Vivre dans l’impossible , livre ebook

432

pages

Français

Ebooks

2024

Écrit par
Luciano Paolozzi

Publié par
EDP Sciences

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EDP Sciences

Date de parution

11 janvier 2024

EAN13

9782759830725

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

2 Mo

Vivre dans l’impossible est un voyage virtuel à travers les confins de la biosphère, à la découverte d’environnements où la vie semblerait a priori exclue en raison de conditions prohibitives pour la grande majorité des plantes et des animaux, et pour nous-mêmes, tels déserts, lacs salés, glaciers, intérieurs de roches, profondeurs terrestres, ou abysses océaniques, dont l’apparence désertique est en fait trompeuse. En effet, des organismes vivants, en particulier des micro-organismes, sont présents dans une variété étonnante de ces environnements. Leur existence soulève la question des limites entre viabilité et non-viabilité de ces lieux «extrêmes» de notre planète, et apporte des éléments de réflexion nouveaux à la question récurrente de l’existence et de la nature d’éventuels êtres vivants dans d’autres lieux de l’Univers. Ceci pose la question de la notion d’« être vivant », développée en début et fin de notre voyage. Ce livre, une introduction à la problématique de la recherche de vie dans l’Univers, n’étant pas destiné à des spécialistes, propose un minimum de données de base en biologie et en astronomie.

Prologue......................................................................................9

Avant-propos................................................................................19

Abréviations et sigles utilisés dans l’ouvrage...................................... 21

1. Qu’est-ce qu’un organisme vivant ?......................................... 25

Unité, unicité et lois régissant le mondevivant........................... 26

La cellule vivante : un mille-milliardième de tête d’épingle........... 31

Unicellularité et pluricellularité, deux modèlesd’organisme........... 37

La classification du vivant........................................................ 38

Un aperçu du monde microbien................................................. 43

Les molécules prébiotiques et l’origine de la vie.......................... 49

Qu’est-ce que la vie?............................................................... 51

2. Au sein du Système solaire : laTerre....................................... 55

LeSoleil.................................................................................57

Le Système solaire : les corps en orbite autour duSoleil............... 61

Structure de la Terre : encore beaucoup à découvrir..................... 76

L’espace interstellaire(EI)........................................................ 92

Moyens d’étude et acquis de connaissances :

des histoiresparallèles............................................................. 95

3. Labiosphère..........................................................................101

Caractéristiquesgénérales......................................................... 102

Les environnements continentaux immédiats : les sols................. 106

Les environnementsaquatiques................................................. 115

La zone gazeuse : la basseatmosphère....................................... 125

Les environnementsextrêmes.................................................... 126

4. L’énergie du vivant et la production de matièreorganique........ 129

Les besoins du vivant.............................................................. 130

Les voies de synthèse de la production primaire :

les groupestrophiques............................................................. 144

Comment les organismes vivants se construisent......................... 149

Qui mange qui, qui est mangé à son tour ?

Chaînes et réseauxtrophiques................................................... 153

Cycles biogéochimiques et conservation de la matière.................. 156

Des systèmes nutritifs basés sur des interactions – lasymbiose ..... 159

5. Les sols des zones tempérées, habitats d’une vie intense......... 169

Un écosystème complexe, riche et dynamique............................. 170

Système racinaire des végétaux et rhizosphère............................ 175

La faune du sol : une extraordinaire biodiversitécachée............... 177

Le microbiote dusol................................................................ 180

6. À la découverte des fondsmarins............................................ 187

Les débuts de l’explorationsous-marine...................................... 189

Voyages vers l’obscurité des abysses.......................................... 193

Les paysages abyssaux............................................................. 197

La vie malgrétout................................................................... 202

7. Vivre dans lesabysses............................................................ 211

Les fonds marins : des pseudo-déserts oasis de vie...................... 211

La maîtrise de lapression......................................................... 222

Réponses à l’oligotrophie : chimio-lithoautotrophie etsymbiose .... 228

La gestion de l’obscurité − les jeux avec la lumière...................... 237

8. Les profondeurs terrestres...................................................... 243

Les environnements hypogés en tant quebiotopes....................... 245

Des aquifèreshabités............................................................... 247

Les grottes et leursécosystèmes................................................ 249

Vers le centre de la Terre : une biocénose profonde..................... 254

Et sous le plancher des océans, encore de la vie!........................ 259

9. Là où le sel tue : les biotopes hypersalins............................... 263

Le sel dans lesécosystèmes...................................................... 264

Les sels, tellement nécessaires et si dangereux pour lavie............ 268

Les mécanismes physiologiques de l’adaptation à lasalinité.......... 270

Les sites hypersalins : paysages ethabitabilité............................ 276

La mer Morte, un laboratoire naturel pour étudier deshalophiles... 286

10. Les déserts, là où tout semble non-vie.................................... 295

Aridité et sable, compagnons des déserts................................... 296

Adaptation des organismes à la sécheresse................................. 300

Quelques désertsemblématiques................................................ 304

L’Atacama, là où la pluie est plus querare.................................. 310

Le Sahara, le plus grand des désertschauds................................ 316

11. La vie en dessous de zérodegré.............................................. 329

L’eau gelée, caractéristique principale des écosystèmespolaires..... 330

Les régionscircumpolaires........................................................ 337

La vie dans les régionspolaires................................................. 342

Adaptation des organismes aux basses températures et à laglace... 350

Le lac Vostok : la vie sous 4 km deglace.................................... 354

Isolées depuis 2800 ans, des bactéries sous la glace pérenne

du lacVida.............................................................................356

Encore vivants presque au zéro absolu, les tardigrades................. 358

Le quotidien d’un explorateur en région polaire – Groenland,1950 360

12.La vie aux « portes des enfers »

Environnements volcaniques et hydrothermaux........................ 363

Les environnements volcaniquescontinentaux............................. 365

Les multiples facettes du volcanisme dans l’histoire de laTerre ..... 377

Les Champs Phlégréens............................................................ 385

Le parc naturel de Yellowstone : sources thermales et lacssubalpins 388

13. Sommes-nous seuls dans l’univers ?

Voyage à la recherche de « vie»............................................. 393

L’extrêmophilie, une porte d’entrée vers cette quête ?.................. 395

Des hypothèses sur la nature de la vie possible dansl’univers ....... 397

Conditions nécessaires au développement de la vie...................... 403

Seuls dans le Système solaire ?................................................. 406

Et au-delà du Système solaire?................................................. 416

Épilogue......................................................................................423

Sites Internet en relation avec les thématiques de l’ouvrage................. 427

Remerciements..............................................................................429

Voir

Publié par

EDP Sciences

Date de parution

11 janvier 2024

EAN13

9782759830725

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

2 Mo

9 782759 830718

SPOT SCIENCES

Luciano Paolozzi Avec la participation de Françoise Joset

Vivre dans l’impossible La vie dans les conditions extrêmes

SPOT S C IE N C E S

Luciano Paolozzi

Vivre dans l’impossible est un voyage virtuel à travers les confins de la biosphère, à la découverte d’environnements où la vie sembleraita priori exclue en raison de conditions prohibitives pour la grande majorité des plantes et des animaux, et pour nous-mêmes, tels déserts, lacs salés, glaciers, intérieurs de roches, profondeurs terrestres, ou abysses océaniques, dont l’apparence désertique est en fait trompeuse. En effet, des organismes vivants, en particulier des micro-organismes, sont présents dans une variété étonnante de ces environnements. Leur existence soulève la question des limites entre viabilité et non-viabilité de ces lieux « extrêmes » de notre planète, et apporte des éléments de réflexion nouveaux à la question récurrente de l’existence et de la nature d’éventuels êtres vivants dans d’autres lieux de l’Univers. Ceci pose la question de la notion d’« être vivant », développée en début et fin de notre voyage.

Ce livre, une introduction à la problématique de la recherche de vie dans l’Univers, n’étant pas destiné à des spécialistes, propose un minimum de données de base en biologie et en astronomie.

Luciano Paolozzi a enseigné la microbiologie générale et la génétique microbienne à l’Université Tor Vergata de Rome. Formé à l’Université de Paris, Faculté des Sciences d’Orsay, son activité de recherche en génétique et biologie moléculaire dans le domaine des micro-organismes s’est déroulée à l’Institut Pasteur de Paris et au Centro Nazionale delle Ricerche, puis principalement à l’Université de Rome. Outre ses publications scientifiques dans ISBN : des revues spécialisées, il est l’auteur d’ouvrages 978-2-7598-3071-8 didactiques (y compris en français) et de vulgarisation scientifique.

9782759830718

www.edpsciences.org

Vivre dans l’impossible

Vivre dans l’impossible La vie dans les conditions extrêmes

LUCIANO PAOLOZZI

Avec la participation de Françoise Joset

17, avenue du HOggaR – P.A. de COuRtabœuf BP 112, 91944 Les Ulis Cedex A

SPOT Sciences

COllectiOn destinée à un laRge public qui invite le lecteuR à décOuvRiR à tRaveRs des essais

tOute une palette des sciences : histOiRe, ORigines, décOuveRtes, théORies, jeux…

Dans la collection

« L’OdORat des animaux – PeRfORmances et adaptatiOns », G. BRand,

978-2-7598-2793-0 (2023)

« La plus gRande énigme de l’astROnOmie – De NewtOn et Einstein à l’éneRgie

et matièRe nOiRes », A. MaedeR, 978-2-7598-2921-7 (2023)

« L’UniveRs millefeuille – Le cOsmOs, la biOsphèRe et la sOciété s’autO-ORganisent »,

M. Galiana-MingOt, 978-2-7598-2749-7 (2022)

« Les “deux nOuvelles sciences” de Galilée » – Une lectuRe mOdeRne, A. De Angelis,

978-2-7598-2667-4 (2022)

« La vie ailleuRs : espéRances et déceptiOns », J. Lequeux et T. EncRenaz,

978-2-7598-2641-4 (2022)

« GRandes cOntROveRses en astROphysique », S. COllin-Zahn, 978-2-7598-2613-1 (2021)

« Sexualité, génétique et évOlutiOn des bactéRies », J.-P. GRatia,

978-2-7598-2538-7 (2021)

« La pensée en physique – DiveRsité et unité », J.-P. PéRez, 978-2-7598-2481-6 (2021)

« L’histOiRe du ceRveau – VOyage à tRaveRs le temps et les espèces », Y. GahéRy,

978-2-7598-2479-3 (2021)

« Les clés secRètes de l’UniveRs – ÉmeRgence de l’UniveRs, de la vie et de l’HOmme »,

M. Galiana-MingOt, 978-2-7598-2534-9 (2021)

COmpOsitiOn et mise en pages : FlexedO

COuveRtuRe : COnceptiOn gRaphique de B. DefRetin, Lisieux

ImpRimé en FRance ISBN (papieR) : 978-2-7598-3071-8 ISBN (ebOOk) : 978-2-7598-3072-5

TOus dROits de tRaductiOn, d’adaptatiOn et de RepROductiOn paR tOus pROcédés, RéseRvés pOuR tOus pays. La lOi du 11 maRs 1957 n’autORisant, aux teRmes des alinéas 2 et 3 de l’aRticle 41, d’une paRt, que les « cOpies Ou RepROductiOns stRictement RéseRvées à l’usage pRivé du cOpiste et nOn destinées à une utilisatiOn cOllective », et d’autRe paRt, que les analyses et les cOuRtes citatiOns dans un but d’exemple et d’illustRatiOn, « tOute RepRésentatiOn intégRale, Ou paRtielle, faite sans eR le cOnsentement de l’auteuR Ou de ses ayants dROit Ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’aRticle 40). Cette RepRésentatiOn Ou RepROductiOn, paR quelque pROcédé que ce sOit, cOnstitueRait dOnc une cOntRefaçOn sanctiOnnée paR les aRticles 425 et suivants du cOde pénal. © EDP Sciences, 2024

SOMMAIRE

Prologue...................................................................................... Avant-propos................................................................................ Abréviations et sigles utilisés dans l’ouvrage......................................

1.Qu’est-ce qu’un organisme vivant ?......................................... Unité, unicité et lois régissant le monde vivant........................... La cellule vivante : un mille-milliardième de tête d’épingle ........... Unicellularité et pluricellularité, deux modèles d’organisme ........... La classication du vivant........................................................ Un aperçu du monde microbien ................................................. Les molécules prébiotiques et l’origine de la vie .......................... Qu’est-ce que la vie ?............................................................... 2.Au sein du Système solaire : la Terre....................................... Le Soleil................................................................................. Le Système solaire : les corps en orbite autour du Soleil ............... Structure de la Terre : encore beaucoup à découvrir ..................... L’espace interstellaire (EI) ........................................................ Moyens d’étude et acquis de connaissances : des histoires parallèles............................................................. 3.La biosphère.......................................................................... Caractéristiques générales......................................................... Les environnements continentaux immédiats : les sols ................. Les environnements aquatiques ................................................. La zone gazeuse : la basse atmosphère....................................... Les environnements extrêmes.................................................... 4.L’énergie du vivant et la production de matière organique........ Les besoins du vivant .............................................................. Les voies de synthèse de la production primaire : les groupes trophiques ............................................................. Comment les organismes vivants se construisent ......................... Qui mange qui, qui est mangé à son tour ? Chaînes et réseaux trophiques ................................................... Cycles biogéochimiques et conservation de la matière .................. Des systèmes nutritifs basés sur des interactions – la symbiose ..... 5.Les sols des zones tempérées, habitats d’une vie intense......... Un écosystème complexe, riche et dynamique ............................. Système racinaire des végétaux et rhizosphère ............................

9 19 21

25 26 31 37 38 43 49 51 55 57 61 76 92

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153 156 159 169 170 175

SOMMAIRE

La faune du sol : une extraordinaire biodiversité cachée ............... Le microbiote du sol ................................................................ 6.À la découverte des fonds marins............................................Les débuts de l’exploration sous-marine...................................... Voyages vers l’obscurité des abysses .......................................... Les paysages abyssaux ............................................................. La vie malgré tout ................................................................... 7.Vivre dans les abysses............................................................ Les fonds marins : des pseudo-déserts oasis de vie ...................... La maîtrise de la pression......................................................... Réponses à l’oligotrophie : chimio-lithoautotrophie et symbiose .... La gestion de l’obscurité − les jeux avec la lumière...................... 8.Les profondeurs terrestres...................................................... Les environnements hypogés en tant que biotopes....................... Des aquifères habités ............................................................... Les grottes et leurs écosystèmes................................................ Vers le centre de la Terre : une biocénose profonde ..................... Et sous le plancher des océans, encore de la vie !........................ 9.Là où le sel tue : les biotopes hypersalins............................... Le sel dans les écosystèmes ...................................................... Les sels, tellement nécessaires et si dangereux pour la vie............ Les mécanismes physiologiques de l’adaptation à la salinité.......... Les sites hypersalins : paysages et habitabilité............................ La mer Morte, un laboratoire naturel pour étudier des halophiles ... 10. Les déserts, là où tout semble non-vie.................................... Aridité et sable, compagnons des déserts ................................... Adaptation des organismes à la sécheresse ................................. Quelques déserts emblématiques................................................ L’Atacama, là où la pluie est plus que rare .................................. Le Sahara, le plus grand des déserts chauds ................................ 11. La vie en dessous de zéro degré..............................................L’eau gelée, caractéristique principale des écosystèmes polaires..... Les régions circumpolaires ........................................................ La vie dans les régions polaires ................................................. Adaptation des organismes aux basses températures et à la glace... Le lac Vostok : la vie sous 4 km de glace.................................... Isolées depuis 2 800 ans, des bactéries sous la glace pérenne du lac Vida ............................................................................. Encore vivants presque au zéro absolu, les tardigrades ................. Le quotidien d’un explorateur en région polaire – Groenland, 195012. La vie aux « portes des enfers » Environnements volcaniques et hydrothermaux........................ Les environnements volcaniques continentaux............................. Les multiples facettes du volcanisme dans l’histoire de la Terre ..... Les Champs Phlégréens ............................................................ Le parc naturel de Yellowstone : sources thermales et lacs subalpins

VIVrE DANS L’IMPoSSIBLE

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SOMMAIRE

13. Sommes-nous seuls dans l’univers ? Voyage à la recherche de « vie »............................................. L’extrêmophilie, une porte d’entrée vers cette quête ? .................. Des hypothèses sur la nature de la vie possible dans l’univers ....... Conditions nécessaires au développement de la vie ...................... Seuls dans le Système solaire ? ................................................. Et au-delà du Système solaire ? .................................................

Épilogue...................................................................................... Sites Internet en relation avec les thématiques de l’ouvrage................. Remerciements..............................................................................

393 395 397 403 406 416

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