Une atmosphère réductrice
En 1924, des chercheurs russes et notamment Alexandre Oparine expliquent comment de simples molécules se sont combinées en composés organiques qui, à leur tour, ont engendré des cellules primitives destinées à former de véritables organismes vivants.
Ce biochimiste avança l’idée que la vie était née dans une « atmosphère réductrice », c’est-à-dire dépourvue d’oxygène mais riche en hydrogène.
Ses travaux ont montré que l’émergence de la vie s’est produite dans une atmosphère composée principalement de gaz carbonique, de méthane gazeux, d’ammoniac et de vapeur d’eau.
Il fallait de plus que cette atmosphère soit riche en carbone (C) car le carbone est l’élément chimique à la base de la vie sur Terre.
Les dernières découvertes ont confirmé les théories d’Oparine.
Le processus de l'évolution de la vie
On sait aujourd’hui que la vie résulte d’une longue évolution de la matière qui se poursuit d’ailleurs toujours.
Après la naissance de la Terre, les molécules se sont organisées en macromolécules, celles-ci en cellules et les cellules en organismes.
La naissance de la vie s’est effectuée durent un très court laps de temps, soit quelques millions d’années, qui se situent entre il y a 4 milliards d’années et 3,5 milliards d’années.
La Terre il y a plus de 4 milliards d'années était bombardée par des comètes et des météorites.

La Terre ensemencée par des météorites (Illustration Cosmos/SPL/Chris Butler)
Faute d'oxygène dans l'atmosphère, les composés primitifs qui existent alors sur notre planète sont soumis à des quantités considérables de rayons ultraviolets solaires. C'est cette énergie solaire, renforcée par d'énormes orages électriques, qui aurait favorisé la formation de composés organiques.
Après des millions d'années, les premiers composés capables de se reproduire seraient apparus: c'est en effet à 3,8 milliards d'années environ que remontent les plus anciens indices de photosynthèse (processus de transformation de l'eau et du gaz carbonique en oxygène et en glucides). Dès lors, l'atmosphère se charge en oxygène, ce qui rend les conditions terrestres de plus en plus favorables à l'expansion de la vie.
En 1953, un étudiant américain va confirmer cette théorie en reproduisant en laboratoire les conditions approximatives qui régnaient sur Terre voici 4 milliards d'années.

La Terre primitive. Crédit Nasa
La plus ancienne forme de vie connue, à ce jour, est celle de traces ressemblant à des stromatolithes, découvertes dans des roches australiennes.
Elles sont datées d’il y a 3,5 à 3,8 milliards d’années. Les stromatolithes sont des colonies bactériennes qui fixent le carbonate dissous dans l'eau de mer et produisent de l'oxygène.
Cependant, la formation sur notre planète des molécules complexes est loin d'expliquer entièrement l'apparition de la vie. C'est pourquoi on évoque aujourd'hui l'idée selon laquelle la vie s'est peut-être amorcée dans les espaces interstellaires.
Des météorites auraient pu apporter sur la Terre des molécules organiques qui se seraient ensuite organisées en cellules.
Les conditions nécessaires à l’apparition de la vie
Il y a 4 milliards d'années, le flux des étoiles filantes était 100 000 fois plus important qu'aujourd’hui. Elles ont importé sur la Terre d'énormes quantités d'eau et de matières organiques.
Il y a 3,5 milliards d'années, une atmosphère dense, jaunâtre, des plages de sable noir, volcanique, un bombardement continuel de météorites et comètes et une Lune beaucoup plus proche qu'aujourd'hui.

Météorite. © B. Dumez
La Terre primitive n’était que volcans crachant lave et gaz brûlants. Il a fallu attendre 800 millions d’années de refroidissement pour que l’eau passe à l’état liquide, condition nécessaire à l’apparition des premiers être vivants.
Toutes les conditions étaient rassemblées sur Terre pour que la vie puisse apparaître :

• Distance appropriée de la Terre au Soleil
  
• Atmosphère dense composée d’hydrogène, de méthane, d’ammoniac, de vapeur d’eau et de gaz carbonique
  
• Eau liquide à la surface
  
• Accumulation dans cette eau de molécules protégées des ultraviolets
  

Après l’apparition des « briques » élémentaires de la vie à savoir les acides aminés qui sont les constituants mêmes de la molécule d’ADN, il a fallu une longue évolution pour parvenir jusqu’à des êtres intelligents.

Etoiles filantes. © G. Hort
Hubert Reeves est convaincu que ces conditions ne sont pas exceptionnelles et peuvent être réunies ailleurs dans l’univers.
Ce qui revient à penser que la vie a certainement pu apparaître ailleurs que dans notre galaxie.
Les premiers êtres vivants
Jusqu’à présent, nul ne sait ce qui s’est passé entre les « briques » élémentaires, éléments appelés prébiotiques (ils précèdent la vie organisée) et l’apparition des premières cellules vivantes et de l’ADN.
Où et comment trouver ce « premier vivant » qui, par une longue évolution biologique, a donné naissance à tous les organismes vivants actuels ?
En 1996, une équipe de chercheurs a décelé, sur une île à l’ouest du Groenland, des traces d’activité biologique qui remontent à 3,85 milliards d’années.
Les roches renferment des hydrocarbures et des acides aminés qui auraient pu provenir d’organismes vivants à l’époque de leur formation.

Ammonite fossile mise au jour en Antarctique témoigne de l'existence d'une très ancienne activité biologique sur terre (Photo Explorer/Parer Cook)
Toutefois, des doutes subsistent et les morceaux étudiés pourraient être plus jeunes que la roche qui les héberge et donc provenir d’une contamination plus récente.
On ne sait pas à quoi ressemblait cette première trace vivante. En effet, les stromatolithes actuels sont produits par un type précis de bactéries, les cyanobactéries. On ne pense pas qu’il en était de même à cette époque.
Les cyanobactéries actuelles sont des organismes trop complexes pour que l’on puisse envisager qu’il s’agisse des premiers vivants.
La vie a dû commencer sous une forme plus simple ; peut-être sous la forme d’une simple molécule capable de se reproduire.
La vie existait-elle avant 3,5 milliards d’années ?
C’est très probable mais il est difficile de trouver des traces de vie qui remontent aussi loin.

Stromatolithes
La fossilisation est un phénomène assez rare. D’après les scientifiques, seulement 0,1% de la faune disparue s’est fossilisée.
L’espace et la naissance de la vie
La vie a pu naître dans l’atmosphère, dans l’espace ou dans les océans. D’après les recherches actuelles, les trois éléments se sont probablement complétés.
Les molécules du vivant sont des assemblages d’atomes de carbone et d’atomes d’oxygène, d’hydrogène, d’azote, de phosphore et de soufre.
Certains ingrédients sont indispensables à la naissance de la vie. C’est le cas des acides aminés. Ce sont des molécules carbonées qui constituent la base des protéines.
C’est également le cas des molécules d’ADN et d’ARN qui renferment toutes les informations génétiques.

Hale-Bopp dans le ciel crépusculaire japonais . Crédit: NASA
La Terre, à ses débuts, était bombardée de pluies de météorites. Dès que les molécules naissent dans l’atmosphère, elles tombent en pluie dans l’océan.
Ces molécules organiques sont tombées pendant environ 500 millions d’années.
Les astrophysiciens ont découvert l’existence de molécules organiques un peu partout dans l’univers. Cela démontre que ces pluies se sont produites sur d’autres planètes.

Vue artistique de Titan. © Nasa
Cependant, les premières synthèses auraient pu échouer. Sur Terre, la chaleur et les ultraviolets n’étaient pas trop intenses.
Les océans ont protégé les molécules organiques. Si elles étaient restées à l’air libre, elles auraient été détruites.
Bien sûr, le Soleil a joué un rôle prédominant. Les premières cellules se sont servies de l’énergie solaire pour produire l’oxygène.
L’oxygène a donné de l’ozone dans la haute atmosphère qui a son tour a protégé les cellules des ultraviolets.
Donc, même si des pluies ont apporté sur d’autres planètes les mêmes ingrédients, encore fallait-il que les bonnes conditions soient réunies pour que la vie puisse naître.
L’eau : élément indispensable à l’épanouissement de la vie
La vie est apparue dans les océans mais également les marécages et les lagunes ainsi que grâce aux sources hydrothermales du fond des océans.
Plusieurs théories se complètent.
Les milieux humides qui s’assèchent et se réhydratent comme les marécages constituent un environnement favorable à l’émergence de la vie.
Ils contiennent du quartz et de l’argile dans lesquels les molécules se retrouvent piégées. De ce fait, elles s’associent entre elles et forment des petites chaînes d’acides nucléiques qui sont des formes simplifiées de l’ADN.
Il y a plus de 30 ans, on a découvert au fond des océans des sources hydrothermales. L’eau qui s‘en échappe contient de l’hydrogène, de l’azote, du dioxyde de carbone ainsi que des hydrocarbures.
Les « fumeurs noirs » regorgent également de minéraux.