Expérience sur les processus d'apparition de la vie.

[mh34]

Est-ce que cette nouvelle http://forums.futura-sciences.com/co...terrestre.html qui moi m'a beaucoup impressionnée ( mais je ne suis absolument pas spécialiste du domaine...) n'apporterait pas un début de réponse à la question des mécanismes?
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[piwi]

Ce que j'entendais par réplication est la réplication des acides nucléiques. C'est le seul processus cellulaire qui fasse l'objet d'un souci. Pour le reste, les contrôles quantitatifs et qualitatifs sont beaucoup plus lâche.

Ce que j'en comprends c'est que l'on peut penser le vivant comme une structure réplicative (sur terre les acides nucléiques), et que tout le reste est secondaire permettant d'optimiser le processus réplicatif (machinerie transcriptionnelle, machinerie d'adressage, membranes). Il n'est pas évident (en tout cas pour moi) que les protéines soient présentes dés le départ.

[invite71f23525]

Les propriétés autocatalytiques des ARNs aurait pu permettre à l'ARN d'être porteur d'une information transmissible tout en étant autonome du point de vue de réactions qu'il catalyse, et pouvant permettre l'autoréplication. Pourquoi pas?

Greg

[invité576543]

Ce que j'entendais par réplication est la réplication des acides nucléiques. C'est le seul processus cellulaire qui fasse l'objet d'un souci. Pour le reste, les contrôles quantitatifs et qualitatifs sont beaucoup plus lâche.

Ce que j'en comprends c'est que l'on peut penser le vivant comme une structure réplicative (sur terre les acides nucléiques), et que tout le reste est secondaire permettant d'optimiser le processus réplicatif (machinerie transcriptionnelle, machinerie d'adressage, membranes).

C'est amusant, je vois justement l'inverse! La structure réplicative est la machinerie cellulaire (à l'heure actuelle entre autre ribosomes etc. mais aussi la machinerie liée à l'énergie, etc.) et l'ADN secondaire, juste une excellente mémoire numérique permettant de fiabiliser le processus réplicatif.

En gros, je vois la réplication de l'usine avant de voir la réplication de ses "plans", parce que l'ADN est essentiellement passif (comme un plan), alors que la machinerie agit.

En faisant encore une fois le parallèle avec ce que pourrait être un réplicateur dans le monde technique humain, ce ne serait pas les plans (papier ou informatique), ni même la photocopieuse qui doit être répliquée, mais bien l'usine faisant à la fois la réplication d'elle-même et des plans permettant aux usines filles de refaire la même chose. Ne voir là-dedans que la reproduction des plans et tout le reste secondaire à la reproduction des plans me choquerait. D'où la même attitude dans l'abord de la vie.

Il n'est pas évident (en tout cas pour moi) que les protéines soient présentes dés le départ.

Bien d'accord. Et l'idée d'un monde RNA, sans protéine, pré-LUCA est très séduisante.

Cela implique seulement que la machinerie était différente, qu'elle a évolué et s'est figé sur le modèle actuel (à protéines) à un certain stade chez les ancêtres de LUCA.

Mais la machinerie (et sa réplication) reste nécessaire (et même essentielle) selon le modèle que je m'en fais, à cause de considérations énergétiques : il faut quelque part prélever de l'énergie libre et la "canaliser" là où nécessaire pour diriger la création d'une nouvelle structure à l'image de la structure parente. Et cela nécessite une machinerie active qui se duplique elle-même. A priori, cela n'implique pas une "mémoire numérique" comme l'ARN ou l'ADN, qu'on pourrait imaginer être une amélioration postérieure, rendant la réplication de la machinerie bien plus précise et fiable.

Ceci dit, quand on constate que nombre de molécules impliquées dans la "domestication" de l'énergie par la cellule sont des nucléotides, très proches des composants de l'ARN (en particulier ATP/ADP, AMP cyclique, NADH), on peut se poser des questions sur l'essentialité non pas de l'ARN, mais des nucléotides en général, puisqu'elles interviennent aussi bien comme enzymes, comme éléments de la chaîne énergétique et comme "mémoire", trois aspects clé de la vie telle que nous la connaissons.

Cordialement,

[piwi]

Bonjour.

Je pense que l'on doit être à peu près sur la même ligne.
Quand je parle des acides nucléiques comme éléments réplicatifs (dans le sens de notre discussion), je ne le vois pas comme un génome, au sens stockant de l'information. J'en parle comme d'une structure inerte qui se réplique dans la soupe prébiotique. En fait, il faut perdre de vue la notion de génome comme ADN double brin, ce peut être de l'ADN simple brin, ou encore de l'ARN double ou simple brin. Ce que j'esquisse ici c'est que ce ne soit que secondairement que ces acides nucléiques acquièrent une "fonction". Dans un premier temps le processus est purement chimique, dans un second temps, on peut déjà le qualifier de biochimique.
C'est là qu'on se retrouve, il est quand même notable que l'on retrouve les acides nucléiques au cœur de la vie cellulaire (et donc de la vie). Par exemple, Un ribosome c'est une structure riboprotéique. Ce qui le fait fonctionner ce sont les ARNs, les protéines ne peuvent être que secondaires optimisant le charpentage et le fonctionnement du ribosomes (sur ce point il faudrait demander à Yoyo qui est un spécialiste de ces bestioles). Quelle a été la première fonction qui c'est développée avec les acides nucléiques. Difficile de dire.

[KLASS]

On greffe sur la définition de "vie" un tas de choses qu'il faut peut être nettoyer. La cellule n'est pas le début de la vie, la sélection darwinienne (ou neo-darwinienne, ou encore autre, si cela devait exister, là n'est pas la question) n'est pas l'initiateur, la notion d'information du code génétique n'est pas nécessaire à l'émergence du vivant. Ce que je visais c'est amener le lecteur, anonyme, à réfléchir sur cela.

Chacun y va de sa croyance ou préjugé et je suis prêt à admettre d'autres propositions mais pour l'instant j'en reste à une définition de la vie centrée sur cette particularité : La capacité d'une molécule chimique à se dupliquer Ce qui nous ramène au sujet initial de cette discussion: Est ce que l'on peut modéliser l'auto-réplication et ainsi démontrer que la vie a pu apparaitre spontanément. J'adhère à cette croyance parceque j'ai lu Dawkins et que les mèmes culturels ressemblent pas mal aux gènes et que nos cerveaux jouent le jeu de polymérases de l'information. Pour moi la cellule et tous ses artifices ne sont là que pour servir à la réplication du message qui lui a donné naissance. Quand j'ai à parler de ce sujet à quelqu'un plus profane que je ne le suis j'insiste sur le panel des liaisons chimiques qui permettent la réplication des molécules du vivant: C'est parcequ'il existe des liaisons faibles et des températures permettant de les maintenir juste à la limite de la rupture que la vie que nous connaissons existe. Je suis donc bien conscient des exigences thermodynamiques particulière que l'apparition de la vie a dû nécessiter.
Pour poursuivre avec les confidences, ma croyance dans les origines de la vie se trouve plus dans le caractère explosif de la réplication avec selection, je ne me laisse pas subjuguer par la faible probabilité de l'émergence d'une petite séquence d'acide nucléique mais en revenche je conçois bien l'algorithme inérent à la duplication d'un polymère capable de se dupliquer: Une modification qui améliore les capacités réplicatives d'une entité, se voit plus représentée démographiquement ce qui augmente les probabilités que d'autres modifications adviennent , c'est pour ça que je parle d'effets explosif ou de cascade. En gros une ADN polymérase est un objet historique qui a vu ses capacités s'améliorer car elle favorisait le code de sa propre fabrication. La selection darwinienne est un épiphénomène du processus et l'on n'a pas à expliquer la lumière en étudiant l'ombre! Je prèche probablement à beaucoup de convaincus mais chacun a son processus de réflexion et les échanges sont fructueux, d'ailleurs les biologistes n'ont pas le monopole de ce genre de réflexion; les monomaniaques de l'histoire de l'aviation sont confrontés au même problème: probléme de l'origine, puis de l'évolution entre le premier vol du plus lourd que l'air et l'airbus géant; il y a eu transmission d'une information avec selection (seuls les avions qui ne tombaient pas servaient de modèle). Comme dit Michel l'avion est un répliqué mais les recettes pour le fabriquer se multiplient, maintenant les inventeurs du début de l'aviation sont tous morts mais l'information est resté sur d'autres supports qui vont se multiplier tant que l'on aura besoin d'objet volant. Je crois que cette métaphore est valide et l'on retrouve tous les attributs du vivant, spéciation, lignée éteinte, mutation....

[invité576543]

Ce qui le fait fonctionner ce sont les ARNs, les protéines ne peuvent être que secondaires optimisant le charpentage et le fonctionnement du ribosomes (sur ce point il faudrait demander à Yoyo qui est un spécialiste de ces bestioles).

C'est en ligne avec ce que je comprends de la littérature que j'ai lue. Cela m'a amené à m'intéresser au aminoacetyl-RNA synthétases (très casse-pied, ce nom), qui sont, elles, des protéines, tout en étant la "concrétisation" du code génétique.

Cela n'empêche pas d'imaginer une lointaine époque passée, pré-LUCA, quand ces protéines n'étaient pas essentielles. L'ancien mécanisme aurait (?) complètement disparu, contrairement au cas du ribosome (ou des ARNt), qui n'a pas été remplacé par des protéines.

Cordialement,

[piwi]

Les aminoacyl-ARNt-synthases chargent un acide aminé spécifique sur le site accepteur d'un ARNt spécifique. Il est notable qu'on se retrouve une nouvelle fois devant un catalyseur. On potentialise une réaction thermodynamiquement spontanée. On peut imaginer que d'autres catalyseurs, non biologiques, puissent permettre la réaction. Il est donc envisageable que le système ait fonctionné sans les enzymes de chargement. Maintenant je ne suis pas à fond sur ces questions. Cependant, même en étant à distance de cette thématique, on peut constater qu'il existe une très intense recherche sur ces enzymes. Ce n'est sans doute pas pour rien.
Comme tu le disais, on est dans la science-fiction. Pas certain qu'on en sorte un jour d'ailleurs. Faudrait que je creuse plus profond la question de l'idée que l'on se fait des aminoacyl-ARNt-synthases dans l'évolution.

Cordialement,
piwi

[invité576543]

Chacun y va de sa croyance ou préjugé

Bof. La définition de la vie, c'est juste une convention, et sans application pratique pour le moment (comme je l'ai déjà indiqué, il n'y a pas de zone floue dans les phénomènes terrestres actuels entre vie cellulaire, seul sujet d'étude réelle quand on parle de vie, et le reste).

j'en reste à une définition de la vie centrée sur cette particularité : La capacité d'une molécule chimique à se dupliquer

Cela n'a rien de clair, comme définition. Toute molécule est duplicable au sens où "on" peut en fabriquer d'identiques.

Je ne vois pas en quoi ce serait une "capacité" particulière à certaines molécules et pas à d'autres.

Que la vie soit centrée sur la particularité qui est la capacité à une structure à se dupliquer, c'est déjà un peu plus intéressant (et je pense difficilement contestable). Parce que le mot "structure" couvre aussi bien une molécule légère, une molécule très lourde de composition "rare", un ribosome, une organite, une cellule ou un organisme.

On "sent" bien qu'il y a une limite quelque part, que la duplication de molécules d'eau n'est pas pertinente à la notion de vie, et que la capacité de duplication d'un organisme est basée sur la capacité de duplication de ses composants.

Elle est quelque part dans la "complexité" de la structure, quelque part dans l'improbabilité de sa création autrement que par un processus en dirigeant la synthèse en utilisant l'original.

L'ADN répond à cela, mais le ribosome tout autant.

Et, plus important pour moi, la duplication d'une molécule d'ADN donnée est impossible sans la duplication de la machinerie dirigeant la duplication de l'ADN.

Si on parle d'auto-réplication, on parle encore d'autre chose, et j'ai du mal alors à descendre en dessous d'un ensemble de molécules capable que créer une copie de tous ses éléments à partir d'énergie libre et de briques plus élémentaires puisées dans l'environnement. Aucune molécule seule a cette capacité.

En bref, ce n'est pas la notion de "capacité de duplication" qui me gène dans l'approche, mais la réduction de l'idée à l'échelle de la molécule, que je ne vois, quand on parle de duplication, que comme une structure. Et incapable d'auto-réplication au sens où je prends cette notion.

Ce qui nous ramène au sujet initial de cette discussion: Est ce que l'on peut modéliser l'auto-réplication et ainsi démontrer que la vie a pu apparaitre spontanément.

C'est le "démontrer" que je critique. Montrer une capacité d'auto-réplication ne démontrerait pas que la vie telle que nous la connaissons a pu apparaître spontanément. Suffit de prendre mon exemple (hypothétique, certes) d'une usine capable de fabriquer une copie d'elle-même. Si un jour cela existe, on aura montrer une auto-réplication mais personne n'acceptera que cela démontre quoi que ce soit sur l'émergence spontanée.

J'adhère à cette croyance parceque j'ai lu Dawkins et que les mèmes culturels ressemblent pas mal aux gènes et que nos cerveaux jouent le jeu de polymérases de l'information.

C'est curieux comme remarque. On peut comparer les mèmes à des structures, mais certainement pas les classer comme "molécules".

Pour moi la cellule et tous ses artifices ne sont là que pour servir à la réplication du message qui lui a donné naissance.

Quel message a donné naissance à une cellule?

Toutes les cellules que je connais sont né d'une autre cellule, pas d'un message.

Pour poursuivre avec les confidences, ma croyance dans les origines de la vie se trouve plus dans le caractère explosif de la réplication avec selection

C'est tout à fait défendable, mais cela ne restreint pas la notion de réplication à la structure de type "molécule".

En gros une ADN polymérase est un objet historique qui a vu ses capacités s'améliorer car elle favorisait le code de sa propre fabrication.

Oui. Mais comment imaginer l'apparition initiale de la fonction "ADN polymérase"?

La selection darwinienne est un épiphénomène du processus et l'on n'a pas à expliquer la lumière en étudiant l'ombre!

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Pour revenir au sujet de l'origine, je ne vois pas comment on peut exclure une origine à partir de structures moléculaires (de plusieurs molécules) se répliquant (en tant que structure) de manière imparfaite, approximative, et un processus évolutif allant ensuite dans le sens de l'amélioration de la fiabilité de la réplication. Si on prend un "mauvais réplicateur", générant plusieurs millions de fois une structure fille, mais avec seulement 1 million des structures filles suffisamment fidèlement reproduites pour recommencer, eh bien, "l'explosion" peut se produire quand même.

L'ADN permet une reproduction très fidèle, certes, mais ce n'est pas un pré-requis, juste quelque chose de "mieux".

Cordialement,

PS: Dawkins, c'est très bien, mais sa notion de "gène égoïste", que je sens en filigrane dans le message, est discutable.

[invité576543]

Les aminoacyl-ARNt-synthases chargent un acide aminé spécifique sur le site accepteur d'un ARNt spécifique. Il est notable qu'on se retrouve une nouvelle fois devant un catalyseur. On potentialise une réaction thermodynamiquement spontanée.

Je me suis posé la question, et la réponse semble non. Si j'ai bien compris, on peut (disons souvent, ce n'est pas général) charger différents acides aminés sur un même type d'ARNt. La spécificité du chargement est pour la plus grande partie due à la protéine.

J'ai cru comprendre qu'on profite déjà de cela pour faire des protéines artificielles, contenant différents acides aminés non biotiques, en modifiant des aaRs.

Il est donc envisageable que le système ait fonctionné sans les enzymes de chargement.

Pas avec les ARNt actuels, semble-t-il. Mais c'était peut-être le cas avec des ARNt plus anciens (pré-LUCA!).

Maintenant je ne suis pas à fond sur ces questions. Cependant, même en étant à distance de cette thématique, on peut constater qu'il existe une très intense recherche sur ces enzymes. Ce n'est sans doute pas pour rien.

Peut-être pour les applications pratiques citées plus haut

Faudrait que je creuse plus profond la question de l'idée que l'on se fait des aminoacyl-ARNt-synthases dans l'évolution.

Je peux dire que depuis que j'ai compris ce qu'était ces bestioles (suite à l'interrogation "qu'est-ce que concrètement le code génétique?", c'est à dire en termes de machinerie, pas en terme d'information), c'est un domaine fascinant. Il est indissociable de l'évolution des ARNt, qui sont des bestioles particulièrement surprenantes! (Leur synthèse est particulièrement tordue et implique plein de protéines, exemple; et leur valeur ajoutée entre l'aaRs et le ribosome quelque peu limitée aux yeux d'un ingénieur!).

Mais, comme déjà indiqué, l'évolution du système ribosome+ARNt+aaRs+etc. est vraisemblablement principalement pré-LUCA, ce qui impliquerait qu'il n'est pas possible de l'étudier avec les outils genre étude comparée le long de plusieurs lignées distinctes en comparant les issues actuelles de ces lignées.

Cordialement,

[piwi]

J'ai trouvé un papier qui, à première vue, semble en partie parler des questions qui nous tourmentent ici à propos des aaRS (oui je suis un rien plus efficace en biologie qu'en climato, mais ça n'est sans doute pas une surprise). Je vais le lire et voir ce qu'il en ressort. Comme il est diffusé gratuitement, je mets le lien ici afin que chacun puisse y jeter un oeil.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/arti...f/mr000202.pdf

piwi

[invité576543]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/arti...f/mr000202.pdf

Thanks! Cela illustre un intérêt (qui reste) que j'ai à participer à ce forum, l'échange d'information.

Pas lu encore, juste l'intro, mais ça fait plaisir de voir que c'est en ligne avec le sentiment que j'avais sur le sujet

Alors que dans la littérature de vulgarisation, comme des bouquins comme le Purves, pourtant pas élémentaire, les aaRs sont peu ou pas mentionnés. Sûrement pour la raison qu'ils indiquent dans l'intro, que les connaissances à leur sujet sont récentes...

Cordialement,

[invité576543]

(...)

Avant que je me barre... Merci encore pour le papier, passionnant.

Après lecture, le papier ne me semble pas trop pertinent pour le sujet même de ce fil, il traite surtout de l'évolution des aaRs.

Passionnant quand même, mais sur d'autres sujets, l'éclairage qu'il donne sur le code génétique les transferts horizontaux (je n'aurais pas imaginer avant lecture un tel taux de transferts!).

Mais l'origine de la vie, ce n'est pas le code génétique...

Cordialement,

[piwi]

Oui, le papier ne parle vraiment de notre question, mais cela était prévisible. La question est réellement très difficile à appréhender.

Maintenant, puisque tu parles de repartir, je te dis que c'était un plaisir d'avoir à nouveau pu échanger avec toi et que ce sera toujours un plaisir, si jamais une discussion ou l'autre attirait ta curiosité.

Cordialement,
piwi