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Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?



  1. #361
    Amanuensis

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    On constate que les molécules chirales du vivant ont toujours la même chiralité dans tout le vivant connu. Cela en fait nécessairement une caractéristique très ancienne, acquise avant LUCA.

    On peut imaginer qu'il y a à un moment des formes de vie contemporaines différant par la chiralité, comme il y a des droitiers et des gauchers. Force est de constater que si c'est le cas, un des deux groupes n'a pas de descendant actuel, ce qui soulève les questions du pourquoi et du comment, de même qu'on se demande pourquoi l'homme de Néanderthal a disparu.

    Intuitivement, des molécules apparaissant dans toutes les réactions qu'on considère les plus anciennes, on pense que le "choix" d'une chiralité particulière est très ancien, très proche de l'origine de la vie, ou même avant, selon ce qu'on va accepter ou non comme "vivant" vers le début.

    Bien sûr, on peut imaginer que le "choix" se soit fait ultérieurement, qu'il ait existé jusqu'à un moment des formes de vie se divisant en deux catégories ou plus quant la chiralité de certaines molécules utilisées. Aucune trace existante ne permet de le penser, mais cela aurait pu se faire sans laisser de trace. C'est juste plus compliqué à reconstruire qu'une origine unique fixant d'entrée de jeu la chiralité de certaines molécules et entraînant ensuite la chiralité de toute la collection de molécules chirales du vivant actuel. Faut bien faire des hypothèses pour avancer...

    -----

    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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  3. #362
    noir_ecaille

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Bien sûr, on peut imaginer que le "choix" se soit fait ultérieurement
    Guère. Dès qu'on approfondit l'idée pour trouver des voies métaboliques "racémiques" (discrimination post-apparition d'une proto-cellule), c'est une impasse.

    Avec des molécules chirales, on constate des impacts énantiosélectifs rien qu'au niveau du solvant (voir ici), ce qui limite d'autant les possibilités de "cohabitation" procédurales dans de si petits volumes (cellules, proto-cellules).

    À cela s'ajoute qu'on a des éléments incontournables comme la polymérisation qui empêche d'avoir des super-structures à la fois fonctionnelles et achirales (ou même "racémixtes" ou approchant).

    Autant dire qu'imaginer une séparation "après coup" n'est pas envisageable à moins de pouvoir assembler en premier lieu un modèle proto-cellulaire effectivement "racémique" ou approchant

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    qu'il ait existé jusqu'à un moment des formes de vie se divisant en deux catégories
    Parfois envisagé mais encore une fois, deux telles formes à la fois énantiosélectives mais de chiralité opposées, il faut pouvoir reconstituer les voies chimiques conduisant immanquablement à chacune, de telle sorte qu'il n'y ait pas d'empoisonnements croisés -- et donc expliquer cette séparation entre d'un côté "notre" homochiralité et cette homochiralité exotique dans un milieu a priori ouvert alors que les premières cellules ou proto-cellules (donc des compartiments suffisament perméables et suffisament "discriminants") n'existaient pas. Pas impossible à imaginer sans trop creuser mais difficile à approfondir théoriquement.

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    ou plus
    Pas en ce qui concerne l'homochiralité (la nôtre ou l'inverse), pour les raisons évoquées supra.

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    cela aurait pu se faire sans laisser de trace.
    Tout dépend. Il n'est pas exclu toute possibilité de trouver des peptides antédiluviens (ou leurs détivés) de chiralité opposée, mais il faudra attendre des progrès techniques supplémentaires avec à la clef systématisation de ce type d'investigation.

    À supposer qu'une forme vivante et (proto-)cellulaire de chiralité inverse de la nôtre ait effectivement existé, à supposer une apparition "racémique" ou approchant de ces deux formes, il y aura nécessairement des traces de cette coexistence, à défaut d'une éventuelle "cohabitation".

    Maintenant même à supposer qu'il y a eu plusieurs formes mais majoritairement de même chiralité que nous (sans préjuger lesquelle auraient pu mener à LUCA), il faudrait expliquer cette brisure de symétrie énantiomérique là encore
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  4. #363
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    C'est Louis Pasteur qui, le premier, a eu l'intuition que l'homochiralité (cette chiralité "préférentielle") du Vivant était sans doute reliée à son apparition.
    Parler d'homochiralité est un peu fort dans le cas de Pasteur. Le seul effet visible auquel Pasteur avait accès dans ses expériences publiées en 1852, par rapport à une éventuelle particularité du vivant, c'était l'action sur le plan de polarisation de la lumière polarisée. L'acide malique dérivé de l'acide aspartique, lui-même dérivé de l'asparagine (par une suite de transformations chimiques découvertes par Raffaelle Piria en 1846) issu de 4 produits végétaux (de mémoire : sorbe, raisin, pomme et tabac) ayant une activité optique, tandis que l'acide malique dérivé de l'acide aspartique artificielle (obtenue à partir de bimalate d'ammoniaque, selon le procédé découvert par Victor Dessaignes en 1850) n'avait, au contraire, aucun effet sur la lumière polarisée.

    Tout ça pour dire que Pasteur n'avait pas encore conclu à une particularité au niveau de la structure atomique de certaines molécules du vivant. Ce qu'il avait conclu en revanche, c'est que les molécules issues des organismes vivants avaient, en général, une action sur le plan de polarisation (rotation à droite ou rotation à gauche), contrairement aux mêmes espèces chimiques synthétisées par des procédés de laboratoire.

    Citation Envoyé par minushabens Voir le message
    Mais j'ai une question: en quoi cette question de la chiralité est-elle reliée à celle de l'origine de la vie?
    Les classements structurels des protéines, comme SCOP extended, indiquent que plus de 90 % des 4851 familles de protéines connues contiennent soit des hélices alpha (α-helices), soit des feuillets bêta (β-sheets), soit les deux à la fois. Par conséquent, il ne paraît pas exagéré de dire que ce sont les deux structures tridimensionnelles les plus courantes dans les protéines modernes. Sans surprise, elles ont d'ailleurs été les premières identifiées dans les années 1950, par Linus Pauling et ses collègues.

    Or, à partir de la seconde moitié des années 1970, on a découvert qu'il nous était impossible de former des hélices alpha avec des acides aminés des deux formes (L et D). C'est peut-être possible, mais aucun expérimentateur n'y est parvenu à ma connaissance. C'est ainsi que, depuis 1975, l'idée à commencer à germer que, peut-être, l'homochiralité devait précédé l'émergence de la vie, ou était indispensable à l'émergence de la vie.

    Je précise que c'est ainsi que l'idée est apparue. Ce ne sont peut-être pas les mêmes problèmes qui motivent les chercheurs aujourd'hui. Bien qu'en 2001, on pouvait lire dans une publication de Jeffrey Bada :

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Cela dit, à la lecture de Bada (2001), on ne trouve qu'une série de courtes affirmations péremptoires (sans citations) pour seule confirmation, au milieu d'un texte dont ce n'est pas le sujet :

    Proteins made up of a mixture of d- and l-amino acids would not be efficient enzymes because they could not fold into bioactive configurations such as the α-helix. However, enzymes made up of all d-amino acids function just as well as those made up of only l-amino acids, but the two enzymes use the opposite stereoisomeric substrates. There are thus no apparent biochemical reasons l-amino acids would be favored over d-amino acids. On Earth, the use of only l-amino acids in proteins by life is probably simply a matter of chance.
    Quant à la question de savoir comment cette homochiralité est maintenue dans les organismes modernes, actuels, cela est dû aux ribosomes :

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Enfin, entre la fin des années 1960 et le début des années 1970, on a pu établir que le centre actif du ribosome avait une structure en trois dimensions qui sélectionnait les acides aminés "gauches". Le problème s'est donc présenté de savoir comment le processus a été conservé, dans l'intervalle de temps entre la formation des premiers acides aminés et l'apparition d'un proto-ribosome capable de sélectionner les acides aminés. Sans compter qu'au début, le rôle du ribosome n'était peut-être pas le même qu'aujourd'hui.
    Cordialement.

  5. #364
    noir_ecaille

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Parler d'homochiralité est un peu fort dans le cas de Pasteur.
    Peut-être pas tout à fait l'homochiralité mais Pasteur a tenté des cultures à partir des cristaux notamment de l'acide tartrique si j'ai bonne souvenance, avec pour conséquence la mise en évidence d'une discrimination métabolique dans la consommation des molécules chirales.

    Et j'ai retrouvé pour :
    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    Citation Envoyé par jacquolintégrateur Voir le message
    Dans la perspective de l'hypothèse extrêmophile, il serait intéressant de savoir quelle explication on propose de l'activité optique des composées produits par les êtres vivants ??
    Une différence qui tiendrait à la vitesse de réaction -- c'est infime, du même acabit que l'apparition matière/anti-matière, mais pas forcément "insuffisant".
    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    il me semblait que ç'a avait aussi avoir avec une "moindre réorganisation" des réactants dans un laps de temps donné. Il faudrait que je relise le fil...
    C'est Stephen Mason qui a mis en évidence cette différence faible mais détectable quant à la stabilité et la vitesse de réaction entre énantiomères. A priori ce devrait être quelque part dans son Molecular optical activity & the chiral discriminations.
    Dernière modification par noir_ecaille ; 02/08/2016 à 11h55.
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  6. #365
    JPL

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Tout ça pour dire que Pasteur n'avait pas encore conclu à une particularité au niveau de la structure atomique de certaines molécules du vivant.
    Et pour cause : la théorie atomique n'existait pas encore.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  7. #366
    pelkin

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par JPL Voir le message
    Et pour cause : la théorie atomique n'existait pas encore.
    La première présentation de la théorie atomique eut lieu le 21 octobre 1803 par Dalton, et sa nomenclature fut publiée en 1808. Son modèle, accepté, fut corrigé en 1811 par Avogadro.
    Difficile de croire que Pasteur n'en eut pas connaissance.
    Spécialisé en sadanthropomicrobitubulabibaquophtalmologie

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  9. #367
    JPL

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Et à quelle époque a-t-elle été acceptée en France en raison de l’existence de mandarins rétrogrades ? De mémoire il a fallu attendre le travail de Jean Perrin sur le mouvement brownien en 1909 (et son livre Les atomes) qui a conduit à une première valeur du nombre d'Avogadro pour entraîner l'adhésion définitive à cette théorie en France. Les Allemands ont été bien plus en avance sur le sujet.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  10. #368
    pelkin

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Les mandarins rétrogrades en France ne sont pas de mon ressort, je dis simplement que la théorie atomique existait et était validée, contrairement à ton affirmation que cette théorie n'existait pas encore.

    Bonne soirée.
    Spécialisé en sadanthropomicrobitubulabibaquophtalmologie

  11. #369
    JPL

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Il est exact que j'avais en tête le contexte français de l'époque qui était donc celui du chimiste Pasteur. Ma formule était donc excessive.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  12. #370
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    Peut-être pas tout à fait l'homochiralité mais Pasteur a tenté des cultures à partir des cristaux notamment de l'acide tartrique si j'ai bonne souvenance, avec pour conséquence la mise en évidence d'une discrimination métabolique dans la consommation des molécules chirales.
    Oui ! À ma connaissance, Pasteur a publié deux fois à ce sujet, en 1858 et 1860. Je crois même qu'il a gagné le Prix de Physiologie de l'Académie des Sciences en 1859 pour ses travaux sur la question. Mais d'une part, le premier indice date bien de 1852, et d'autre part, j'avais lu quelque part que les résultats obtenus par Pasteur dans ces expériences sur Penicillium glaucum avaient été nuancés au début du XXe siècle.

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    C'est Stephen Mason qui a mis en évidence cette différence faible mais détectable quant à la stabilité et la vitesse de réaction entre énantiomères. A priori ce devrait être quelque part dans son Molecular optical activity & the chiral discriminations.
    Tiens, j'étais persuadé que c'était William A. Bonner qui avait lancé l'idée autour de la force nucléaire faible. Or, Stephen Mason a apparemment lancé l'idée dès 1982, et Bonner n'a publié à ce sujet qu'à partir de 1988. Cela dit, je ne savais pas que ce qu'il tentait à prouver c'est véritablement en rapport avec une vitesse de réaction différente entre énantiomères.

    Citation Envoyé par JPL Voir le message
    Il est exact que j'avais en tête le contexte français de l'époque qui était donc celui du chimiste Pasteur. Ma formule était donc excessive.
    Je ne veux pas polémiquer sur l'histoire de l'atomisme en France, mais si je ne m'abuse, la théorie du carbone asymétrique date de la fin du XIXe siècle (de mémoire, Kékulé et d'autres, à partir de 1874). C'est quand même cette théorie qui a eu une importance dans la réflexion autour des molécules chirales du vivant, de type acide aminé, au-delà de l'atomisme proprement dit.

    Autre fait important, ce n'est qu'à partir du début des années 1930 qu'on commence à trouver dans la littérature scientifique des phrases du style : « Dans les protéines, tous les acides aminés sont de forme L, à quelques exceptions près ».

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 03/08/2016 à 08h29.

  13. #371
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir à tous,

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Tiens, j'étais persuadé que c'était William A. Bonner qui avait lancé l'idée autour de la force nucléaire faible. Or, Stephen Mason a apparemment lancé l'idée dès 1982, et Bonner n'a publié à ce sujet qu'à partir de 1988.
    En fait, il y a des spéculations allant dans ce sens dès 1959... Quoi qu'il en soit, j'ai tendance à ignorer cette hypothèse.

    Dans un tout autre registre, j'ai trouvé une conférence intéressante d'Eric Smith datée du 7 juillet 2015 :

    McCloskey Speaker Series – New Theories on the Origin of Life with Dr. Eric Smith

    Elle est très complémentaire et assez similaire à celle de 2007, que j'ai eu pour habitude de citer un peu partout sur le forum ces dernières années.

    À ce propos, le livre qu'Eric Smith et Harold Morowitz écrivaient depuis un peu plus de 2 ans vient de sortir en juin :

    - The Origin and Nature of Life on Earth; The Emergence of the Fourth Geosphere

    Il est déjà disponible en aperçu sur Google Books.

    Pour ma part, j'ai donc trouvé le prochain livre que j'allais me faire offrir.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 21/08/2016 à 22h20.

  14. #372
    Amanuensis

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    À ce propos, le livre qu'Eric Smith et Harold Morowitz écrivaient depuis un peu plus de 2 ans vient de sortir en juin :
    J'ai l'impression que des livres sur ce sujet, très à la mode, il y en a des dizaines récemment (simple impression, je n'ai pas fait de recensement). En quoi celui-ci serait plus intéressant que d'autres?

    Si on ne se procurait qu'un livre de synthèse sur le sujet, ce serait celui-là, ou un autre? Et pourquoi?
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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  16. #373
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Je trouve aussi qu'il y a beaucoup de livres qui sont sortis ces dernières années sur l'origine de la vie en général. Par contre, en ce qui concerne les origines de la vie dans les évents hydrothermaux, je restais sur ma faim en ce qui me concerne.

    Justement, des trois équipes que nous avions suivis de près dans cette discussion, à savoir, Russell & Nitschke, Martin & Lane, ainsi que Morowitz & Smith, l'une d'elle a pris le temps de publier un livre conséquent (et relativement technique, je le constate) sur ses travaux. C'était la raison pour laquelle j'ai trouvé intéressant de le mentionner.

    Cordialement.

  17. #374
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir à tous,

    Je souhaiterais en revenir au sujet de l'homochiralité.

    Pour rappel, l’homochiralité des acides aminés dans le vivant était démontrée au début des années 1930. La reconnaissance de l’homochiralité des sucres dans le vivant était déjà bien établie dès les années 1910. Les hélices α furent découvertes indépendamment par deux équipes dirigées par L. Bragg (1950) et L. Pauling (1951). Si je ne me trompe pas, les feuillets β semblent avoir été découverts quelques années plus tard (Pauling et collaborateurs, 1953).

    Dans ce contexte, je viens de lire avec beaucoup d’intérêt une publication de William Bonner :

    - Chirality and life (Bonner, 1995)

    Apparemment, l’importance de l’homochiralité des acides aminés a d’abord été découverte dans le cas de la polymérisation des acides aminés (Blout & Idelson, 1956 ; Idelson & Blout, 1958 ; Weingarten, 1958 ; Kulkarni & Morawetz, 1961).

    Presque simultanément, on a découvert l’importance de l’homochiralité des acides aminés dans la stabilité des hélices α (Blout et al., 1957).

    L’importance de l’homochiralité des acides aminés pour la stabilité des feuillets β n’a été étudiée que beaucoup plus tard, à partir de la toute fin des années 1970, notamment par le célèbre André Brack (Brack & Spach, 1979 ; Brack & Spach, 1980 ; Brack & Spach, 1981).

    En ce qui concerne l’importance des sucres D, ce n’est que dans les années 1970 qu’on s’est intéressé un peu à la structure de l’ADN, pour proposer qu’elle serait également possible avec des sucres tous L, mais pas avec des sucres D et L dans la même structure (Miller & Orgel, 1974). Il a fallu dix années pour que cette hypothèse soit corroborée par des résultats expérimentaux (Joyce et al., 1984). Un peu plus tard, ce fait expérimental fut expliqué par des modèles numériques (Goldanskii & Kuzmin, 1988).

    De manière plus anecdotique, on a aussi trouvé un effet dans le cas de la résistance à l’hydrolyse et de la synthèse thermique (Blair et al., 1981 ; Weber, 1989).

    Cordialement.
    Dernière modification par mh34 ; 24/08/2016 à 19h58. Motif: à la demande de l'auteur

  18. #375
    Pfhoryan

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Un petit bémol sur l'homochiralité.
    Si il est certain que la stabilité d'une hélice (ou d'un feuillet) sera affectée en cas de mélange de D-AA et L-AA au sein de l'hélice, on peut tout de même très bien construire une protéine avec par exemple une hélice tout en L-AA, puis une boucle avec un mélange D et L, puis une hélice en D-AA etc.
    L'important est que lors de la traduction, les codons soit spécifiques/différents pour les L-AA et D-AA.
    Dernière modification par Pfhoryan ; 25/08/2016 à 08h50.
    “if something happened it’s probably possible.” Peter Coney

  19. #376
    minushabens

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Il faut aussi éviter l'ecueil de l'interprétation "téléologique": l'hélice alpha est stable si et seulement si les acides aminés sont de tel type, donc l'homochiralité est nécessaire à la formation des protéines et donc à la vie. Alors que rien ne dit qu'il n'y a pas une structure stable des polypeptides autre que l'hélice alpha et qui ne nécessite pas l'homochiralité.

  20. #377
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir,

    Je viens de tomber sur une publication d'un chercheur italien du nom de Marcello Barbieri :

    - Organic codes: Metaphors or realities? (Barbieri, 2002)

    Elle est intéressante en ce sens qu'il ne met pas l'emphase sur les acides nucléiques ou les protéines comme fin en soit dans la quête de l'origine de la vie, mais plutôt une emphase sur ce qu'il appelle des « agents ».

    Pour lui, la recherche de l'origine de la vie devrait se concentrer non pas sur la production de gènes (génotype) ni de protéines (phénotype), mais plutôt sur une tierce partie qu'il appelle le « ribotype », par analogie avec le complexe ribonucléoprotéique que sont les ribosomes.

    Outre le ribosome, il suggère de se concentrer sur les codeurs et les copieurs (qu'il identifie, dans les cellules modernes par simplicité, comme les ARN de transfert et les ARN réplicases, respectivement). Ce n'est qu'en comprenant l'apparition des premiers agents (copieurs ET codeurs), qu'on comprendrait l'émergence du vivant sur la Terre.

    Soudainement, on comprend mieux pourquoi, même si les fumeurs blancs sont des milieux propices à une chimie abiotique exceptionnelle, il faut autre chose qu'une synthèse d'acides aminés, d'acides nucléiques ou même leurs polymérisation pour développer un scénario plausible de l'origine des premières formes de vie sur notre planète.

    Je pense que soit Marcello Barbieri tient probablement une des étapes plausibles du scénario, soit il s'agit à tout le moins d'une manière intéressante d'approcher les problèmes liés à la formation expérimentale des entités les plus simples qualifiables de vivantes.

    Aussi, je n'ai pu m'empêcher de remarquer les différences entre les points de vue défendus par Barbieri d'une part et par Antoine Danchin d'autre part.

    J'ai aussi beaucoup apprécié qu'il revienne sur une erreur commune popularisée par Richard Dawkins et qu'il reprenne le débat sur l'importance des métaphores, déjà abordé par Tom Misteli, Alexeï Kourakine ou encore Daniel Nicholson.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 07/04/2017 à 21h39.

  21. #378
    Gilgamesh

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Une conférence sur les origines de la vie donnée par Nick Lane, qui apporte un éclairage assez impressionnant sur le métabolisme énergétique de LUCA basé sur le gradient H+ et Na+ à travers les parois poreuse des fumeurs alcalin, et qui explique de manière assez convaincante l'origine de la divergence entre bactéries et archées (au niveau des membranes notamment).

    Energy at the origin of life -- Nick Lane -- How Life on Earth Began event

    La conférence est en anglais mais avec les slides commentées et le sous titrage automatique je pense que ça reste assez accessible.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 27/05/2017 à 10h02.
    Parcours Etranges

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  23. #379
    Gilgamesh

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Du même conférenciers, avec les mêmes transparents :

    ENERGY AND MATTER AT THE ORIGIN OF LIFE
    Parcours Etranges

  24. #380
    dr.Garou

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Elle est intéressante en ce sens qu'il ne met pas l'emphase sur les acides nucléiques ou les protéines comme fin en soit dans la quête de l'origine de la vie, mais plutôt une emphase sur ce qu'il appelle des « agents ».

    Pour lui, la recherche de l'origine de la vie devrait se concentrer non pas sur la production de gènes (génotype) ni de protéines (phénotype), mais plutôt sur une tierce partie qu'il appelle le « ribotype », par analogie avec le complexe ribonucléoprotéique que sont les ribosomes.

    Outre le ribosome, il suggère de se concentrer sur les codeurs et les copieurs (qu'il identifie, dans les cellules modernes par simplicité, comme les ARN de transfert et les ARN réplicases, respectivement). Ce n'est qu'en comprenant l'apparition des premiers agents (copieurs ET codeurs), qu'on comprendrait l'émergence du vivant sur la Terre.
    En effet, plutôt révolutionnaire comme approche parmi le microcosme scientifique s'intéressant au sujet de l'origine de la vie. Accessoirement il s'agit de mon point vue depuis que je m'intéresse à cette "quête" des origines, et la raison pour laquelle je ne considère pas les fumeurs blanc ou noir comme une piste pertinente (les briques formées, ribozymes ou non, y sont condamnées, soit à se disperser dans l'océan primitif, soit à rester coincées dans une cheminée qui se tarira en l'espace de quelques mois, obligeant tout le processus à recommencer encore une fois un peu plus loin).

    Le fond du problème est en fait lié à la formation des chercheurs travaillant sur le sujet: les chimistes pensent chimie, les biologistes, biologie, etc,... alors que seule une approche transversale serait à même de lever les incohérences de fond du débat et des recherches y afférent.

  25. #381
    VincentA04

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    à propos de la piste : naissance de la vie dans les minéraux,
    je signale ce lien : https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_Mineral_Challenge

    The Carbon Mineral Challenge is a citizen science project dedicated to accelerating the discovery of carbon-bearing minerals. The program launched in 2015 with sponsorship from the Deep Carbon Observatory. The project will end after 2019.[1]

  26. #382
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir,

    Ci-après, quelques publications assez intéressantes co-écrites par Dieter Braun qui m'avaient échappé jusqu'ici :

    - Heat flux across an open pore enables the continuous replication and selection of oligonucleotides towards increasing length (Kreysing et al., 2015)

    - Probing of molecular replication and accumulation in shallow heat gradients through numerical simulations (Keil et al., 2016)

    - Steep pH Gradients and Directed Colloid Transport in a Microfluidic Alkaline Hydrothermal Pore (Möller et al., 2017)

    Cordialement.

  27. #383
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir,

    Après Methylomirabilis oxyfera, qui avait fait l'objet de plusieurs messages dans cette discussion, de nouvelles études des métabolismes viennent embraser l'imagination de certains chercheurs qui s'intéressent à l'identification de métabolismes supposés primordiaux et par conséquent, à l'origine de la vie, à en juger par 4 articles publiés dans Science entre le 24 novembre 2017 et le 2 février 2018 et qui jusqu'ici m'avaient échappé :

    - Stealth reactions driving carbon fixation (Ragsdale, 2018)
    - A primordial and reversible TCA cycle in a facultatively chemolithoautotrophic thermophile (Nunoura et al., 2018)
    - Reversibility of citrate synthase allows autotrophic growth of a thermophilic bacterium (Mall et al., 2018)
    - Major role of nitrite-oxidizing bacteria in dark ocean carbon fixation (Pachiadaki et al., 2017)

    Ces discussions concernent toujours le cycle de Krebs inversé (qui fait l'objet de la plupart des publications d'Harold Morowitz et Eric Smith ces 12 dernières années), à ceci près qu'il s'agirait là d'une variante un peu différente qui inspire à certains l'idée que le métabolisme primordial utilisé par les premières formes de vie terrestre serait la chimiolithomixotrophie factultative (voir Nunoura et al., 2018).

    Il y a aussi un article qui fait le point sur les travaux concernant la synthèse d'ARN par la voie du formamide, compatible avec l'émergence de la vie au sein d'évents hydrothermaux sous-marins (et qui pourrait devenir l'une des principales voies concurrentes de celle étudiée John D. Sutherland et son équipe depuis 2006 ; voir par exemple Powner et al., 2009 et Patel et al., 2015) :

    - Emergence of the First Catalytic Oligonucleotides in a Formamide‐Based Origin Scenario (Šponer et al., 2016)

    Cordialement.

  28. #384
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir,

    Il y a 2 mois, Frances Westall, André Brack et leurs collaborateurs ont proposé un nouvel endroit où la vie aurait pu apparaître sur la Terre primitive :

    - A Hydrothermal-Sedimentary Context for the Origin of Life (Westall et al., 2018)

    Cordialement.

  29. Publicité
  30. #385
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonjour,

    Ci-après, le lien vers une publication récente et gratuite qui tente de faire avancer les modèles théoriques de réseau proto-métaboliques potentiels :

    - Modern views of ancient metabolic networks (Goldford & Segrè, 2018)

    Les deux chercheurs citent de nombreuses références aux travaux de Michael Russell ou William Martin. L'un des auteurs (Daniel Segrè) a également travaillé en collaboration avec des chercheurs du célèbre Weizmann Institute en Israël au début des années 2000.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 18/05/2018 à 10h28.

  31. #386
    Seiter2468

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonjour et désolé d’interrompre momentanément la discussion.

    Avant de commencer j'aimerais remercier Geb pour tout le temps et les informations données.

    Mais j'aurais besoins de votre aide vu que vous avez l'air d'être formidablement expérimentés dans ce domaine.

    J'aurais deux questions qui sont les suivantes (j'avoue m'être arrêté à la deuxième pages mais j'ai trouvé beaucoup d'informations intéressantes grâce à vous).

    Première question (je note que je passe seulement en L2 chimie-biologie alors je suis pas forcément un professionnel de ce domaine).

    La première étapes dans le monde ARN est la formation des premières bicouches-lipidiques à partir des premier lipides et également la formation des premiers fragments d'ARN avec les premiers nucléotides/riboses/phosphates. ma question est la suivante. Comment les lipides et les ribose ont été générés par les fumeurs blancs à partir du CO2 de l’atmosphère ? (une réaction d’oxydoréduction avec le dihydrogène fortement enthalpique ?). Pareil pour les acides aminés et les nucléotides.

    Deuxième question : comment les premiers ribosomes sont ils apparues à partir du monde ARN ? Je sais que le ribosome est constitué de deux parties (une qui est constitué d'un fragment d'ARNribosomique qui a pu apparaitre comme l'ARNpolymérase) mais la deuxième partie est une protéine... Alors que les protéines sont traduite par les ribosomes justement. C'est un peu la question de ce qui est apparu en premier entre la poule ou l’œuf.

    Merci en tous cas pour tous vos travaux fournis !

  32. #387
    dr.Garou

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Première question (je note que je passe seulement en L2 chimie-biologie alors je suis pas forcément un professionnel de ce domaine).

    La première étapes dans le monde ARN est la formation des premières bicouches-lipidiques à partir des premier lipides et également la formation des premiers fragments d'ARN avec les premiers nucléotides/riboses/phosphates. ma question est la suivante. Comment les lipides et les ribose ont été générés par les fumeurs blancs à partir du CO2 de l’atmosphère ? (une réaction d’oxydoréduction avec le dihydrogène fortement enthalpique ?). Pareil pour les acides aminés et les nucléotides.
    La théorie des fumeurs blanc, part du principe qu'un milieu chaud (mais sans excès) et réducteur (présence d'hydrogène en particulier), comportant une source de carbone et des catalyseurs métalliques, a pu générer une chimie du carbone très riche; des expériences réalisées en laboratoire dans des conditions de similarité théorique avec ces "réacteurs naturels" ont en effet donné une foule de produits carbonés divers et variés.... mais ça s'arrête là, car les proportions de chaque composant "utile" (bases pyrimidiques, acides aminés, etc,...) se forment chacun en concentration très faible dans une soupe qui est riche de plusieurs centaines de molécules différentes: pas vraiment une situation idéale pour présider à l'apparition de quelque chose se situant plus loin dans la direction de l'apparition de la vie. Cela dit à l'échelle de la Terre et à celle du temps qu'il a été nécessaire pour permettre l'apparition de la vie, cette vision garde un sens scientifique certain.

    Deuxième question : comment les premiers ribosomes sont ils apparues à partir du monde ARN ? Je sais que le ribosome est constitué de deux parties (une qui est constitué d'un fragment d'ARNribosomique qui a pu apparaitre comme l'ARNpolymérase) mais la deuxième partie est une protéine... Alors que les protéines sont traduite par les ribosomes justement. C'est un peu la question de ce qui est apparu en premier entre la poule ou l’œuf.
    Ta question vient très en aval de la précédente dans le schéma de construction de la vie; il a d'abord fallu:

    - former les bons précurseurs chimique en concentration relative suffisante
    - Former de l'ARN ou un précurseur de celui ci, qui soit fonctionnel (donc polymérisable/dépolymérisable)
    - Qu'il apparaisse des ribozymes capable de s'autorepliquer (le replication simple ne sert à rien quand on voit le facteur de dilution que représentent les océan face à quelques molécules d'ARN primitif formées au hasard)
    - Que ces ribozymes acquierent la fonction d'utiliser les acides aminés
    - Que ces ribozyme acquièrent la fonction de polymériser ces mêmes acides aminés ce qui en feraient les premiers "pré-ribosomes" qui n'utilisaient pas forcément une matrice de lecture pour ordonner les acides aminés polymérisés.
    - Que les pré-ribosomes acquièrent la fonction de traduction au travers de l'évolution des pré-ARNt sur lesquels ils doivent obligatoirement transférer les acides aminés.


    Bref, tu parles d'une machinerie déjà très complexe (ARN matrice, ARNt/amino-acyl transférase et ribosome) qui n'est certainement pas apparue par hasard et qui surtout n'avait certainement pas pour fonction initiale de "traduire" de l'ARN en protéines!

    La seule publication que j'ai vu, tentant d'expliquer l'origine de ce système donne une explication qui n'a vraiment rien à voir avec le codage de protéines.

    Je n'ai malheureusement que le diaporama à disposition; les histoires de ribosomes sont en deuxième partie de la conf.

    http://als.univ-lorraine.fr/files/co...gios-Diapo.pdf

    En gros, l'exposé précisait que l'apparition de la vie a du affronter plusieurs barrières:
    - Arriver à polymériser
    - Que les polymérisateurs restent le plus proche possible des ARN à polymériser (idéalement que le polymérisateur soit sont propre substrat)
    - Que les polymérisateurs ne tombent pas à sec de nucléotides en les consommant tous dans leur activité de polymérisation (en clair qu'une dépolymérisation parvienne à équilibrer la polymérisation)

    L'activité dépolymérisation concurrente à la polymérisation serait au final peut être à l'origine du code génétique et de la synthèse protéique, uniquement destinée à l'origine à combattre cette activité.

    Bref rien est simple même pour de petites molécules ^^

  33. #388
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonsoir Seiter,

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    Avant de commencer j'aimerais remercier Geb pour tout le temps et les informations données.
    Je te remercie mais heureusement je n'étais pas le seul contributeur. Cela aurait été bien triste pour moi dans le cas contraire d'ailleurs.

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    Mais j'aurais besoins de votre aide vu que vous avez l'air d'être formidablement expérimentés dans ce domaine.
    Au risque de te décevoir, même si j'adore lire les publications au sujet de l'origine de la vie (en particulier l'hypothèse de Michael Russell et collaborateurs qui fait l'objet de cette discussion), je ne suis rien de plus qu'en lecteur assidu, autrement dit un amateur éclairé.

    [QUOTE=Seiter2468;6419590]Première question (je note que je passe seulement en L2 chimie-biologie alors je suis pas forcément un professionnel de ce domaine).

    Je te rassure (ou peut être pas) : je n'ai pour ma part aucune formation scientifique, ni même un diplôme de niveau master en quoi que ce soit.

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    La première étapes dans le monde ARN est la formation des premières bicouches-lipidiques à partir des premier lipides et également la formation des premiers fragments d'ARN avec les premiers nucléotides/riboses/phosphates. ma question est la suivante. Comment les lipides et les ribose ont été générés par les fumeurs blancs à partir du CO2 de l’atmosphère ? (une réaction d’oxydoréduction avec le dihydrogène fortement enthalpique ?). Pareil pour les acides aminés et les nucléotides.
    L'hypothèse de Russell se borne seulement à imaginer un "moteur hydrothermal" (rien de plus), compatible avec les lois de la thermodynamique, ressemblant à un "métabolisme basal ou central" (core metabolism en anglais) et capable d'alimenter une complexification continue de la matière.

    En tant que géologue de formation, il n'a pu s'empêcher de remarquer également que de nombreux centres actifs des protéines actuels ressemblent à s'y méprendre à des nanocristaux de minéraux inorganiques qu'on pourrait trouver dans les évents hydrothermaux à l'époque de l'Hadéen (Nitschke et al., 2013).

    Par rapport aux étapes que tu évoques (bicouches lipidiques, nucléotides, riboses, acides aminés, etc., Russell a été un des premiers à regretter cette réflexion par "briques de la vie". Pour lui, les "molécules prébiotiques", ce sont, par exemple, le CO2, l'hydrogène moléculaire, le méthane (et tous les fluides susceptibles de s'échapper d'un fumeur blanc) ainsi que les cofacteurs inorganiques (Fe2+, Ni, etc., qui forment des cristaux avec des capacités catalytiques spécifiques).

    Eric Smith exprime ça très bien dans cette conférence à partir des produits du cycle de Krebs inversé :

    - Inevitable Life

    Il est introduit par David Krakauer.

    En outre, il y a de nombreux scientifiques qui sont venus se greffer à l'hypothèse de Russell pour traiter de différentes propriétés physico-chimiques des évents hydrothermaux qui pourraient s'être révélés utile dans l'apparition de la vie. Pour les nucléotides, il y a par exemple l'hypothèse d'Ernesto di Mauro. Pour l'émergence et la conservation de l'homochiralité, il y a l'hypothèse de Soren Toxvaerd (même si personne ne semble la connaître). Pour les premiers lipides, il y aurait eu une période au cours de laquelle les amyloïdes avaient de l'importance, etc. Mais évidemment, cela laisse de nombreuses zones d'ombre qui seront explorées à l'avenir pour compléter le cadre conceptuel offert par Russell pour déduire un scénario cohérent.

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    Deuxième question : comment les premiers ribosomes sont ils apparues à partir du monde ARN ? Je sais que le ribosome est constitué de deux parties (une qui est constitué d'un fragment d'ARNribosomique qui a pu apparaitre comme l'ARNpolymérase) mais la deuxième partie est une protéine... Alors que les protéines sont traduite par les ribosomes justement. C'est un peu la question de ce qui est apparu en premier entre la poule ou l’œuf.
    De mon point de vue, on n'en connaît pas assez sur le ribosome moderne pour comprendre sa complexification et son origine (en ce compris le ou les rôles qu'il aurait pu jouer au tout début de la vie).

    Il y a de grands progrès de ce point de vue cela dit (Hsiao et al., 2009). Par rapport au ribosome, comme j'en ai témoigné aussi ici, j'apprécie énormément la façon de procéder de Marcello Barbieri (Barbieri, 2002).

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    Merci en tous cas pour tous vos travaux fournis !
    J'ai été plus avare dans le partage de mes lectures ces 5 dernières années. Si tu le souhaites, nous pouvons également continuer cette conversation à travers la messagerie personnelle du forum.

    Il y a quelque chose d'important que je répète dans cette discussion depuis le début. L'hypothèse de Russell est pour moi un cadre conceptuel qui permet enfin d'y agréger un patchwork d'autres hypothèses dans des domaines précis des très nombreuses questions à résoudre, susceptibles de nous permettre de dégager un scénario cohérent, non pas pour désigner un seul et unique scénario, mais une série d'hypothèses privilégiées qui nous permettront enfin d'avoir un véritable modèle de l'origine de la vie qu'on pourra véritablement testé.

    Comme je l'ai également dit par ailleurs, je suis convaincu que ça prendra encore des centaines de chercheurs, des décennies de recherche et des dizaines de milliards de dollars. Pour moi, construire un évent hydrothermal pour tester tous les aspects de la théorie aura beaucoup de similitude en terme d'efforts que le programme Apollo. Je rappelle que celui conçu par Russell est très simple dans sa structure, dans sa composition et surtout, qu'il a un volume de seulement quelques millimètres cubes.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 23/08/2019 à 19h59.

  34. #389
    Seiter2468

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Merci beaucoup grâce à vos réponses les étapes de l'abiogenèse semble petit à petit se compléter pour moi.

    Mais du-coup j'ai à peu prêt fait de l'ordre dans mon esprit et j'ai a peu prêt reconstitué mentalement les étapes de la constitution des éléments chimiques à partir de la soupe primordial jusqu’aux premières cellules simples. J'aimerais que vous me dites ce que vous en pensiez car le schéma que je me suis fais manque probablement de détails et est peut être erroné. Merci encore pour votre contribution à tous, ce forum est une véritable mine d'or.

    Étape 1 : formation des premières molécules organiques grâce aux réactions d’oxydoréductions avec le dihydrogène fortement enthalpique présent dans les fumeur blancs qui permet de produire lipides, glucides, phosphates, acides nucléiques et acides aminés à partir de la soupe primordial (dioxyde de carbone, ammoniac, méthane). [Si quelqu'un de fort en biochimie pouvais me donner les réaction d’oxydoréduction capable de réduire du C02 jusqu’à en faire des lipides et glucides je suis vraiment intéressé !]

    Étape 2 : formations de liposomes (bicouches de lipides) grâce au capacités des lipides à être polaire à l’endroit du groument acide carboxyle et apolaire sur le squelette aliphatique. Les liposomes peuvent se «nourrir» en intégrants des lipides et se «diviser» en étant séparés dû aux actions mécaniques des vagues

    Étape 3 : formation des premières formes de polymères avec des acides nucléique. Pour des raisons qui me sont inconnus c’est la forme de polymère phosphate-5’ribose3’-phosphate qui l’emporte sur les autres et donne les premiers ARN. Des séquences avec les premiers nucléotides se forment (existes il que les 5 nucléotides A,T,C,G,U à la base ou il y en avait plus au début ?)

    Étape 4 : Les ARN piégés dans les liposomes absorbent les petits nucléotides qui passent par les membranes lipidiques des liposomes. Les premier ARN se replient et l’ARNpolymérase apparaît à un moment. Celui ci catalyse et recopie les autres fragment D’ARN.

    Étape 5 : Les premiers ARNribosomiques apparaissent et permettent de former les premières protéines (encore une fois pourquoi que 20 acides aminés sont utilisés ? Comment il ont été sélectionnés ?). La deuxième partie protéique des ribosomes apparaît ainsi que l’ARNtransfert et permet de traduire de l’ARN pour en faire des protéines. (c’est assez flou je sais… n’hésitez pas à compléter si vous avez des détails intéressants !)

    Etapes 6 : apparition de l’ADN plus stable qui remplace l’ARN (comment j’en ais aucune idée…)

  35. #390
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Seiter2468 Voir le message
    Mais du-coup j'ai à peu prêt fait de l'ordre dans mon esprit et j'ai a peu prêt reconstitué mentalement les étapes de la constitution des éléments chimiques à partir de la soupe primordial jusqu’aux premières cellules simples. J'aimerais que vous me dites ce que vous en pensiez car le schéma que je me suis fais manque probablement de détails et est peut être erroné.
    Pour compléter, je t'invite à citer les sources des travaux qui t'ont incité à mentionner les "étapes" que tu suggères, afin que nous puissions discuter à partir de publications scientifiques plutôt que de donner l'impression d'y aller de nos théories personnelles respectives. Quant à te dire ce que j'en pense, j'y reviendrai dès que j'aurai un peu plus de temps à y consacrer.

    J’ai trouvé un article qui essaye à nouveau de dater l’apparition de la vie :

    - When did Life Likely Emerge on Earth in an RNA-First Process? (Benner et al., 2019)

    The widespread presence of ribonucleic acid (RNA) catalysts and cofactors in Earth's biosphere today suggests that RNA was the first biopolymer to support Darwinian evolution. However, most "path-hypotheses" to generate building blocks for RNA require reduced nitrogen-containing compounds not made in useful amounts in the CO2-N2-H2O atmospheres of the Hadean. We review models for Earth's impact history that invoke a single ~1023 kg impactor (Moneta) to account for measured amounts of platinum, gold, and other siderophilic ("iron-loving") elements on the Earth and Moon. If it were the last sterilizing impactor, Moneta would have reduced the atmosphere but not its mantle, opening a "window of opportunity" for RNA synthesis, a period when RNA precursors rained from the atmosphere to land holding oxidized minerals that stabilize advanced RNA precursors and RNA. Surprisingly, this combination of physics, geology, and chemistry suggests a time when RNA formation was most probable, ~120 ± 100 million years after Moneta's impact, or ~4.36 ± 0.1 billion years ago. Uncertainties in this time are driven by uncertainties in rates of productive atmosphere loss and amounts of sub-aerial land.
    Cet article et la datation à la louche qui lui est associé est basé sur la théorie de Genda et al. (2017), selon laquelle le dernier grand impacteur qui aurait frappé la Terre était un astéroïde de la taille de la Lune, baptisé Moneta, d’après la déesse romaine de la mémoire, protectrice des fonds (c’est-à-dire de l’argent).

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 03/09/2019 à 07h50.

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