodées jusqu’au cœur…
Décors :

- Une horloge du temps permet de visualiser le temps parcouru depuis le début de l’histoire de la Terre et la portion correspondant au Paléozoïque,

- Des anneaux lumineux du temps absolu* séparent les périodes,

- Graduations sur le bas des vitrines à gauche (échelle : 19 cm pour 5 MA),

- Frise sur la partie supérieure du mur de gauche : les pictogrammes représentent les acquisitions successives au cours de cette ère,

- Ambiance sous-marine jusqu’à la sortie de l’eau (Silurien),

- À gauche, entre les anneaux du temps, se trouve le propos « formel » qui concerne chaque période, et sur la droite, dans l’espace ouvert (après la sortie de l’eau) : les « ambiances ».

Premier anneau du temps : il y a 542 millions d’années

Cambrien : de 542 à 488 millions d’années
Cambrien : Tous présents !

Cambria est l'ancien nom du Pays de Galles où les roches de cette période furent identifiées pour la première fois.

Durée : 54 millions d'années.

Points forts : - la Vie "explose" dans les eaux marines,

- tous les grands groupes d'animaux actuels apparaissent,

- acquisitions de la chorde dorsale, de la segmentation du corps, du crâne et de l’encéphale (540 MA).

En ce temps-là…

Toutes les espèces vivent sous l’eau. Tous les grands groupes zoologiques actuels apparaissent : algues, méduses, éponges, étoiles de mer, ancêtres marins des crustacés et des insectes, ainsi que les chordés, qui préfigurent les vertébrés. Cette « explosion cambrienne » a duré une quinzaine de millions d'années, à peine les trois millièmes de l’histoire de la Terre ! À la fin du Cambrien, avec la dislocation du super continent, plusieurs groupes d’animaux, dont l’organisation anatomique est unique dans l’histoire de la Vie, disparaissent.
Vitrine à gauche :
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