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Depuis toujours, l’Homme croit en l’existence d’autres terres et rêve d’une vie extraterrestre. Grâce au développement de l’exploration spatiale et à l’observation de la vie sur notre planète, les scientifiques envisagent de plus en plus un scénario dans lequel nous ne serions pas seuls. |
La première exoplanète a été « vue » en 1995 : l’astronome suisse Michel Mayor révèle une découverte qui ébranle la communauté scientifique : une planète tournant autour d’une autre étoile que le Soleil. Le système solaire n’est donc pas une exception, et les scientifiques s’intéressent aujourd’hui plus que jamais à l’éventualité d’autres formes de vie dans l’Univers. |
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Encore toute jeune, l’exobiologie est une science pluridisciplinaire qui tente de reconstituer ce puzzle géant qu’est la Vie en rassemblant toutes les pièces qui pourraient contribuer à son apparition.
La vie ailleurs : possible ou probable ?
En quoi l’exploration spatiale peut-elle contribuer à cette quête ?
Y a-t-il de l’espoir de trouver de la vie dans notre système solaire ?
S’il est très difficile d’émettre un pronostic quant aux probabilités de l’existence d’une vie extraterrestre, le nombre gigantesque d’étoiles dans l’Univers laisse cependant un peu d’espoir…
| Les ingrédients du vivant |
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2 éléments essentiels sont impliqués dans la chimie qui précède l’apparition de la vie, dite « prébiotique » : l’eau liquide et les matériaux carbonés, associant probablement des minéraux pouvant jouer le rôle de catalyseur.
Plusieurs conditions nécessaires à l’apparition de la vie telle que nous la connaissons semblent déterminantes pour qu’une planète soit habitable :
- la distance à son étoile, afin qu’elle ne soit ni trop chaude ni trop froide ;
- la présence d’eau liquide à sa surface ;
- la présence d’éléments lourds (carbone, oxygène, azote, métaux etc.) utilisés pour la chimie du vivant ;
- l’existence d’une atmosphère protectrice ;
- l’existence d’une source d’énergie (rayonnement lumineux, énergie chimique etc.)
- la convergence de ces conditions pendant une durée suffisante ;
- ...
Aucune liste exhaustive et définitive ne peut être dressée.
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L’étude de la vie dans des conditions extrême est un sujet d’importance grandissante. La glace naturelle des régions polaires offre un cadre unique : transportées dans l’atmosphère sur de longues distances puis piégées dans la neige et dans la glace, les bactéries y sont conservées sur plusieurs centaines de milliers d’années. On peut, en principe, étudier leur comportement au cours du temps tout en ayant accès à une caractérisation physique et chimique de leur environnement. Ainsi les chercheurs français participent aux recherches de traces de vie au fond du forage VOSTOK qui comprend de la glace du lac sous-glaciaire isolé probablement depuis plusieurs millions d’années.
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Notre galaxie pouvant renfermer des milliards de planètes, il en est probablement qui, nées autour d’étoiles analogues au Soleil, ont connu une évolution comparable à celle de la Terre ; la vie aurait donc pu s’y développer.
Position, taille, composition et chimie de la planète, nature de son étoile… Tous ces paramètres conditionnent ainsi l’apparition et la conservation de la vie.
La recherche de traces de vie sur des objets extraterrestres nécessite de bien cerner les signatures caractéristiques de la vie. On peut par exemple, en étudiant les rayonnements émis par une planète dans une longueur d’onde appropriée, détecter certains éléments comme l’oxygène. En quantité abondante, il pourrait indiquer la présence d’une activité de photosynthèse. |
Source:CNES
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| Nous partageons un ancêtre avec les grands singes |
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Nous partageons un ancêtre avec les grands singes
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L’idée que nous partageons un ancêtre avec les grands singes se répand rapidement après la parution de l’Origine des espèces de Darwin, en 1859.
Dès lors, c’est l’évolution de notre espèce qui préoccupe les esprits. Comment sommes-nous arrivés à ce que nous sommes, aujourd’hui?
Darwin, encore une fois, hésite à livrer ses réflexions. Finalement, The Descent of Man paraît en 1871. On y retrouve, expliquées à grands traits, les principales étapes qui, selon Darwin, ont mené à l’émergence de l’Homme moderne, l’Homo sapiens. L’accroissement du volume de la boîte crânienne et du cerveau, le redressement de la colonne vertébrale et l’acquisition de la bipédie représentent les axes principaux.
« Darwin n’a pas de preuves paléontologiques de ce qu’il avance. Darwin a des certitudes. Il est convaincu que c’est comme ça que ça s’est passé, que ça ne peut pas s’être passé autrement. Dans un cadre de réflexion scientifique, il arrive à l’expliquer. Il espère que d’autres, quelques générations après lui, trouveront les preuves », explique l’anthropologue Norman Clermont, de l’Université de Montréal.
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On avait imaginé que la première transformation ayant présidé au lancement de notre lignée serait l’accroissement du cerveau, l’organe noble entre tous. Or, le premier fossile découvert à Java, bien qu’il soit parfaitement bipède, possède un front fuyant et un cerveau relativement petit. On l’appelle pithécanthrope, l’homme—singe.
Mais l’onde de choc la plus violente survient une trentaine d’années plus tard. On exhume en Afrique du Sud un fossile plus ancien encore que le pithécanthrope : l’australopithèque. Là encore, c’est un parfait bipède muni d’un cerveau aussi petit que celui des chimpanzés.
Le fait le plus troublant survient à la fin des années 1950 : les Leakey, la célèbre famille d’anthropologues, découvrent, au voisinage des fossiles d’australopithèques, des restes d’outils. Avec un cerveau à peine plus gros qu’une balle de baseball, ces créatures primitives auraient donc été capables de concevoir des objets dans un but précis. On croit alors que l’australopithèque représente le premier stade de l’hominisation.
Lorsque Darwin prédisait qu’on allait trouver des traces fossiles de l’évolution des grands singes, il avait raison. Mais les caractéristiques des fossiles exhumés à partir de 1891 sèment le désarroi.
Ces découvertes sont le signal d’une véritable ruée vers l’os. Dans plusieurs régions d’Afrique, de nouvelles espèces d’hominidés fossiles sont mises au jour. Cette diversité inattendue force les paléontologues à remanier notre arbre généalogique.
Il y a 40 ans, on croyait que les australopithèques s’étaient peu à peu modifiés pour engendrer notre espèce, Homo sapiens. Une évolution simple et linéaire. À l’aube du 21e siècle, avec une vingtaine d’hominidés fossiles répertoriés, notre arbre se révèle plus complexe. Il prend la forme d’un buisson où plusieurs espèces d’hominidés coexistent à différentes époques.
Mais notre espèce est la seule qui ait échappé à l’extinction. On peut se demander pourquoi?
« D’après la théorie de Darwin, on a réussi à survivre jusqu’à l’âge de la reproduction et on s’est reproduit davantage que les autres espèces. À tel point qu’on s’est répandu dans les territoires qui étaient occupés par les autres espèces. À ce moment-là, c’est encore nous qui avons eu le haut par rapport aux autres espèces d’hominidés. Donc les espèces humaines n’ont pas été égales ou équivalentes dans la lutte pour la survie puisque certaines sont disparues », explique l’anthropologue Norman Clermont, de l’Université de Montréal.
Bipédie, accroissement du cerveau, conquête du feu, langage. Laquelle de toutes ces particularités nous démarque le mieux des grands singes?
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| Un premier pas vers le séquençage du génome de l'homme de Néandertal |
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L'ADN fossilisé, retrouvé sur un fémur datant d'environ 38.000 ans pourrait aboutir à l'identification du premier génome du plus proche parent de l'homme moderne : l'homme de Néandertal. En effet, cet ossement, qui a pu être conservé à l'abri de toute contamination dans un musée de Zagreb, en Croatie, a permis au chercheur de glaner de précieuses informations génétiques qui pourraient nous apprendre plus sur nos origines.
En 2004, Edward Rubin, Directeur du département de génétique au "Lawrence Berkeley National Laboratory" a contacté le paléogénéticien Svante Pääbo du "Max Planck Institute" de Leipzig en Allemagne. Ils ont décidé, alors de mettre en commun les échantillons d'ADN afin de mener deux études en parallèle.
Les techniques utilisées pour amplifier l'ADN ont été différentes selon les laboratoires. Rubin et son équipe ont choisi d'utiliser un modèle bactérien pour amplifier l'ADN fossile. Le groupe de Pääbo a décidé de fixer les fragments d'ADN sur de petites billes et d'amplifier chaque fragment par la suite. Par ailleurs, les deux groupes ont utilisé la même méthode de séquençage, "le pyrosequencing", pour décrypter le contenu génétique. |
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A partir de ces deux techniques, Rubin et Pääbo ont pu identifier respectivement 65.000 et un million de bases qu'ils ont ensuite analysé. Comme pressenti, le génome de l'homme de Néandertal ressemble très fortement au génome humain (99,5% d'homologie contre 99% pour le chimpanzé). Les scientifiques ont également tenté de calculer la date de la divergence entre les races de l'homme moderne et l'homme de Néandertal. Pääbo estime que cet événement a eu lieu, il y a 516.000 ans (465.000- 569.000). L'amplitude calculée par le groupe de Rubin est beaucoup plus large, (du fait d'un séquençage plus court), entre 468.000 et 1.105.000 ans. Cependant, les chercheurs estiment que leurs données sont significatives. Ces valeurs, de l'ordre de 500.000 ans, sont à mettre en parallèle avec les 5 à 6 millions d'années mesurées pour la différentiation de la lignée Homme-Chimpanzé (ancêtre vivant le plus proche de l'Homme).
La question de l'héritage de l'homme de Néandertal s'est posée aux scientifiques. Que s'est-il passé lorsque les hommes modernes ont migré vers l'Europe et ont rencontré l'homme de Néandertal, il y a 30.000 à 40.000 ans ? Rubin et Pääbo n'ont pas trouvé de preuve de ces croisements mais ne les excluent pas.
Bruce Lahn, généticien de l'Université de Chicago a publié un article dans PNAS dans lequel il a analysé les origines du gène microcéphaline suspecté d'être impliqué dans le développement du cerveau. Les variants de ce gène sont présents depuis 37.000 ans et se sont largement répandus dans le monde (70% de la population). Apparemment, un type, l'haplogroupe D, a été favorisé par sélection naturelle. Dans cet article, ce gène a été analysé chez 89 personnes des quatre coins du monde. La diversité de ce gène est telle que les chercheurs estiment que ces variants ont été crées depuis un million d'années alors que ce gène est apparu il y a seulement 37.000 ans dans le génome de l'homme moderne. Ces données contradictoires nécessitent donc d'être éclaircies.Ces travaux publiés à la fois dans Nature et Science restent cependant assez préliminaires puisque uniquement 1 million de bases ont été séquencées sur les 3,2 milliards que compte le génome de l'homme de Néandertal. Pääbo espère tout de même pouvoir publier une séquence quasi complète d'ici deux à trois ans. Ces données devraient permettre d'identifier ainsi que dater l'acquisition des gènes spécifiques qui ont abouti aux caractéristiques de l'homme moderne.
Source:be
Néandertal et l'homme moderne n'ont décidément pas fait affaire ou alors de toutes petites affaires. Ces deux espèces très proches ont cohabité durant quelques milliers d'années avant que la première ne s'éteigne il y a environ 28 000 ans pour des raisons toujours mystérieuses. Mais les études génétiques se succèdent et vont toutes dans le même sens. En cette fin de semaine, une équipe publie à la fois dans Science et Nature les premiers éléments du séquençage du génome de Néandertal. Ils indiquent que les deux espèces ont divergé entre 500 000 ans et 370 000 ans et qu'il ne reste pas beaucoup de Néandertal en nous.
Fossile croate. Svante Pääbo, de l'Institut Max-Plank de Leipzig et ses collègues ont analysé un million de paires de bases d'ADN d'un fossile croate daté de 38 000 ans.
Jusqu'ici, les études génétiques sur Néandertal étaient réalisées essentiellement à partir de l'ADN mitochondrial : cet ADN présent dans les mitochondries des cellules, abondant dans les ossements, se transmet uniquement par la mère et permet donc de construire les arbres phylogénétiques. En revanche, il n'a rien à voir dans le codage des caractères. C'est le rôle de l'ADN nucléaire, celui que l'on trouve dans le noyau des cellules, mais à petite dose : un seul exemplaire dans chaque noyau de chaque cellule. Il est donc plus rare et plus compliqué à étudier, mais plus intéressant.
L'Institut Max-Planck de Leipzig a obtenu des financements importants pour étudier cet ADN nucléaire dans des os fossiles ce qui nécessite des machines très coûteuses et de nombreux techniciens. « Ce qu'on a trouvé dans l'ADN nucléaire nous a confirmé ce que l'on savait et Svante Pääbo espère d'ici à deux ou trois ans décrypter jusqu'à 80 % du génome de Néandertal. C'est extraordinaire, s'exclame Jean-Jacques Hublin, directeur du département d'évolution humaine à l'Institut Max-Planck de Leipzig. Quand j'étais étudiant, on n'y rêvait même pas. Le plus important à mon sens est que l'on va apprendre des choses sur le génome humain. Jusqu'ici, pour interpréter l'ADN de l'homme, nous le comparions avec celui du chimpanzé. Or la séparation entre ces deux espèces remonte à cinq ou six millions d'années, sans doute beaucoup plus. Ainsi, on ne pouvait déterminer quand sont apparus certains gènes particuliers impliqués dans le fonctionnement du cerveau : on avait le choix entre 5 millions d'années ou 500 000 ans. Nous allons peut-être découvrir si certains gènes modernes sont apparus avant ou après Néandertal. »
D'un autre côté, ce genre d'études fournit des données démographiques : il permet d'évaluer un nombre d'individus minimum «originels». Ainsi, on sait que les 6,5 milliards d'habitants d'aujourd'hui descendent d'un groupe de 15 000 «hommes reproducteurs» sortis d'Afrique. Svante Pääbo et ses collègues ont pu calculer que la population des ancêtres communs entre Néandertal et l'homme moderne se situe en dessous de 12 000 individus.
Scepticisme. Enfin, le sujet des mélanges, des possibles hybridations, plus anecdotique pour les chercheurs, passionne le public. Va-t-on identifier dans le génome de Néandertal des gènes qui ont une prévalence chez les Européens modernes et qu'on ne trouverait pas ailleurs ? Jean Jacques Hublin est sceptique : « Aujourd'hui, la plupart des chercheurs sont d'accord, la population d'hommes modernes a remplacé les Néandertaliens et la question est de savoir si c'est à 99 % ou à 95 %. On sait qu'il y a partout des hybridations entre espèces proches, donc il y a sûrement eu des mélanges à un moment entre ces deux espèces d'hommes mais le phénomène est sans importance sur le plan biologique. Aujourd'hui, il y a un politiquement correct qui veut que l'on soit gentil avec Néandertal. Et ce n'est pas bien de dire que l'homme moderne l'a éliminé .»
Source:liberation
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