Les principales théories de l'abiogenèse

Leabiogenèse Il fait référence à la série de processus et d'étapes à l'origine des premières formes de vie sur Terre, à partir de blocs de monomères inertes qui, avec le temps, ont réussi à accroître leur complexité. À la lumière de cette théorie, la vie est née de molécules non vivantes, dans les conditions appropriées.

Il est probable qu’après l’abiogenèse, des systèmes de vie simples, l’évolution biologique produiront toutes les formes de vie complexes qui existent aujourd’hui.

Certains chercheurs pensent que les processus d'abiogenèse auraient dû se produire au moins une fois dans l'histoire de la Terre pour donner naissance à l'organisme hypothétique LUCA ou au dernier ancêtre commun universel (des abréviations en anglais).dernier ancêtre commun universel), il y a environ 4 milliards d'années.

Il est suggéré que LUCA ait un code génétique basé sur la molécule d'ADN qui, avec ses quatre bases regroupées en triplets, est codifiée pour les 20 types d'acides aminés qui composent les protéines. Les chercheurs essayant de comprendre l'origine de la vie étudient les processus d'abiogenèse qui ont donné naissance à LUCA.

La réponse à cette question a été largement remise en question et est souvent couverte par une brume de mystère et d'incertitude. Pour cette raison, des centaines de biologistes ont proposé une série de théories impliquant l'émergence d'une soupe primordiale à des explications liées à la xénobiologie et à l'astrobiologie.

Index

• 1 Qu'est ce que c'est?
• 2 L'origine de la vie: théories
  • 2.1 Théorie de la génération spontanée
  • 2.2 Réfutation de la génération spontanée
  • 2.3 Contributions de Pasteur
  • 2.4 Panspermie
  • 2.5 Théorie chimiosynthétique
  • 2.6 Expérience de Miller et Urey
  • 2.7 Formation de polymère
  • 2.8 Concilier les résultats de Miller et Pasteur
  • 2.9 Monde d'ARN
• 3 Conceptions actuelles de l'origine de la vie
• 4 termes biogenèse et abiogenèse
• 5 références

En quoi consiste?

La théorie de l'abiogenèse est basée sur un processus chimique par lequel des formes de vie plus simples ont émergé des précurseurs sans vie.

On suppose que le processus d'abiogenèse s'est déroulé de manière continue, contrairement à la vision de l'émergence lors d'un événement de chance. Ainsi, cette théorie suppose l'existence d'un continuum entre la matière non vivante et les premiers systèmes vivants.

De même, une série de scénarios variés est suggérée lorsque le début de la vie pourrait commencer à partir de molécules inorganiques. Généralement, ces environnements sont extrêmes et différents des conditions actuelles de la terre.

Ces conditions prébiotiques supposées sont généralement reproduites en laboratoire pour tenter de générer des molécules organiques, telles que la célèbre expérience Miller et Urey.

L'origine de la vie: théories

L'origine de la vie a été l'un des sujets les plus controversés par les scientifiques et les philosophes depuis l'époque d'Aristote. Selon cet important penseur, la matière en décomposition pourrait être transformée en animaux grâce à l'action spontanée de la nature.

L'abiogenèse à la lumière de la pensée aristotélicienne peut être résumée dans sa célèbre phrase omne vivum ex vivo,ce qui signifie "toute vie vient de la vie".

Ensuite, un nombre assez important de modèles, de théories et de spéculations ont tenté d'élucider les conditions et les processus qui ont conduit à l'origine de la vie.

Nous décrirons ci-dessous les théories les plus remarquables, tant du point de vue historique que scientifique, qui ont cherché à expliquer l’origine des premiers systèmes vivants:

Théorie de la génération spontanée

Au début du XVIIe siècle, il était postulé que des formes de vie pouvaient émerger d’éléments sans vie. La théorie de la génération spontanée a été largement acceptée par les penseurs de l'époque car elle avait l'appui de l'Église catholique. Ainsi, les êtres vivants pourraient germer à la fois leurs parents et la matière non vivante.

Parmi les exemples les plus célèbres utilisés pour étayer cette théorie, on trouve l’apparition de vers et d’autres insectes dans la chair décomposée, des grenouilles qui sont apparues à partir de la boue et des souris qui ont émergé des vêtements sales et de la transpiration.

En fait, il y avait des recettes qui promettaient la création d'animaux vivants. Par exemple, pour créer des souris à partir de matériaux non vivants, les grains de blé doivent être combinés avec des vêtements sales dans un environnement sombre et, au fil des jours, des rongeurs vivants apparaissent.

Les partisans de ce mélange ont fait valoir que la sueur humaine dans les vêtements et la fermentation du blé étaient les agents qui dirigeaient la formation de la vie.

Réfutation de la génération spontanée

Au dix-septième siècle ont commencé à remarquer des défauts et des lacunes dans les déclarations de la théorie de la génération spontanée. Ce n'est qu'en 1668 que le physicien italien Francesco Redi a conçu un plan expérimental adéquat pour le rejeter.

Dans ses expériences contrôlées, Redi a placé dans des conteneurs stériles des morceaux de viande coupés finement et enveloppés de mousseline.Ces pots étaient correctement recouverts de gaze, ainsi rien ne pouvait entrer en contact avec la viande. En outre, l'expérience a compté avec une autre série de bouteilles qui n'étaient pas couvertes.

Au fur et à mesure que les jours passaient, les vers n'étaient observés que dans les pots découverts, car les mouches pouvaient entrer et déposer librement les œufs. Dans le cas des pots recouverts, les oeufs ont été placés directement sur la gaze.

De même, le chercheur Lazzaro Spallanzani a développé une série d'expériences pour rejeter les prémisses de la génération spontanée. Pour cela, il a élaboré une série de bouillons qu'il a soumis à une ébullition prolongée pour détruire tout micro-organisme qui y vivra.

Cependant, les défenseurs de la génération spontanée ont affirmé que la quantité de chaleur à laquelle les bouillons étaient exposés était excessive et détruisait la "force vitale".

Contributions de Pasteur

Plus tard, en 1864, le biologiste et chimiste français Louis Pasteur entreprit de mettre fin aux postulats de la génération spontanée.

Pour atteindre cet objectif, Pasteur a produit des récipients en verre appelés « flacons » goosenecks, comme ils étaient longues, courbes aux extrémités, empêchant ainsi l'entrée d'un micro-organisme.

Dans ces conteneurs, Pasteur fait bouillir une série de bouillons qui restent stériles. Lorsque le cou de l'un d'entre eux s'est cassé, il est devenu contaminé et les microorganismes ont proliféré rapidement.

Les preuves fournies par Pasteur étaient irréfutables, réussissant à détruire une théorie qui a duré plus de 2 500 ans.

Panspermie

Au début des années 1900, le chimiste suédois Svante Arrhenius a écrit un livre intitulé "La création des mondes"Dans lequel il a suggéré que la vie venait de l'espace à travers des spores résistantes aux conditions extrêmes.

Logiquement, la théorie de la panspermie était entourée de nombreuses controverses, sans compter qu'elle ne contribuait pas vraiment à l'origine de la vie.

Théorie chimiosynthétique

En examinant les expériences de Pasteur, l'un des résultats indirects de leur preuve est que les micro-organismes ne se développent que d'autres, à savoir, la vie ne peut venir que de la vie. Ce phénomène était appelé "biogenèse".

Dans cette perspective, des théories de l'évolution chimique émergeront, menées par le Russe Alexander Oparin et l'Anglais John D. S. Haldane.

Ce point de vue également appelée théorie chimiosynthétique Oparin-Haldane, il propose que la terre de l'environnement prébiotique possédait une atmosphère manque d'oxygène et riche en vapeur d'eau, le méthane, l'ammoniac, le dioxyde de carbone et l'hydrogène et, donc il était très réduit.

Dans cet environnement, il y avait différentes forces telles que les décharges électriques, le rayonnement solaire et la radioactivité. Ces forces agissaient sur des composés inorganiques, donnant naissance à des molécules plus grosses, créant des molécules organiques appelées composés prébiotiques.

Expérience Miller et Urey

Au milieu des années 50, les chercheurs Stanley L. Miller et Harold C. Urey ont pu créer un système ingénieux qui simule les conditions ancestrales présumées de l'atmosphère sur la terre après la théorie de Oparin-Haldane.

Stanley et Urey ont trouvé que, dans ces conditions « primitives », peut provoquer complexe simple inorganique, essentielle à la vie, tels que des acides aminés, des acides gras, l'urée, entre autres molécules organiques.

Formation de polymère

Bien que les expériences mentionnées précédemment suggéré un mode plausible par lequel biomolécules dans le cadre des systèmes vivants ne suggère aucune leur origine explication du processus de polymérisation et de la complexité croissante.

Plusieurs modèles tentent d'élucider cette question. Le premier concerne les surfaces minérales solides, où la surface élevée et les silicates pourraient servir de catalyseurs pour les molécules de carbone.

Dans les profondeurs des océans, les évents hydrothermaux constituent une source appropriée de catalyseurs, tels que le fer et le nickel. Selon des expériences en laboratoire, ces métaux participent aux réactions de polymérisation.

Enfin, dans les tranchées océan sont des étangs chauds, dont les processus d'évaporation puisse favoriser la concentration des monomères, conduisant à la formation de molécules plus complexes. Dans cette hypothèse, l'hypothèse de la "soupe primordiale" est fondée.

Concilier les résultats de Miller et de Pasteur

À la suite de l'ordre d'idées discutées dans les sections précédentes, nous avons des expériences de Pasteur ont prouvé que la vie ne vient pas de matériaux inertes, alors que la preuve Miller et Urey indiquent que si cela arrive, mais au niveau moléculaire.

Afin de concilier les deux résultats, il est nécessaire de garder à l’esprit que la composition de l’atmosphère terrestre est totalement différente de l’atmosphère prébiotique.

L'oxygène présent dans l'atmosphère actuelle fonctionnerait comme un "destructeur" des molécules en formation.Nous devons également considérer que les sources d'énergie censées favoriser la formation de molécules organiques ne sont plus présentes avec la fréquence et l'intensité de l'environnement prébiotique.

Toutes les formes de vie présentes sur Terre sont composées d'un ensemble de gros blocs structuraux et de biomolécules, appelées protéines, acides nucléiques et lipides. Avec eux, vous pouvez "construire" la base de la vie actuelle: les cellules.

Dans la cellule, la vie se perpétue et, sur ce principe, Pasteur se base pour affirmer que tout être vivant doit provenir d'un autre préexistant.

Monde d'ARN

Le rôle de l'autocatalyse lors de l'abiogenèse est crucial, c'est pourquoi l'une des hypothèses les plus célèbres sur l'origine de la vie est celle du monde ARN, qui postule un départ à partir de molécules simples capables d'auto-réplication.

Cette notion d'ARN suggère que les premiers biocatalyseurs n'étaient pas des molécules de nature protéique mais des molécules d'ARN - ou un polymère similaire à celui-ci - capables de réaliser la catalyse.

Cette hypothèse est basée sur la propriété de l'ARN de synthétiser des fragments courts en utilisant un revenu qui dirige le processus, en plus de favoriser la formation de peptides, d'esters et de liaisons glycosidiques.

Selon cette théorie, l'ARN ancestral était associé à certains cofacteurs tels que les métaux, les pyrimidines et les acides aminés. Avec l'avancée et l'augmentation de la complexité du métabolisme, la capacité à synthétiser des polypeptides apparaît.

Au cours de l'évolution, l'ARN a été remplacé par une molécule chimiquement plus stable: l'ADN.

Conceptions actuelles de l'origine de la vie

On soupçonne actuellement que la vie a pris naissance dans un scénario extrême: des zones océaniques à proximité de cheminées volcaniques où les températures peuvent atteindre 250 ° C et la pression atmosphérique dépasse 300 atmosphères.

Cette suspicion découle de la diversité des formes de vie présentes dans ces régions hostiles et ce principe est connu sous le nom de "théorie du monde chaud".

Ces environnements ont été colonisés par des archéobactéries, des organismes capables de se développer, de se développer et de se reproduire dans des environnements extrêmes, probablement très similaires aux conditions prébiotiques (notamment les faibles concentrations en oxygène et les niveaux élevés de CO).₂).

La stabilité thermique de ces environnements, la protection qu’ils offrent contre les changements soudains et le flux constant de gaz font partie des attributs positifs qui font des fonds marins et des cheminées volcaniques des environnements adaptés à l’origine de la vie.

Termes biogenèse et abiogenèse

En 1974, un chercheur renommé, Carl Sagan, a publié un article clarifiant l'utilisation des termes biogenesis et abiogenesis. Selon Sagan, les deux termes ont été mal utilisés dans des articles liés à des explications sur l'origine des premières formes vivantes.

Parmi ces erreurs, on utilise le terme biogenèse comme son propre antonyme. En d'autres termes, la biogenèse est utilisée pour décrire l'origine de la vie à partir d'autres formes vivantes, tandis que l'abiogenèse fait référence à l'origine de la vie à partir de matière non vivante.

En ce sens, une voie biochimique contemporaine est considérée comme biogénique et une voie métabolique prébiologique est abiogénique. Par conséquent, il est nécessaire de porter une attention particulière à l'utilisation des deux termes.

Références

1. Bergman, J. (2000). Pourquoi l'abiogenèse est impossible Creation Research Society Quarterly, 36(4).
2. Pross, A. et Pascal, R. (2013). L'origine de la vie: ce que nous savons, ce que nous savons et ce que nous ne saurons jamais. Biologie Ouverte, 3(3), 120190.
3. Sadava, D. et Purves, W. H. (2009). La vie: la science de la biologie. Ed. Panamericana Medical.
4. Sagan, C. (1974). Sur les termes «biogenèse» et «abiogenèse». Origines de la vie et évolution des biosphères, 5(3), 529-529.
5. Schmidt, M. (2010). Xénobiologie: une nouvelle forme de vie comme outil de biosécurité ultime. Bioessays, 32(4), 322-331.
6. Serafino, L. (2016). L'abiogenèse comme défi théorique: quelques réflexions. Jourde la biologie théorique, 402, 18-20.