L'histoire de la Terre et l'évolution des espèces Cours

L'étude des fossiles permet d'avoir une représentation des formes vivantes présentes à une époque donnée ainsi que de reconstituer leurs milieux de vie.
La découverte d'espèces aujourd'hui disparues montre qu'au cours des temps géologiques, des organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé et ont pu disparaître.

On peut donc dire que l'histoire de la Terre est marquée par un renouvellement progressif et permanent des espèces et des groupes d'êtres vivants. Les grands groupes d'êtres vivants présents aujourd'hui (comme les mammifères) n'ont pas toujours existé et d'autres groupes, parfois dominants, ont aujourd'hui totalement disparu.

Au cours des temps géologiques, il existe également des périodes de modifications "brutales" de la biodiversité qu'on appelle crises biologiques. Ces événements ont marqué le peuplement de la Terre : à des extinctions de masse se succèdent des périodes de diversification.

Sur le schéma, on donne l'exemple de l'évolution de deux groupes d'espèces. Le groupe 1 apparaît un peu après -400 Ma et va subir une crise biologique vers -250 Ma. Les survivants de cette crise prospèrent ensuite, ce qui donne une importante diversification des espèces du groupe. Enfin, ce groupe va progressivement s'éteindre alors que le groupe 2, apparu plus tard, prospère à son tour.

Les fossiles présentent souvent des ressemblances morphologiques avec les espèces actuelles. On peut donc penser qu'il y a une continuité entre les espèces au fil des temps géologiques. On dit alors que ces espèces sont apparentées.
L'étude des ressemblances moléculaires et génétiques, comme le nombre et la constitution des chromosomes, donne également des indications pour comprendre la parenté des êtres vivants.

On établit les liens de parenté entre des espèces en fonction des caractères nouveaux qu'elles partagent. Deux espèces qui partagent un caractère nouveau l'ont hérité d'un ancêtre commun. Les liens de parenté sont souvent représentés sous forme d'arbre de parenté.

Les scientifiques ont pu montrer que la vie est apparue sur Terre il y a environ 3,5 milliards d'années sous la forme d'organismes unicellulaires.
La similitude des plans d'organisation, la structure cellulaire commune à tous les êtres vivants et l'universalité de la molécule d'ADN ne peuvent résulter du simple hasard.
La cellule, unité du vivant, et l'universalité de l'ADN, support de l'information génétique, indiquent sans ambiguïté une origine primordiale commune à tous les êtres vivants.

Un arbre de parenté permet de situer l'apparition des caractères nouveaux au cours du temps et le maintien des caractères ancestraux que possède un groupe depuis le début de son histoire. L'arbre traduit l'évolution des espèces.

Les gènes touchés et les conséquences d'une mutation peuvent varier. La plupart des mutations sont invisibles. Toutefois, des mutations, même ponctuelles, peuvent modifier le plan d'organisation d'un organisme.
Un caractère nouveau peut ainsi apparaître dans une population par modification spontanée du programme génétique. Ces modifications peuvent alors se transmettre d'un individu à l'autre grâce à la reproduction sexuée.

Ces caractères nouveaux, qui apparaissent de façon aléatoire peuvent permettre à ces individus d'être mieux adaptés (meilleur accès à la nourriture, meilleure survie, meilleure reproduction). Ils sont alors sélectionnés et sont maintenus au cours du temps. Cela correspond au mécanisme de la sélection naturelle. Ce mécanisme de mutation et de sélection est à la base de l'évolution.

L'Homme moderne, ou espèce humaine (Homo sapiens), s'inscrit, comme les autres espèces actuelles, dans le processus d'évolution. Il partage avec d'autres espèces un certain nombre de caractères (squelette interne, pouce opposable...) et se distingue par des caractères nouveaux acquis qui lui sont propres (bipédie permanente, développement cérébral).
C'est un primate classé dans le groupe des grands singes. C'est avec le chimpanzé actuel que la parenté est la plus étroite.
Il est difficile de dater précisément l'origine de l'Homme, mais l'ancêtre commun aux chimpanzés, gorilles et orangs-outangs actuels aurait vécu il y a environ 20 millions d'années. L'espèce humaine est donc relativement récente.

La Terre s'est formée il y a plus de 4,5 milliards d'années. Elle présentait alors une température très élevée, une atmosphère sans dioxygène et l'absence d'eau à l'état liquide.
En moins d'un milliard d'années, la Terre se refroidit, les continents et les océans se forment. Ces modifications de l'environnement permettent l'apparition des premières cellules dans l'eau il y a environ 3,5 milliards d'années.
L'apparition de la vie, notamment des cyanobactéries, a permis à son tour l'apparition du dioxygène dans les océans puis dans l'atmosphère. Les conditions de vie changent et permettent la diversification de la vie. Il faut donc comprendre que la vie sur Terre est capable de modifier de manière importante la chimie de la planète (par exemple la présence de dioxygène). La vie est donc à ce titre une force géologique (c'est-à-dire qui agit à l'échelle de la Terre).

Depuis la formation de la Terre, la position des continents a été modifiée. C'est la conséquence du mouvement des plaques lithosphériques. Le mouvement des plaques lithosphériques entraîne souvent du volcanisme et des séismes, en particulier aux endroits où les plaques se heurtent ou rompent.

Des phénomènes planétaires peuvent également survenir et bouleverser les conditions de vie sur Terre, notamment lorsque des météorites s'écrasent à la surface de la Terre.

Certaines espèces vivaient sur un continent unique. Les différentes populations constituant ces espèces pouvaient se reproduire entre elles : elles échangeaient donc des gènes. Si un nouvel allèle apparaissait, il pouvait être transmis à l'ensemble de l'espèce. L'évolution de l'espèce était uniforme.
Mais si ce continent se divise au cours du temps, comme ce fut le cas de l'Afrique et de l'Amérique, la séparation des continents va isoler les populations d'une même espèce. La reproduction et les échanges de gènes associés ont alors lieu sur chaque continent de manière séparée.
Les individus présents en Amérique du Sud ont alors évolué indépendamment de ceux présents en Afrique. On dit que les espèces se sont individualisées : il n'y a plus une mais deux espèces.

Lorsqu'un volcan entre en éruption, il envoie dans l'air de grandes quantités de cendres et de gaz. Cendres et gaz influencent le passage de certaines radiations solaires vers la Terre et en bloquent certaines. Cela provoque un changement de conditions climatiques.

Les météorites de taille importante ont différentes conséquences sur les conditions de vie des espèces : elles provoquent des nuages de poussière qui, comme les cendres et gaz volcaniques, modifient le climat. La formation de cratères au point d'impact est un grand bouleversement du milieu de vie des espèces. Une météorite entrée en collision avec la Terre il y a 65 millions d'années serait la cause principale d'extinction des dinosaures.
Par ailleurs, les changements climatiques provoqués soit par des changements d'orientation de la Terre par rapport au Soleil, soit, comme c'est le cas actuellement, par l'activité humaine, ont de fortes conséquences sur les conditions de vie des espèces.

Ces changements sont favorables à certains êtres vivants, qui se développent, tandis que d'autres peuvent en mourir. Les caractères les mieux adaptés aux nouvelles conditions de vie des espèces peuvent aussi être favorisés par rapport aux anciens : il y a donc évolution des espèces en réponse à ces changements.
Ainsi, le peuplement de la Terre évolue en fonction de ces événements géologiques.

Il existe une interaction entre les conditions de vie qui découlent des transformations de la Terre et l'évolution des êtres vivants qui peuvent également agir comme des forces géologiques.
Les événements qui marquent l'histoire de la vie et de la Terre sont utilisés pour découper les temps géologiques en ères et en périodes de durée variable.

On représente ainsi l'échelle des temps géologiques sous la forme d'une frise chronologique (ou ligne du temps) qui est une représentation linéaire d'événements positionnés sur la flèche du temps. Une frise chronologique associe des événements à leurs positions dans le temps le long d'une échelle graduée.