Origine de la vie et évolution

La Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années. Son atmosphère primitive était réductrice, riche en méthane (CH₄), ammoniac (NH₃), dihydrogène (H₂) et vapeur d'eau, mais dépourvue de dioxygène. L'énergie nécessaire aux réactions chimiques provenait des éclairs, des rayons UV et de l'activité volcanique. En 1953, Stanley Miller et Harold Urey ont simulé ces conditions en laboratoire : ils ont soumis un mélange de gaz à des décharges électriques et ont obtenu des acides aminés, briques élémentaires du vivant. Cette expérience montre que des molécules organiques peuvent se former spontanément dans des conditions abiotiques.

L'ARN est une molécule capable de stocker l'information génétique et de catalyser des réactions chimiques : on parle de ribozymes. Cette double fonction suggère que l'ARN a pu précéder l'ADN et les protéines dans l'histoire de la vie. Des lipides, en milieu aqueux, forment spontanément des vésicules appelées liposomes. L'encapsulation d'ARN dans ces vésicules aurait donné naissance aux premières protocellules, capables de se diviser et d'évoluer. Ainsi, le monde à ARN constitue une étape clé entre la chimie prébiotique et l'apparition des premières cellules.

L'évolution repose sur des mécanismes comme les mutations, la dérive génétique et la sélection naturelle. La sélection naturelle favorise les individus porteurs de caractères avantageux dans un environnement donné, qui survivent et se reproduisent davantage. La spéciation survient lorsque des populations d'une même espèce s'isolent et accumulent des différences génétiques. Les preuves de l'évolution sont multiples : fossiles, structures homologues (membre antérieur des vertébrés), structures analogues (aile d'oiseau et d'insecte) et comparaison des séquences d'ADN. Ces données confirment la parenté entre toutes les espèces vivantes.

Les premières traces de vie datent de 3,5 milliards d'années avec les stromatolites, formés par des cyanobactéries. La photosynthèse a progressivement enrichi l'atmosphère en dioxygène lors de la Grande Oxygénation (2,4 Ga). Les premiers eucaryotes apparaissent vers 1,8 Ga, suivis des organismes multicellulaires il y a 600 Ma. L'explosion cambrienne (540 Ma) marque la diversification rapide des grands groupes animaux. La vie colonise ensuite les continents, avec l'apparition des plantes, des insectes, des dinosaures puis des mammifères. L'Homme moderne n'apparaît que très récemment, il y a environ 300 000 ans.