L'Arbre du Vivant est vertigineux, le temps : 3,8 milliards d'années est le moteur qui explique tout. L'étude la plus citée, publiée dans PLoS Biology, propose le chiffre de 8,7 millions d'espèces présentes sur Terre, dont 6,5 millions terrestres et 2,2 millions aquatiques.
Imaginez une population qui se scinde en deux groupes isolés géographiquement. Au bout d'un million d'années, les mutations accumulées les rendent suffisamment différents pour ne plus pouvoir se reproduire ensemble : deux espèces sont nées là où il n'y en avait qu'une. Chacune de ces deux espèces peut à son tour se scinder, et ainsi de suite.
En analysant les archives fossiles, les chercheurs estiment que la durée de vie moyenne d'une espèce animale est de l'ordre de 1 à 10 millions d'années avant qu'elle ne s'éteigne ou se transforme. Pour les eucaryotes complexes, le chiffre le plus souvent cité est 2 millions d'années pour qu'une lignée se divise en deux espèces distinctes.
Si une lignée se divise en moyenne une fois tous les 2 millions d'années, sur 3,8 milliards d'années cela représente 1 900 divisions successives par lignée. En croissance arborescente, cela donne théoriquement environ \(10^{572}\), un nombre inimaginable qui demeure infiniment supérieur au nombre d'atomes dans l'Univers observable (estimé à environ \(10^{80}\)). Si une lignée se divise en moyenne une fois tous les 10 millions d'années, cela donne environ \(10^{114}\), un nombre qui reste proprement inimaginable.
Ce nombre inimaginable est une borne théorique dans un monde sans extinction, sans saturation écologique et où toutes les lignées bifurqueraient de manière régulière et simultanée tous les 1 à 10 millions d'années. Dans la réalité, des contraintes massives écrasent ce potentiel théorique du doublement pur avant même qu'il ne puisse s'exprimer.
Les contraintes forment en réalité un filtre en cascade : une lignée doit les surmonter toutes simultanément pour aboutir à une espèce stable et durable, ce qui explique pourquoi le nombre d'espèces réelles est très loin du potentiel théorique.
Les paléontologues estiment que le nombre total d'espèces fossilisables ayant existé depuis l'apparition des animaux complexes, il y a environ 540 millions d'années (début du Cambrien), se situe entre 5 et 50 milliards. Mais ce chiffre ne concerne que les organismes ayant laissé des traces dans les roches, soit moins de 1 % du vivant réel. En corrigeant ce biais, et en incluant l'ensemble du vivant depuis les origines microbiennes, le nombre total d'espèces ayant jamais existé sur Terre pourrait se situer entre \(10^{12}\) et \(10^{15}\), soit entre mille milliards et un million de milliards d'espèces disparues.
Les chiffres sont sans appel, sur 3,8 milliards d'années d'évolution, l'extinction est la règle, pas l'exception : plus de 99,9 % de toutes les espèces ayant jamais existé ont disparu. Dans l'histoire de la vie, c'est la survie qui est l'exception.
Toutes les espèces vivantes aujourd'hui réunies ne représentent qu'un milliardième, peut-être moins, de la diversité biologique totale que la Terre a produite depuis l'origine de la vie. La sélection naturelle est impitoyable : elle élimine sans état d'âme les lignées inadaptées, filtrant sans relâche les variations du vivant, ne laissant survivre que celles qui répondent aux exigences immédiates de leur environnement.
Grâce aux travaux de Carl Woese (1928-2012) et de ses collaborateurs à la fin des années 1970, nous savons que la vie se divise en trois grands domaines. Cette classification révolutionnaire s'appuie sur l'analyse de l'ARN ribosomal, une molécule présente chez tous les êtres vivants.
Les trois domaines qui forment les branches principales de l'arbre :
N.B. : Les archées sont génétiquement plus proches des eucaryotes que des bactéries. Les eucaryotes sont en réalité une branche issue du domaine des archées. L'être humain partage un ancêtre commun plus récent avec une archée thermophile des sources chaudes qu'avec une bactérie intestinale.
| Domaine | Lignée | Exemple d'organisme | Apparition estimée | Caractéristique clé |
|---|---|---|---|---|
| Bactéries | Protéobactéries | Escherichia coli | ~ 3,5 milliards d'années | Groupe très diversifié, inclut de nombreuses bactéries pathogènes et symbiotiques. |
| Bactéries | Cyanobactéries | Spirulina | ~ 2,4 milliards d'années | Seules bactéries capables de photosynthèse oxygénique (production d'oxygène). |
| Archées | Euryarchaeota | Methanobrevibacter | ~ 3,8 milliards d'années | Regroupe des méthanogènes (produisant du méthane) et des extrêmophiles. |
| Archées | Asgardarchaeota | Lokiarchaeum | ~ 2 milliards d'années | Archées découvertes récemment, génétiquement les plus proches des Eucaryotes. |
| Eucaryotes | Animaux (Métazoaires) | Homo sapiens | ~ 800 millions d'années | Organismes multicellulaires hétérotrophes (se nourrissent d'autres êtres). |
| Eucaryotes | Plantes (Viridiplantae) | Arabidopsis thaliana | ~ 1,5 milliard d'années | Organismes photosynthétiques à paroi cellulaire de cellulose. |
| Eucaryotes | Champignons (Fungi) | Saccharomyces cerevisiae | ~ 1 milliard d'années | Organismes osmotrophes (absorption) à paroi de chitine, proches des animaux. |
| Eucaryotes | Protistes | Amoeba proteus | ~ 1,8 milliard d'années | Groupe paraphylétique (fourre-tout) regroupant tous les eucaryotes non-animaux, non-plantes et non-champignons. |
N.B. : Les dates indiquées sont des estimations basées sur les horloges moléculaires et les fossiles. Les premiers signes de vie (procaryotes) apparaissent il y a environ 3,8 milliards d'années. L’âge de la Terre est estimé à environ 4,54 milliards d’années.
Vous, moi, le guépard, le champignon de Paris, le séquoia géant et la bactérie partagent un ancêtre commun : nous descendons tous de LUCA (Last Universal Common Ancestor), un organisme unicellulaire ayant vécu il y a environ 3,5 à 4 milliards d'années. LUCA n'est pas nécessairement un individu unique. LUCA correspond plutôt à une population d'organismes primitifs vivant probablement autour de sources hydrothermales et s'échangeant massivement des gènes directement entre individus, sans passer par la reproduction.
Dans la vulgarisation, on présente souvent LUCA comme UN organisme unique, un peu comme "l'Adam et Ève" du vivant. C'est pratique pour expliquer, mais inexact. LUCA représente probablement plusieurs organismes apparentés car une population permet plus de diversité génétique qu'un seul individu.
Mais, LUCA est lui-même le produit d'une très longue sélection. Avant que LUCA ne "gagne", il y a eu très probablement des milliards de milliards de tentatives d'émergence de la vie, des proto-cellules, des systèmes autoréplicatifs, des métabolismes primitifs apparus et disparus sans laisser de descendance. On appelle cela la période de chimie prébiotique darwinienne qui se serait déroulée dans une fenêtre d'environ 100 à 400 millions d'années, entre la fin du Grand Bombardement Tardif et l'apparition de LUCA.
L’Arbre du Vivant nous révèle une histoire à la fois grandiose et fragile : celle d’une vie apparue il y a des milliards d’années, façonnée par une succession infinie d’événements aléatoires, de catastrophes, et de sélections.
Notre existence est le fruit d’une contingence si singulière qu’elle ne saurait se reproduire. Elle nous rappelle que la vie, sous la forme que nous lui connaissons, est précieuse, rare, et unique. Plutôt que de chercher désespérément des jumeaux de l’humanité dans les étoiles, nous devrions nous émerveiller de notre propre présence et faire en sorte que cette exception ne devienne pas, par notre faute, une nouvelle extinction.
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