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Recyclage d'atomes

Depuis des milliards d’années, ce sont les mêmes atomes qui circulent dans l’univers. Les chaînes alimentaires de l’environnement terrestre ne sont qu’un aspect de ce recyclage cosmique.

Juste après le big-bang – la naissance de l’univers – se forment les noyaux atomiques les plus simples par la fusion de protons et de neutrons. Puis, suite à une première phase d’expansion, l’univers se refroidit suffisamment pour que les électrons soient attirés par les noyaux. L’espace devient transparent et la lumière peut circuler. Les atomes primitifs s’assemblent et donnent naissance à une première génération d’étoiles. En fin de vie, ces étoiles primitives explosent en supernovae, dispersant en de vastes nébuleuses les atomes qu’elles ont fabriqués.
Dans le vide interstellaire, certains atomes se réunissent, formant des molécules parmi lesquelles figurent celles qui seront fondamentales dans l’éclosion de la vie, tels le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane, l’ammoniac, les alcools, etc.
La découverte de ces composés dans l’espace laisse entrevoir la possibilité d’une vie qui se serait répandue en plusieurs points de l’univers. Enfin, sous l’action du souffle de l’explosion d’une autre supernova, la matière d’une nébuleuse se serait condensée pour donner naissance à une étoile de seconde génération : le soleil. A ce stade, tous les atomes qui nous constituent, nous et notre environnement – ceux de l’oxygène, du carbone, de l’azote, du phosphore, etc. – sont déjà là...

Dans la cellule

De l’infiniment grand à l’infiniment petit, plongeons maintenant au cœur de la cellule, véritable unité du vivant. C’est de l’association de plusieurs organismes rudimentaires (bactéries, etc.) que naîtront des êtres unicellulaires plus complexes, puis les organismes pluricellulaires. Ainsi, les cellules des plantes vertes renferment de minuscules grains verts : les chloroplastes, responsables de la photosynthèse. Ce sont les vestiges de bactéries. Et dans toutes les cellules, animales ou végétales, sont présentes des mitochondries, véritables centrales énergétiques dont le fonctionnement est calqué sur celui des bactéries.
La construction des organismes, leurs fonctions vitales, bref, ce qu’on appelle "la vie", se réduit à une succession de réactions chimiques contrôlées. Dans une banale réaction de combustion, l’oxygène et le glucose issu de la digestion donneront de l’énergie, ainsi que du gaz carbonique et de l’eau exportés par les globules rouges et rejetés au niveau des poumons. C’est la respiration. L’énergie dégagée sera stockée par l’organisme sous forme chimique, comme dans une pile, pour être utilisée au moment opportun : maintien de la température corporelle, contraction musculaire, digestion...
Il n’existe pas de différence fondamentale entre un organisme unicellulaire et une cellule prise isolément sur un organisme pluricellulaire, si ce n’est son degré de spécialisation : il y a des cellules nerveuses, des cellules cardiaques, des cellules endocriniennes, etc.

Oxygène

Les réactions d’oxydation à l’intérieur des cellules se passent parfois d’oxygène. Cette filière anaérobie (littéralement : "vie sans air"), avant de se cantonner à certaines bactéries du sol, a été la filière dominante des réactions chimiques intracellulaires dans un passé très lointain. En effet, la fabrication d’oxygène gazeux ne débute qu’il y a deux milliards d’années. Vers – 700 millions d’années, alors que sa concentration atteint 1 % de sa valeur actuelle, se développent les premiers organismes aérobies ("vivant dans l’air", ayant besoin d’oxygène pour vivre). Avec un taux d’oxygène dix fois inférieur à celui d’aujourd’hui, la vie conquiert le milieu terrestre, il y a 400 millions d’années. Depuis, et notamment avec le développement de grandes forêts depuis le Carbonifère, l’oxygène en est arrivé à constituer 21 % de notre atmosphère. Selon certains spécialistes, avec le déboisement des forêts primaires et la pollution des océans, nous aurions commencé à entamer ce capital.


Transferts d’atomes

De la cellule à la biosphère, la vie peut se résumer à des transferts d’atomes et d’énergie au travers de "chaînes alimentaires". Si l’un des maillons vient à manquer, l’ensemble s’effondre en cascade. C’est l’"effet domino". Privés de prédateurs, les consommateurs primaires s’attaqueront sans retenue à la biomasse primaire, ce qui est un facteur de déséquilibre grave. Le chevreuil, par exemple, tend à pulluler depuis la disparition du lynx et du loup de nos régions.

Les espèces spécialisées sont les plus vulnérables : si la canneberge – un arbrisseau voisin des airelles – disparaît des tourbières du pays de Bray, c’est un papillon unique nommé nacré de la canneberge qui sera effacé de la planète...