Examen théorique III - Chapitre 25

Question 1

Évolution chimique en quatre étapes :

Answer 1

1. molécules organiques = monomères (a.a., nucléotides) ou acides aminés ;
2. fusion des monomères = macromolécules (protéines et acides nucléiques) ;
3. agrégation de molécules, produites par voie abiotique, en goutelettes enveloppées d’une membrane appelées protocellules présentant des caractéristiques chimiques différentes de leur milieu ;
4. apparition de molécules capables d’autoréplication qui ont rendu l’hérédité possible.

Question 2

1) Synthèse des composés organiques sur la Terre primitive

Answer 2

• Terre et planètes formés il y a des milliards d’années par condensation d’un nuage de poussières et de roches entourant le Soleil
• planète bombardée par morceaux roc et glace
• Oparin et Haldane : avant photosynthèse, atmosphère moins oxydante composée de gaz volcaniques
• nature réductrice (ajout électrons) = agencement molé simples → complexes
• qtt énergie : éruptions sous-marines/côtières, sources hydrothermales, foudre, intense rayonnement ultraviolet
• monde primitif présentait conditions chimiques et énergétiques nécessaires à la synthèse abiotique de molécules organiques.
• Stanley Miller et Harold Urey ont vérifié l’hypothèse et réussi.
• météorites = 2e source de molécules organiques
• constituants chimiques de la vie ont dû s’accumuler avant que la vie n’apparaisse (au cours d’une étape naturelle dans l’évolution chimique de la planète)

Question 3

2) Synthèse abiotique des macromolécules

Answer 3

• macromolécules organiques comme protéines = chaînes d’unités élémentaires semblables = monomères
• synthèse : réactions condensation qui arrachent aux monomères un H et un OH = formation molécule d’eau comme sous-produit de chaque nouvelle liaison polymérique
• dans la cellule : enzymes spécialisées catalysent réactions déshydratation
• synthèse abiotique de polymères sans intervention d’enzymes efficaces sur Terre primitive
• Sydney Fox (UMiami) a obtenu polypeptides en déposant des solutions diluées de monomères organiques sur argile/pierre/sable très chaud
• Hypothèse : sur Terre primitive, eau des marées ou pluie déposait des solutions diluées de monomères organiques sur lave/roches chaudes
• ramenait dans l’eau des polypeptides et autres polymères formés

Question 4

3) Les protocellules

Answer 4

• protocellules = précurseurs de la cellules
• = agrégats de molécules entourées d’une « membrane » (gouttelettes avec bicouche lipidique) capables de reproduction rudimentaire
• maintiennent milieu chimique interne distinct de celui du milieu externe
• présentent propriétés associées au vivant dont métabolisme (membrane sélectivement perméable) et excitabilité (potentiel de membrane)
• protocellules formées spontanément par voie abiotique : gouttelettes entourées d’une membrane appelée liposome peuvent se constituer lorsque des lipides ou autres molécules organiques sont ajoutées à l’eau.

Question 5

4) L’ARN capable d’autoréplication

Answer 5

• avant ADN, existait peut-être mécanismes primitifs en mesure d’aligner acides aminés le long des brins d’ARN capables de réplication
• premiers gènes du monde prébiotique = courts brins d’ARN qui ont commencé à s’autorépliquer
• Thomas Cech : constate cellule utilise des ARN catalyseurs = ribozymes et réalisent tâches comme excision des introns de l’ARN prémessager
• ribozymes catalysent synthèse de l’ARN nouveau notamment de l’ARNr, de l’ARNt et de l’ARNm
• ARN autocatalytique donc capable d’autoréplication
• premières étapes menant à la réplication/traduction de l’info génétique au cours d’une évolution moléculaire
• une fois que les gènes primitifs et leurs produits se sont confinés dans des compartiments limités par une membrane, protocellules ont pu évoluer comme entités propres
• collaborations entre molécules peut voir le jour car substances dont l’interaction améliorait la performance de toute la protocellule se trouvaient réunies dans un volume microscopique bien délimité
• après apparitions de ces séquences d’ARN dans protocellules, mieux adaptées ont pu être soumises à la sélection naturelle
• ensuite, ARN aurait pu fournir de matrice pour assemblage de nucléotides d’ADN
• ADN bicaténaire avantage : plus stable que le fragile ARN monocaténaire et se répliquer avec moins d’erreurs

Question 6

Fossiles accumulés dans :

Answer 6

• couches sédimentaires, strates
• ambre (sève fossilisée) comme insectes
• sols congelés ou glaces

Question 7

Chronologie des changements est incomplète parce que des organismes :

Answer 7

• ne sont pas morts au bon endroit au bon moment
• étaient fossilisés mais ont été détruits par des processus géologiques
• ne possédaient pas de structures morphologiques telles des coquilles, carapaces, squelettes facilitant la fossilisation
• 2004 : découverte d’un poissapode à la suite de fouilles sur plusieurs années dans le lit d’une rivière dans le Nunavut
• datation radiométrique (basée sur la dégradation des isotopes radioactifs) permet d’évaluer âge des fossiles entre 2 couches volcaniques

Question 8

Événements clés dans l’histoire: complétez.

• 3.5 G années :
• 3.5 G années :
• 2.7 G années :
• 2.1 G années :
• 1.2 G années :
• [535-525] années :
• 500 M années :

Answer 8

• 3.5 G années : apparition de la vie sur Terre
• 3.5 G années : apparition Procaryotes et ont dominé pendant 1.5 G ans
• 2.7 G années : O2 s’accumule dans l’atmosphère
• 2.1 G années : Eucaryotes unicellulaires
• 1.2 G années : Eucaryotes pluricellulaires
• [535-525] années : diversification des Animaux s’accélère
• 500 M années : colonisation des milieux terrestres par Végétaux, Eumycètes et Animaux
• possible que premiers Eucaryotes aient été les prédateurs d’autres cellules
• ancêtres présumés des mitochondries et plastes = cellules procaryotes absorbées par cellules plus grandes et vivant en symbiose

Question 9

Ascension et déclin des groupes d’organismes

Answer 9

• ascension et déclin sont liés au taux de spéciation et extinction des membres de son espèce

Question 10

Spéciation

Answer 10

au cours de l’évolution, processus par lequel une espèce se divise en 2 ou en plusieurs espèces.

Question 11

La tectonique des plaques

Answer 11

plaques continentales se déplacent lentement au fil du temps, ce qui modifie la géographie physique et le climat de la Terre (influence à grande échelle)

Question 12

Extinctions de masse

Answer 12

5 extinctions massives depuis 500 M années causées par :

• énormes éruptions volcaniques recouvrant 1.6 M km2 sur centaines de mètres d’épaisseur. Cendres dégageaient du CO2 pour réchauffer climat planétaire de 6°C. Baisse O2 dans océans.
• hypoxie océanique a favorisé développement de bactéries anaérobies dégageant sulfure d’hydrogène.
• météorites et autres corps célestes ayant frappé la Terre. Nuage de débris faisant écran à la lumière solaire et perturbé climat planétaire.

Question 13

Radiances adaptatives

Answer 13

périodes de changement évolutif durant lesquelles des groupes d’organismes ont engendré de nouvelles espèces dotées d’adaptations qui leur permettent d’occuper des niches écologiques différentes de leur communauté.