La théorie de la synthèse abiotique: de quoi s'agit-il et à quelles questions tente-t-elle de répondre

Comprendre l'origine de la vie est, pour l'être humain, l'un des enjeux les plus complexes et mystiques qui puisse être proposé. Comment la cellule, l'unité de base des êtres vivants, est-elle née de composés non vivants? Quelle est la raison sous-jacente qui a conduit à l'apparition des êtres vivants à partir des éléments qui les composent ?

Le simple concept de « non-vie » est extrêmement complexe à comprendre car, sur une planète comptant plus de 8,7 millions d'espèces estimées (la plupart sans découvrir), le simple fait de concevoir le manque de matière organique sensible à un moment donné de l'histoire de la Terre est, sans aucun doute, un défi même pour le meilleur des humains. scientifiques.

Ici, nous allons explorer un sujet qui va au-delà de l'existence même de l'être humain, puisque nous essayons de élucider les hypothèses et hypothèses qui ont tenté d'expliquer l'origine de la vie dans notre planète. C'est la portée de l'abiogenèse et la théorie de la synthèse abiotique, où il s'agit d'expliquer l'existence de l'être à partir de rien.

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Quelle est la théorie de la synthèse abiotique ?

L'abiogenèse fait référence à la processus naturel d'émergence de la vie à partir de sa non-existence, c'est-à-dire basé sur la matière inerte, composés organiques simples. La communauté scientifique estime que l'origine de la vie remonte à une période comprise entre 4 410 millions d'années, lorsque la vapeur d'eau a commencé à se condenser régulièrement sur Terre, et il y a 3 770 millions d'années, moments où les premiers signes de vie.

La théorie « classique » de l'origine de la vie comporte des inconvénients logistiques insurmontables, qui ont fait l'objet d'articles de revue scientifique. dans de multiples cas. Pour comprendre la complexité lors de l'élucidation de ce processus, nous en présentons certains:

• Ces postulats occultent le concept même de « vie ». Il n'y a pas de conclusion réductible concernant l'auto-synthèse des formes vivantes dans l'espace-temps.
• La production des premiers êtres vivants se situe dans les mers primitives, dont les conditions étaient trop agressives pour que tout type de vie puisse prospérer.
• Elle établit que les protobiontes ont "reçu" la vie par le simple fait d'acquérir une structure moléculaire complexe.
• Pour que quelque chose soit vivant, il faut de l'ADN, un fait presque inconcevable dans un environnement climatiquement aussi rude que les mers primitives.
• Quel était le premier; l'œuf ou la poule? Autrement dit, comment les premiers êtres vivants se sont-ils reproduits si nous supposons qu'ils n'avaient ni ADN ni ARN ?

Il est temps de faire un peu de métaphysique, car le troisième point de cette liste attire particulièrement notre attention. Même sans commander toutes les substances nécessaires pour donner naissance au type de cellule le plus simple de tous, nous avons réussi à obtenir une structure qui vit la vie, raison pour laquelle "l'être" doit constituer quelque chose de plus que la somme de toutes ses parties, n'est-ce pas ?

Synthèse abiotique à partir de molécules organiques: l'expérience de Miller

La théorie de la synthèse abiotique ne pourrait se concevoir aujourd'hui sans l'expérience de Miller, qui fut réalisée en 1953 par Stanley Miller et Harold Clayton Urey (biologiste et chimiste) à l'Université de Chicago. Tenter d'expliquer l'origine de la vie dans un environnement de laboratoire, ces experts avaient besoin d'une série de récipients et de tubes en verre reliés entre eux en circuit fermé.

De manière générale, on peut résumer l'expérience dans les concepts suivants: un mélange d'eau, de méthane, d'ammoniac, de dioxyde de carbone, d'azote et de l'hydrogène (les composés éventuellement présents au moment de l'origine de la vie) et celui-ci a été soumis à des décharges électriques de 60 000 volts à très grand.

De ces éléments, de l'énergie fournie au système et des tubes de verre interconnectés diverses molécules organiques ont été obtenues, dont le glucose et certains acides aminés. Ces composés sont indispensables à la synthèse des protéines par les cellules, c'est-à-dire à la base de leur croissance et de leur développement.

Après cette expérience incroyable, diverses variantes de la procédure ont été réalisées en laboratoire. Grâce à des essais par essais et erreurs, les étapes suivantes ont été franchies :

• Ils ont réussi à former, à partir de composés inorganiques, 17 des 20 acides aminés qui composent les protéines.
• Toutes les bases puriques et pyrimidiques ont été synthétisées qui permettent la création de nucléotides, qui s'associent pour former de l'ADN et de l'ARN dans la cellule.
• Une étude prétend avoir créé des nucléotides à partir de bases pyrimidiques, bien que ce processus soit beaucoup plus difficile à réaliser.
• 9 des 11 intermédiaires du cycle de Krebs ont été créés.

Malgré toutes ces avancées, expliquer la formation de la matière organique à partir de l'inorganique reste un casse-tête. Par exemple, on théorise qu'au moment de l'origine de la vie, la concentration de méthane et d'ammoniac dans l'ambiance n'était pas élevée, c'est pourquoi l'expérience que nous vous avons exposée perd un peu de force. De plus, expliquer l'origine des molécules organiques est la première étape pour comprendre l'émergence des vie, mais comme nous l'avons vu, une association de molécules nécessite quelque chose de "spécial" pour être conçue comme vie.

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Origine de l'hypothèse de la vie

Pour une hypothèse de réponse à l'origine de la vie, elle doit résoudre les doutes suivants :

• Comment les molécules essentielles qui définissent la vie, c'est-à-dire les acides aminés et les nucléotides, ont été créées (l'expérience décrite précédemment peut donner une réponse partielle).
• Comment ces composés ont été associés pour donner naissance à des macromolécules, c'est-à-dire de l'ADN, de l'ARN et des protéines (processus d'explication beaucoup plus difficile).
• Comment ces macromolécules ont-elles pu s'auto-reproduire (pas de réponse).
• Comment ces macromolécules ont été délimitées dans des formes autonomes séparées de l'environnement, c'est-à-dire de la cellule.

L'expérience de Miller et ses variantes couvrent peut-être, dans une certaine mesure, les deux premières questions. Même ainsi, expliquer le reste des inconnues est une tâche ardue. En 2016, une étude de la revue Nature est parvenue à aller plus loin par rapport à cette problématique: étudié la physique des petites "gouttelettes actives", formées par la ségrégation de molécules dans des mélanges complexes résultant de changements de phase. En d'autres termes, il s'agissait de gouttelettes chimiquement actives qui recyclaient les composants chimiques dans et hors du liquide environnant.

Ce qui est fascinant dans cette étude, c'est que les praticiens ont découvert que ces gouttelettes avaient tendance à atteindre la taille d'une cellule et, dans une certaine mesure, à se diviser par des processus similaires. Cela pourrait supposer un modèle clair pour la "protocellule prébiotique", c'est-à-dire l'existence d'entités compartimentées dans lesquelles des processus chimiques se produisent malgré le fait qu'elles n'étaient pas vivantes en soi. Bien sûr, nous avançons dans des domaines difficiles à appréhender, mais l'idée générale est la suivant: des progrès scientifiques sont en cours pour tenter de répondre aux questions postulats.

Autres hypothèses

L'abiogenèse sur Terre, ou ce qui revient au même, la théorie de la synthèse abiotique (création de la vie à partir de la matière organique) Ce ne sont pas les seules hypothèses envisagées pour expliquer la vie sur notre planète. L'exemple clair en est le panspermie, un tout autre courant qui tente d'expliquer l'arrivée des premiers micro-organismes sur Terre à travers des corps exogènes, c'est-à-dire des météorites.

De nombreuses découvertes ont été faites à ce sujet, depuis certaines colonies bactériennes ont montré une résistance aux conditions spatiales, le départ d'orbite d'une planète et l'entrée subséquente. Pour autant, il n'a pas été possible de vérifier la survie aux 3 stades en même temps et, encore une fois, nous avons affaire à des conditions de laboratoire.

Des hypothèses comme la panspermie posent également problème en elles-mêmes, puisqu'elles tentent d'expliquer comment la vie est venue sur terre, mais pas son origine réelle. Pour cette raison, le fait qu'une association de molécules organiques ait donné naissance à la vie reste, à ce jour, une véritable inconnue.

résumé

Comme nous avons pu le constater, depuis l'expérience de Miller, d'énormes progrès ont été réalisés en matière de théorie de la synthèse abiotique: de la synthèse de presque tous les acides aminés jusqu'au nucléotide, ils sont presque parvenus à créer "tous" les éléments nécessaires à partir de la matière inorganique pour qu'une cellule se mette en Mars.

Malheureusement, la question demeure: comment ces molécules se sont-elles associées pour donner naissance à la cellule? Des recherches telles que celle précédemment décrite et publiée dans la revue Nature tentent de répondre à cette question, à travers la étude de "proto-cellules" non vivantes composées de molécules organiques qui réagissent avec l'environnement de manière similaire à une entité téléphone portable. Certes, le chemin est encore long et la question de l'origine de la vie reste d'actualité.

Références bibliographiques:

• Abiogenèse, L'origine de la vie sur Terre, Nasif Nahle Sabag, Bibliothèque Omegalfa.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Synthèse abiotique d'acides aminés dans les recoins de la lithosphère océanique. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). La croissance et la division des gouttelettes actives fournissent un modèle pour les protocellules. Physique de la nature, 13(4), 408-413.