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



  1. #181
    Geb

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


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    Citation Envoyé par pourquoipourquoipourquoi Voir le message
    c'est gentil de ta part mais moi je ne connais pas l'anglais et j'aurais aimé que me la trduise afin que je connaisse le sujet de cette maniere on pourai en discuter
    Pour ceux que ça intéresse, je viens de terminer ma traduction personnelle de l'anglais vers le français du papier de Martin & Russell (2007) qui a motivé l'ouverture de cette discussion il y a un peu plus d'un an.

    J'ai pris également la peine de commencer à traduire le papier de Martin & Russell (2003) et il me reste les pages 15 à 20 à terminer, ce qui devrait être fait d'ici une petite semaine si je trouve le temps de m'y consacrer d'ici là.

    Cordialement.

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  3. #182
    Geb

    Re : Le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé ? La piste des MétalloProtéines

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Je te suggère également de regarder le cours du 6 mai 2009 du biochimiste Marc Fontecave :

    Les métaux : des origines aux biocatalyseurs d'aujourd'hui (71 minutes)
    Conscient qu'on a peut-être pas le temps de regarder une conférence aussi longue, j'ai décidé de recopier le passage intéressant au sujet des ions métalliques dans le vivant, qui constitue le début de la conférence, de 1:04 à 13:57 dans la vidéo mentionnée ci-dessus.

    [...] À partir d'aujourd'hui je vais parler des ions métalliques. C'est un sujet qui m'est cher parce que ça fait des années que je travaille dans ce domaine, mais aussi parce que je crois fondamentalement et je l'avais dit à une autre occasion, que pour ce qui est de la chimie du vivant, il me semble que l'une des grandes nouveautés de ces 30-40 dernières années, c'est que les ions métalliques jouent un rôle majeur dans le métabolisme cellulaire. Rôle qui est longtemps passé inaperçu et la chimie biologique est devenue ou en train de devenir autant bio-inorganique que bio-organique qu'elle l'était initialement il y a quelques siècles, lorsque les chimistes ont commencé à s'intéresser au vivant. Alors, la dernière fois j'ai essayé de vous faire sentir cette âme des enzymes et finalement j'ai surtout voulu dire que c'était assez difficile de la comprendre cette âme, parce que finalement, tout ce qui se passait au niveau d'une enzyme et notamment, l'accélération fantastique des réactions, c'était un phénomène qui était finalement assez difficile à comprendre parce que tout était inscrit dans la protéine elle-même, dans sa structuration, dans la structuration du site actif et que toute l'énergie qui était disponible à ce moment-là avait été installée bien avant, au moment du repliement de la protéine, sa synthèse. Ce que je n'avais pas dit, à ce moment-là, ce que je n'ai pas dit la dernière fois, c'est que puisque je n'avais évoqué que des enzymes qui ne contenaient pas de cofacteurs, pour l'essentiel, à part un exemple avec la vitamine B12, évidemment, une des clés de la catalyse enzymatique, ce sont les ions métalliques puisque aujourd'hui, on sait que environ 30 à 40% des systèmes enzymatiques contiennent un centre métallique et qu'il n'y aurait pas ces activités sans la présence de ces ions et c'est de ça dont je vais commencer à parler aujourd'hui et puis, dans d'autres leçons plus tard. Alors, de quoi il s'agit ? Ces ions métalliques qui sont présents dans le vivant, ce sont essentiellement ces métaux, dans la classification des éléments : métaux de transition et plus abondants, métaux alcalins (en particulier sodium, potassium) et métaux alcalino-terreux (magnésium, calcium). J'ai quelques informations sur les quantités relatives de ces éléments, mais je crois que Jacques va en dire en peu plus et de façon plus précise. Mais simplement, pour essayer rapidement de vous donner un ordre de grandeur de ces valeurs, parce que comme je vais le dire, le principe d'abondance, que je vais définir toute à l'heure, est un élément important pour comprendre la place des métaux dans le vivant et finalement il y a plusieurs espaces dans lesquels il faut avoir une information sur les quantités métalliques : c'est évidemment l'Univers, ensuite c'est la Terre et dans la Terre il y a à la fois la croûte terrestre et l'eau et c'est différent, évidemment parce que comme je vais le dire il y a des problèmes de solubilité et enfin, dans un tissu vivant et on verra que même si, à la fin, je vais conclure sur la validité du principe d'abondance, qui est en fait la corrélation entre la disponibilité des atomes et leur présence dans un organisme vivant. En gros, la Nature n'a rien fait d'autre que de commencer à récupérer ce qui lui était utile de plus abondant et ensuite de descendre dans la chaîne. Donc, voilà à peu près, les quantités relatives des éléments et comme vous voyez, notre Univers est essentiellement constitué d'hydrogène et d'hélium et ensuite on passe vraiment à des quantités beaucoup plus faibles et évidemment, plus le métal est lourd et moins il est abondant et, comme vous le savez, il y a quelques points particuliers : je reviendrai parce que le fer il joue un rôle tellement essentiel dans le vivant qu'il est intéressant s'y arrêter un tout petit peu. Évidemment, vous voyez que le fer, par rapport à tout un tas d'autres métaux de transition, est largement plus abondant et ça c'est évidemment dû au fait que, comme vous le savez, le fer est un élément particulièrement stable. Ensuite, quand on passe, à l'abondance des métaux et des éléments sur la Terre, les choses sont très très différentes et je ne veux pas rentrer dans la discussion du pourquoi, et comme vous le savez, la Terre c'est surtout de l'oxygène, du silicium et le fer, comme vous le voyez est très abondant. Mais ça je crois que Jacques en parlera toute à l'heure. Quand on regarde maintenant la composition d'un corps humain ou d'une bactérie, en gros on retrouve à peu près les mêmes choses c'est-à-dire que les ions métalliques qui sont les plus abondants ce sont les alcalins et les alcalino-terreux, comme vous pouvez le voir ici sur une échelle log, et que, évidemment ils sont moins abondants que carbone, oxygène, hydrogène, azote et ensuite, il faut passer à ce qu'on appelle des éléments traces, pour trouver les métaux les plus importants pour le vivant, à savoir le fer, le zinc et le cuivre. Et en effet, dans un système vivant, une cellule, c'est l'atome de fer, ce sont les atomes de fer et les atomes de zinc qui sont les plus abondants, ce sont des choses qui sont assez bien établies. Alors, est-ce qu'il y a une corrélation entre la présence des éléments dans un organisme vivant et la présence des éléments à la surface de la Terre ? En fait, tout dépend quelle corrélation on regarde. Si on fait une corrélation entre l'eau de mer et puis par exemple, un tissu vivant, séché, et qu'on fait l'analyse atomique, comme vous le voyez, on a une assez bonne corrélation, c'est pas fantastique mais la corrélation est pas trop mauvaise. Vous voyez dans ces tableaux, de façon très large, on voit bien que les concentrations d'alcalins et d'alcalino-terreux sont fortes dans l'eau de mer et ce sont les plus fortes dans le plasma, par exemple, et à l'inverse, les métaux de transition, les ions métalliques de transition, sont peu abondants dans l'eau de mer et sont en effet, peu abondants dans le plasma. Donc on voit à peu près une bonne corrélation. Et donc, pour avoir cette corrélation, en effet, il faut rapporter les métaux du vivant à la quantité d'eau de mer. Pourquoi ? Et je reviendrai après sur cette histoire de... vous voyez ici "fer dans la mer ancienne", qu'est-ce que ça veut dire ? Je reviens ici... En effet, comme vous le voyez ici, la corrélation par contre, entre la concentration des atomes dans l'eau de mer et la concentration des atomes dans la croûte terrestre, là la corrélation est extrêmement mauvaise. Parce qu'il y a tout un tas de paramètres physico-chimiques qui déterminent la disponibilité dans l'un ou l'autre des milieux, et parce que, en particulier, il y a un problème de solubilité. Je l'exprime ici dans le cas du fer, mais autant le fer à l'état Fe2+, le fer ferreux est soluble, autant le fer(III) ne l'est pas. Et dans une atmosphère comme dans notre atmosphère actuelle, c'est-à-dire oxydante en présence d'oxygène, le fer qui est à la surface de la Terre est oxydé, sous forme fer(III) et donc essentiellement sous forme d'oxyde de fer. Ici, c'est un hydroxyde mais si les réactions continues, vous arrivez à de l'hématite, de la magnétite, enfin, des oxydes de fer. Et en fait, ici vous avez des informations qui vous donnent une idée de "l'extractabilité" des éléments de la Terre vers la mer. Et si on admet que les organismes vivants ont surtout utilisé les éléments qui étaient solubles dans l'eau de mer, évidemment, une telle information vous explique pourquoi le fer qui est si abondant à la surface de la Terre, globalement, comme vous le voyez ici, il n'est en fait pas dans la corrélation, il est très peu abondant dans l'eau de mer. Parce qu'en fait dans l'eau de mer il n'est pas en proportion de ce qu'il est à la surface de la Terre à cause de ce phénomène de précipitation, il y a très peu de fer soluble et donc le fer est un élément qui est très très peu extractible, c'est-à-dire, qui passe très difficilement de la Terre à la mer. Et à l'inverse, vous avez des métaux comme le molybdène parce que les oxydes de molybdène sont solubles de la même façon que le soufre est très soluble parce qu'il y a des sulfates. Évidemment, les ions alcalins et alcalino-terreux sont très solubles. Vous voyez donc, ce genre de diagramme se lit assez facilement. Voilà et donc au-dessus de la ligne ici, une sorte de ligne de corrélation, vous avez les éléments qui sont très solubles et en-dessous vous avez les éléments les moins solubles et le fer en fait partie. Et donc, c'est pour ça que la corrélation entre quantité de métaux dans un organisme vivant et quantité à la surface de la Terre, cette corrélation est mauvaise. À l'inverse comme je l'ai montré ici, elle est meilleure si vous considérez cette corrélation avec l'eau de mer. Ici, donc, "fer dans la mer ancienne", je l'évoquerai à plusieurs reprises, mais évidemment, l'histoire de la Terre est telle que les conditions, rédox en particulier, n'ont pas été les mêmes tout le temps. Et dans une atmosphère où n'existait pas l'oxygène et ça s'est produit, le fer était à l'état fer(II) donc soluble et donc il y a eu en effet, une mer ancienne dans laquelle il y avait des quantités importantes de fer et ce fer a été à ce moment-là utilisé de façon très abondante par le vivant et ensuite, on le verra, même si la précipitation a eu lieu au moment où l'oxygène est arrivée à la surface de la Terre, il s'est passé des tas de choses à ce moment-là, mais en particulier cela, comme vous le verrez, le fer est un élément tellement extraordinaire sur le plan chimique qu'il a été conservé et que les organismes vivants ont réagi en mettant en place des stratégies pour résoudre le problème de la non-disponibilité nouvelle du fer, et encore aujourd'hui, évidemment, le fer est un élément très très important, même s'il n'est pas disponible dans l'eau de mer. [...]

  4. #183
    noir_ecaille

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

    Je vais lire tout de suite ! Rien qu'à l'idée qu'on étudie la possibilité d'appliquer les développements récents concernant les fumeurs (blancs en particuliers) à l'exobiologie

    C'est génial toutes ces références Geb
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  5. #184
    Geb

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

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    C'est génial toutes ces références Geb
    Pas de quoi. Je te remercie de manifester ton intérêt. En ce qui me concerne, j'ai déjà traduit les textes principaux des 3 premiers papiers de la 44e Conférence des sciences lunaires et planétaires. Pour l'instant je suis assez déçu parce qu'en 2 pages, on voit bien qu'ils n'ont pas de quoi raconter grand-chose.

    Cordialement.

  6. #185
    Geb

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

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Pour ceux que ça intéresse, je viens de terminer ma traduction personnelle de l'anglais vers le français du papier de Martin & Russell (2007) qui a motivé l'ouverture de cette discussion il y a un peu plus d'un an.
    Je me suis dit que ce serait peut-être sympa d'écrire ne serait ce que ma traduction du résumé de l'article ainsi que de l'introduction.

    De l'origine de la biochimie à un évent hydrothermal alcalin

    Résumé

    Une modèle pour l'origine de la biochimie à un évent hydrothermal alcalin a été développé qui se concentre sur la voie de l'acétyl-CoA (voie de Wood-Ljungdahl) de fixation du dioxyde de carbone et de métabolisme intermédiaire central, menant à la synthèse des constituants des purines et des pyrimidines. L'idée que l'acétogenèse et la méthanogenèse étaient les formes ancestrales du métabolisme énergétique parmi respectivement les premières cellules eubactériennes et archéobactériennes autonomes, est en toile de fond. La synthèse de ptérines formylées, qui sont des intermédiaires essentiels de la voie de Wood-Ljungdahl et de la biosynthèse des purines conforte l'idée de systèmes métaboliques avec des exigences bioénergétiques importantes qui semblerait établir un lien entre certaines, mais pas toutes les étapes de la réduction du CO2 avec les processus géochimiques à l'intérieur ou à la surface de la croûte terrestre. Des analogues prébiotiques du cœur des réactions biochimiques catalysées de manière inorganique, impliqués dans la synthèse de méthyle dépendante de la ptérine de la voie moderne de l'acétyl-CoA sont considérés. Les composés suivants apparaissent comme des candidats probables ayant joué un rôle central dans la chimie prébiotique : les sulfures de métaux, le formate, le monoxyde de carbone, le sulfure de méthyle, l'acétate, le phosphate de formyle, le carboxyphosphate, le carbamate, le phosphate de carbamoyle, les thioesters d'acétyle, le phosphate d'acétyle, peut-être le sulfure de carbonyle et finalement les ptérines. Le carbone a pu entrer dans le métabolisme primitif via des réactions à peine différentes de celles de la voie moderne de Wood-Ljungdahl, la réaction de la pyruvate synthase et le cycle inversé et incomplet de l'acide citrique. Les intermédiaires clés riches en énergie étaient peut-être les thioesters d'acétyle, avec le phosphate d'acétyle servant peut-être comme l'intermédiaire universel d'énergie métabolique avant l'origine des gènes. L'azote a pu entrer dans le métabolisme sous la forme de NH3 géochimique à travers deux voies : la synthèse de phosphate de carbamoyle et les transaminations réductrices d'alpha-cétoacides. Ensemble avec les intermédiaires de la synthèse du méthyle, ces deux voies de l'assimilation de l'azote fourniraient directement tous les intermédiaires modernes de la biosynthèse des purines et des pyrimidines. Des considérations thermodynamiques associées à la synthèse de ptérines formylées suggèrent que la capacité à se servir du gradient de protons naturel pré-existant à l'interface entre l'évent et l'océan grâce à l'ATP synthase est plus vieille que la capacité à générer un gradient de protons avec une chimie qui est spécifiée par des gènes.

  7. #186
    Geb

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

    Et voilà la traduction de l'introduction du papier de 2007 de Martin & Russell paru dans Philos Trans R Soc Lond B :

    1. Introduction

    Il y a moins de 30 ans que les évents hydrothermaux sous-marins ont été découverts. Depuis leur découverte, les gens ont considéré l'idée, en tant qu'alternative à la soupe prébiotique (Haldane, 1929), que la vie ait pu apparaître au niveau des évents hydrothermaux sous-marins (Corliss et al., 1981 ; Baross & Hoffman 1985). Cette idée est souvent écartée par ses opposants sur les bases que les évents hydrothermaux sous-marins sont simplement trop chauds pour avoir quoi que ce soit à voir avec l'origine de la vie. Bien qu'il soit vrai que la vie n'ait pas pu apparaître à approximativement 400°C, il n'est pas vrai que tous les évents hydrothermaux sont si chauds. Certains évents hydrothermaux sont beaucoup plus froids que les célèbres premiers d'entre eux qui ont été découverts, appelés fumeurs noirs. De tels évents alcalins, comme Lost City près de la dorsale médio-Atlantique, présente de l'eau très riche en H2 d'environ 40 à 90°C (Kelley et al., 2005 ; Proskurowski et al., 2006). Bien que de tels évents ont existé depuis au moins 30000 ans (Früh-Green et al., 2003), ils sont connus depuis environ 5 ans, donc les biologistes et les géochimistes n'ont pas eu beaucoup de temps pour penser à leurs implications pour l'origine de la vie ou de faire des expériences qui simulent leurs conditions en laboratoire. Un d'entre nous pensait déjà à ce type d'évent alcalin sous-marin pour l'origine de la vie avant qu'ils ne soient découverts. Russell et al. (1994, p. 231), écrivirent :

    Nous proposons que la vie a émergé à partir d’agrégats de bulles de sulfure de fer en croissance contenant une solution hydrothermale alcaline et hautement réductrice. Ces bulles étaient enflées de manière hydrostatique au niveau des sources chaudes sous-marines riche en soufre, située à une certaine distance des rides océaniques il y a 4 milliards d'années.
    Les évents de Lost City :

    - sont situés à une certaine distance d'une ride médio-océanique,
    - présentent une eau hautement réductrice contenant une quantité relativement faible de sulfure (Kelley et al., 2001),
    - forment des microcompartiments ressemblant à des bulles (Kelley et al., 2005).

    Les réflexions à propos de l'origine de la vie ont donc menées par déduction à un type particulier d'évent hydrothermal qui a été découvert par la suite ; un tel évent pourrait également avoir existé il y a 4 milliards d'années.

    L'idée que les premières formes d'organismes sur Terre étaient des autotrophes (satisfaisants leurs besoins en carbone à partir du CO2 uniquement) est légèrement plus ancienne que l'idée d'une soupe prébiotique (Haldane, 1929). Le biologiste russe Mereschkowsky (1910, p. 360) tandis qu'ils considéraient la nature des premiers organismes a déduit qu'ils étaient :

    -des anaérobes et qu'ils avaient

    "la capacité de synthétiser des protéines et des glucides (ces derniers sans l'aide de chlorophylle) à partir de substances inorganiques" ["Fähigkeit, Eiweiße und Kohlenhydrate (letzteres ohne Vermittlung des Chlorophylls) aus unorganischen Stoffen zu bilden"].
    Leduc (1911) et d'autres (Hartman, 1975 ; Fuchs & Stupperich, 1985 ; Fuchs, 1986 ; Morowitz et al., 2000) ont également suggéré que les formes de vie les plus primitives étaient des autotrophes. Mais beaucoup de scientifiques préfèrent toujours l'idée d'une soupe prébiotique (Bada & Lazcano, 2002) dans laquelle les premiers organismes auraient survécu à partir de l'oxydation de composés organiques réduits issus de la soupe (de Duve, 1991). Quelle que soit la façon dont la vie est apparue, ou l'état ancestral du métabolisme microbien, le processus global de l'émergence de la vie doit avoir été thermodynamiquement favorable, sinon, il n'aurait pas eu lieu. Les évents hydrothermaux sont attrayants de ce point de vue, parce que l'interface entre le H2 hydrothermal et le CO2 dissout dans l'océan à partir de l'atmosphère primitive (Osborn, 1917 ; Goldschmidt, 1952). L'équilibre chimique du système H2/CO2 dans des conditions hydrothermales favorise la synthèse de composés carbonés réduits, les constituants essentiels de la vie, peu importe la voie réactionnelle prise pour y arriver (Shock, 1990 ; Shock et al., 1998). D'un point de vue haut-bas (du présent vers le passé, par biochimie comparative), parmi les réactions métaboliques anaérobies essentielles des microbes qui impliquent le H2 en tant que donneur d'électrons (Schönheit & Schäfer, 1995 ; Amend & Shock, 2001), les méthanogènes et les acétogènes sortent du lot, parce qu'ils synthétisent leur adénosine triphosphate (ATP ; tableau 1) en réduisant le CO2. Ils font cela avec l'aide de la voie de l'acétyl-coenzyme A (voie de l'acétyl-CoA ; voie de Wood Ljungdahl) de fixation du CO2 (Fuchs, 1986). La voie de l'acétyl-CoA possèdent plusieurs caractéristiques biochimiques qui indiquent son caractère ancestral (Fuchs & Stupperich, 1985), d'après la liste de Fuchs (1989) :

    - elle est présente chez les anaérobies et les extrêmophiles,
    - elle est présente chez les eubactéries et les archéobactéries,
    - elle requiert très peu d'énergie,
    - elle utilise le monoxyde de carbone, le formate, le formaldéhyde et le méthanol en plus du dioxyde de carbone,
    - l'obligation de l'omniprésence de coenzyme, mais avec des structures variées cela dit,
    - l'importance des métaux dans la catalyse de la fixation et de la réduction du dioxyde de carbone,

    D'un point de vue bas-haut (du passé vers le présent, ou une perspective géochimique), les évents hydrothermaux fournissent une source durable d'énergie chimique, en vertu du potentiel chimique de H2/CO2. Les conditions d'un évent hydrothermal favoriseraient la synthèse de l'acétate à des concentrations d'approximativement 5 mmol/kg à approximativement 150°C (Shock, 1992), de même si le fluide hydrothermal se mélange à l'eau de mer anoxique à 40°C (Shock, 1990 ; Shock et al., 1998). De plus, la structure interne microporeuse des évents hydrothermaux fournit une solution au problème semblant insurmontable de comment était-il possible d'atteindre des concentrations suffisantes des constituants organiques de systèmes auto-reproducteurs afin que quelque chose comme un système auto-reproducteur puisse émerger (Russell & Hall, 1997 ; Martin & Russell, 2003). Ce problème important de comment les composants chimiques de la vie ont-ils pu atteindre des concentrations molaires suffisantes pour réagir est ce que de Duve (1991) a appelé avec justesse le "problème de la concentration". Les structures internes microporeuses au niveau des évents hydrothermaux pourraient, en principe, fournir le mécanisme de concentration nécessaire à l'origine de la vie.

    Dans des publications précédentes, nous avons développé l'idée que la vie ait pu émerger dans des précipités structurés de monosulfure de fer dans un évent hydrothermal alcalin au niveau d'un gradient rédox, de pH et de température entre le fluide hydrothermal riche en sulfure et les eaux contenant du fer(II) au niveau du plancher océanique à l'Hadéen (Russell et. al, 1994 ; Russell & Hall, 1997 ; Martin & Russell, 2003). La compartimentation tridimensionnelle croissant naturellement observée de manière naturelle à l'intérieur d'un site d'émanation fossilisé de précipités de sulfure de métal a mené à l'idée que de tels compartiments inorganiques aient pu être les précurseurs fonctionnels des parois et membranes cellulaires des procaryotes vivants en liberté (Russell & Hall, 1997). Les découvertes que le FeS catalyse la synthèse de CH3SH (méthanethiol ou méthylmercaptan ; Heinen & Lauwers, 1996 ; Schulte & Rogers, 2004) à partir de CO2 et de H2S et que le FeS et le NiS catalysent tous les deux la synthèse d'un thioester appelé thioacétate de méthyle (CH3COSCH3), à partir de CO et de sulfure de méthyle (Huber & Wächtershäuser, 1997), suggérait davantage que des synthèses prébiotiques analogues ont eu lieu à l'intérieur de tels compartiments au niveau de l'évent. La compartimentation aurait pu retenir les produits des réactions de se diffuser dans l'océan, fournissant des concentrations suffisantes d'intermédiaires organiques pour permettre à quelque chose comme le monde à ARN de voir le jour. Ces compartiment naturellement formés, composés de parois catalytiques, aurait pu abriter les premiers systèmes auto-reproducteurs (Koonin & Martin, 2005), les précurseurs supportant la réplication ayant été synthétisés in situ, de manière géochimique et biogéochimique, et avec les centres en FeS (et en NiS) jouant le rôle catalytique décisif. L'ancêtre universel de la vie ainsi déduit n'aurait pas été une cellule vivant librement, mais plutôt confinée dans les compartiments en FeS naturellement chimiosmotiques à l'intérieur desquels elle a vu le jour (Martin & Russell, 2003 ; Koonin & Martin, 2005).

    Une origine hydrothermale (avec une concentration des produits des synthèses prébiotiques catalysées par les sulfures de métaux à l'intérieur de micro-compartiments formés naturellement à un évent hydrothermal alcalin chaud) est hautement compatible avec le point de vue selon lequel la voie de l'acétyl-CoA de fixation du carbone pourrait être la voie biochimique la plus primitive de réduction du CO2 (Fuchs & Stupperic, 1985 ; Fuchs, 1989). C'est parce que, en sus des caractéristiques listées ci-dessus par Fuchs (1989), la voie de l'acétyl-CoA est :

    - très exergonique
    - n'implique aucun intermédiaire stéréochimiquement défini (c-à-d pas de molécules homochirales),
    - opère avec des composés de départ très simples (dihydrogène, dioxyde de carbone et composés soufrés) qui sont présents dans les cheminées hydrothermales (le dihydrogène et les composés soufrés dans le fluide hydrothermal et le dioxyde de carbone dans l'océan),
    - elle implique des composés soufrés à partir de métaux de transition qui auraient également été présents au sein des cheminées hydrothermales,
    - elle produit un thioester très réactif (l'acétyl-coenzyme A) comme produit initial.

    Ceci a conduit à la notion que le mont hydrothermal au sein duquel la vie a évolué aurait pu avoir produit de l'acétate comme produit dérivé géochimique avant que la biochimie n'ait débuté (Russell & Martin, 2004).

    Mais la voie de l'acétyl-CoA a besoin d'un groupement méthyle afin d'opérer, dont la synthèse est :

    - essentiel à la production du groupement acétyle
    - nécessite un apport d'énergie dans la biochimie moderne (Thauer, 1998 ; Maden, 2000 ; Graham & White, 2002 ; Müller, 2003), ce qui pose un problème bioénergétique dans le contexte des origines autotrophes.

    Ici, nous évaluons l'origine du groupement méthyle dans les versions modernes de la voie de l'acétyl-CoA tel qu'elle a lieu dans les acétogènes et les méthanogènes et en termes de synthèse prébiotique. Nous évaluons l'apport de carbone, de phosphate et d'azote dans le métabolisme et proposons un schéma simple de métabolisme central qui fournit directement les composés à partir desquels les bases de l'ARN sont synthétisées dans les cellules modernes. Nous identifions un problème bioénergétique curieux lié à la synthèse primitive de ptérines formylées, auquel la nature chimiosmotique des évents alcalins pourrait permettre une solution éventuelle.

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  9. #187
    Geb

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

    Je me rends bien compte que j'aurais dû faire l'inverse, mais voici ma traduction personnelle du résumé et de l'introduction de l'article de 2003 de Martin & Russell publié dans Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.

    De l'origine des cellules : une hypothèse pour les transitions évolutives de la géochimie abiotique aux procaryotes chimioautotrophes, et des procaryotes au cellules nucléées

    Toute vie est organisée sous la forme de cellules. La compartimentation physique de l'environnement et l'organisation autonome de réaction d'oxydo-réduction en leur sein sont les attributs les mieux conservés des choses vivantes, par conséquent, la matière inorganique avec de tels attributs serait l'ancêtre le plus probable de la vie. Nous proposons que la vie a évolué dans des précipités structurés de monosulfure de fer au lieu d'infiltration sur le site d'un mont hydrothermal à un gradient redox, de pH et de température entre le fluide hydrothermal riche en sulfure et les eaux contenant du fer(II) au niveau du plancher océanique à l'Hadéen. La compartimentation tridimensionnelle surgissant naturellement, observé au sein de précipités en sulfure métallique de site d'infiltration hydrothermale fossile indique que ces compartiments inorganiques ont été les précurseurs des parois cellulaires et des membranes que l'on trouve chez les procaryotes vivants en liberté. La capacité connue du FeS et du NiS de catalysée la synthèse de thioacétate de méthyle à partir de monoxyde de carbone et de sulfure de méthyle, constituants du fluide hydrothermal, indique que les synthèses prébiotiques ont eu lieu dans les surfaces internes de ces compartiments faits de sulfure métallique, qui retenaient en outre les produits ayant réagit de diffuser dans l'océan, fournissant des concentrations suffisantes des réactifs pour forger la transition de la géochimie à la biochimie. La chimie de ce qui est connu comme le monde à ARN pourrait avoir pris place à l'intérieur de ces compartiments formés de murs catalytiques apparaissant naturellement pour donner naissance à des systèmes réplicateurs. Des concentrations suffisantes de précurseurs pour soutenir la réplication auraient été synthétisés in situ de manière géochimique et biogéochimique, avec des centres en FeS (et NiS) jouant le rôle catalytique central. L'ancêtre universelle que nous imaginons ne vivait pas en liberté mais était plutôt confiné au sein de compartiments en FeS naturellement chimiosmotique à l'intérieur desquels la synthèse de ses constituants avait lieu. Les premières cellules vivants en liberté sont supposées être des eubactéries et des archéobactéries chimioautotrophes qui ont émergées il y a plus de 3,8 milliards d'années de leur confinement inorganique. Nous proposons que l'émergence de ces lignées procaryotes à partir de ces confins inorganiques eut lieu de manière indépendante, facilité par des origines indépendantes de la biosynthèse lipidique des membranes : éther isoprénoïde pour les membranes des archéobactéries et ester d'acide gras pour les membranes de la lignée des eubactéries. Les attributs partagés par tous les procaryotes sont interprétés comme les héritages de leur ancêtre universel confiné. Les attributs qui distinguent les eubactéries des archéobactéries sont interprétés comme les reliques de leur phase de différentiation après la divergence de l'ancêtre universel confiné et avant l'origine du style de vie chimioautotrophe en liberté. Les attributs partagés par les eucaryotes avec les eubactéries et les archéobactéries respectivement, sont interprétés comme des héritages via la symbiose. Les attributs uniques aux eucaryotes sont interprétés comme des inventions spécifiques à leur lignée. L'origine du système endomembranaire eucaryote et de la membrane nucléaire sont suggérés comme étant le résultat fortuit de l'expression des gènes pour la synthèse lipidique de la membrane eubactérienne par un appareil génétique archéobactérien dans un compartiment qui n'était pas entièrement préparé à s'accommoder de tels composants, résultant en des vésicules de lipides eubactériens qui s'est accumulé dans le cytosol autour de leur site de synthèse. Sous ces prémisses, la division la plus ancien dans le monde vivant est celle entre les eubactéries et les archéobactéries, tandis que le grade évolutif le plus grand est celui entre les procaryotes et les eucaryotes.
    1. Introduction

    La Terre est âgée de 4,5 milliards d'années et le premier océan avait condensé vers environ 4,4 milliards d'années (Wilde et al., 2001). Il y a de bonnes raisons de croire que la vie est apparue ici vers environ 3,8 milliards d'années, parce que les données des isotopes de carbone fournissent une preuve de fixation biologique du carbone dans des roches sédimentaires de cette âge (Mojzsis et al., 1996 ; Rosing, 1999 ; Nisbet & Sleep, 2001 ; Ueno et al., 2002). Vers environ 3,5 milliards d'années, les stromatolithes étaient présents, des tapis microbiens signes d'une déposition par des procaryotes photosynthétiques (Walter, 1983 ; Nisbet & Sleep, 2001). Vers 1,5 milliards d'années, les dénommés acritarches devinrent raisonnablement abondants, des microfossiles d'organismes unicellulaires qui sont presque certainement eucaryotes (Javaux et al., 2001) et probablement des algues grâce à une paroi cellulaire fraîchement préservée. Vers 1,2 milliards d'années, des organismes multicellulaires spectaculairement préservés sont apparus et étaient très probablement des algues rouges (Butterfield, 2000). Il y a eu des rapports de restes plus anciens prétendument eucaryotes, mais ils sont équivoques. Par exemple, Grypania est une fossile de 2,1 milliards d'années (Han & Runnegar, 1992), mais il pourrait tout aussi bien être un procaryote filamenteux qu'un eucaryotes filamenteux, parce que la structure cellulaire du fossile n'est pas préservée. Plus récemment, des stéranes ont été trouvés dans des sédiments de 2,7 milliards d'années fournissant prétendument la preuve de l'existence des eucaryotes à cette époque (Brocks et al., 1999), mais plusieurs groupes de procaryotes incluant les protéobactéries méthanotrophes (voir Schouten et al., 2000), les myxobactéries (Kohl et al., 1983) et les cyanobactéries (Hai et al., 1996) font les mêmes genres de composés (par exemple le cholestérol) prétendument spécifiques aux eucaryotes, si bien que la preuve par le stérane pour l'âge des eucaryotes est au mieux, douteuse. De la matière faite de carbone ultra-léger qui porte la signature isotopique du méthane produit biologiquement remonte à 2,7 milliards d'années (Hayes, 1994), fournissant la preuve d'une distinction entre eubactéries (méthanotrophes) et archéobactéries (méthanogènes) à cette époque tout du moins, et indicant en outre que les arguments pour l'origine des archéobactéries il y a seulement 850 millions d'années (Cavalier-Smith, 2002) doivent être erronés.

    Ces repères géologiques fournissent une orientation grossière mais robuste du processus de l'évolution primitive : l'origine des procaryotes vers au moins 3,5 milliards d'années et l'origine des eucaryotes vers au moins 1,5 milliards d'années. Mais les biologistes aussi bien que les géologues voudraient connaître un peu plus de détails. Que s'est-il passé durant ces premiers 2,5 milliards d'années ? Comment la vie a-t-elle émergé du sol pour commencer ? Pourquoi a-t-il fallu si longtemps aux eucaryotes pour apparaître ? Pourquoi les deux groupes de procaryotes contemporains (les eubactéries et les archéobactéries) sont-ils si génétiquement cohérents et pourtant si biochimiquement différents ? Pourquoi n'y a-t-il pas de formes intermédiaires entre l'organisation procaryote et l'organisation eucaryote ? D'où est venu le noyau ? Ici, nous examinons les processus évolutifs qui pourraient sous-tendre les différences entre les eubactéries et les archéobactéries et qui pourraient sous-tendre les différences entre les procaryotes et les eucaryotes ainsi que les modèles en mosaïque des attributs (Zillig, 1991) partagés entre les trois.
    Dernière modification par Geb ; 07/04/2013 à 03h18.

  10. #188
    Geb

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

    Je n'ai malheureusement pas trouvé d'articles téléchargeables sur le site de l'édition 2012 de l'AbSciCon.

    En revanche, il y a le programme de cette conférence (104 pages), qui s'est tenue du 16 au 20 avril 2012 au Georgia Institute of Technology d'Atlanta.

    Les sessions auxquelles Mike Russell avait participé sont les suivantes (résumés en lien) :

    TUESDAY, APRIL 17, 2012

    Mineral-based Catalysis on the Prebiotic Earth

    Schoonen M. A.
    The Availability of Metal Sulfides on the Hadean Earth and its Limitation on Mineral-Based Catalysis

    White L. M. Russell M. J. Mielke R. E. Kanik I. Bhartia R. Stockton A. M. Stucky G. D.
    Hydrothermal Fabrication of Iron Sulfide Chimneys and Organic Molecules

    Ohara S. Boctor N. Z. Cody G.
    Prebiotic Iron−Sulfur Clusters Synthesized from Amino Acid Aqueous Solutions with Pyrrhotite

    Russell M. J. Nitschke W.
    42: The must-have element to get life started

    Shumlas S. L. Bhandari N. Gordon A. D. Smirnov A. Schoonen M. A. Strongin D.
    Ammonia Formation on Molybdenum-Modified Iron Sulfide Surfaces

    Barge L. M. Doloboff I. J. Kanik I. Russell M. J.
    Inorganic Precipates as Electrochemical Energy Traps at Alkaline Vents on the Early Earth

    Cornish J.
    Explaining the Origin of Life: Making a film for cable television

    Chemical Evolution and the Transition to Living Matter

    Stockton A. M. White L. M. Mora M. F. Cable M. L. Mielke R. E. Russell M. J. Willis P. A.
    Detection and Analysis of Amino Acids and Dipeptides Produced in an Alkaline Hydrothermal Vent
    Reactor


    Plausible Geochemical Conditions on the Prebiotic Earth

    Beck A. Gardenghi D. Harris T. Szilagyi R.
    Development of Computational Methods to Simulate Molecular Fe-S Cluster Formation on Mineral Surfaces

    Das D. Omosun T. Childers S. W. Mehta A. K. Lynn D. G.
    Peptide Membranes: Possible templates and catalysts for chemical evolution

    Deere T. M. Lessner F. H. Lessner D. J.
    Examining Iron-Sulfur Cluster Biogenesis in the Domain Archaea

    Doloboff I. J. Barge L. M. Russell M. J. Kanik I.
    Examining Morphology and Electrochemistry of Iron-Phosphate-Silicate Chemical Garden Structures: An Alkaline
    Hydrothermal System Analog



    THURSDAY, APRIL 19, 2012

    Serpentinization in Astrobiology: From Molecular to Cosmic Scales

    Sleep N. H.
    Serpentinization and the origin of life

    Russell M. J. Branscomb E.
    The tectonic production of serpentinizing fracture engines led to onset of metabolism

    Sherwood Lollar B. Lacrampe-Couloume G. Onstott T. C. Ballentine C. J.
    Serpentinization in space and time: H2 generation for life from the worlds’ oldest rocks

    Wiegel J. Mesbah N. M.
    Polyextremophiles: Anaerobic halophilic alkalithermophiles with high resistance to UV radiation

    Brazelton W. Nelson B. Szponar N. Morrill P. L. Schrenk M. O.
    Metagenomic evidence for subsurface microbial activity fueled by serpentinization

    Ehlmann B. L.
    Serpentinization on Mars: Evidence, Implications and Needed Measurements

    Vance S.
    In Situ Investigations of Serpentine Settings for Habitability Characterization and Life Detection
    Bonne lecture.
    Dernière modification par Geb ; 07/04/2013 à 04h46.

  11. #189
    dr.Garou

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

    Je trouve que dans tous ces résumés le sort de l'azote est expédié un peu vite, abscons "NH3 d'origine géochimique"; à quoi bon découvrir un métabolisme abiotique s'il ne peut conduire à rien? Il est dit dans ces résumés que de tels évents existent toujours, y a-t-on trouvé des cellules à paroi de sulfure ferreux, ayant concentré des substances organiques; un tel résultat donnerait corps à cette intéressante hypothèse.

  12. #190
    Geb

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

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    Je trouve que dans tous ces résumés le sort de l'azote est expédié un peu vite, abscons "NH3 d'origine géochimique";
    Le résumé de l'article de 2007 que j'ai traduit ci-dessus est tout de même plus explicite sur ce point. Il cite quand même deux "points d'entrée" de l'azote dans le métabolisme primitif :

    [...] L'azote a pu entrer dans le métabolisme sous la forme de NH3 géochimique à travers deux voies : la synthèse de phosphate de carbamoyle et les transaminations réductrices d'alpha-cétoacides. Ensemble avec les intermédiaires de la synthèse du méthyle, ces deux voies de l'assimilation de l'azote fourniraient directement tous les intermédiaires modernes de la biosynthèse des purines et des pyrimidines. [...]
    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    à quoi bon découvrir un métabolisme abiotique s'il ne peut conduire à rien?
    Qu'entends-tu par là ? En quoi cela s'applique aux travaux de Mike Russell et al. ? Pourrais-tu être plus explicite s'il-te-plaît ?

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    Il est dit dans ces résumés que de tels évents existent toujours, y a-t-on trouvé des cellules à paroi de sulfure ferreux, ayant concentré des substances organiques; un tel résultat donnerait corps à cette intéressante hypothèse.
    En fait, comme tu l'imagines sans aucun doute, les conditions au niveau du plancher océanique au début de l'Hadéen il y a ~4,4 milliards, ne sont pas les mêmes qu'actuellement. Premièrement, il n'y a pas (ou très peu) d'oxygène dissous dans l'eau. Deuxièmement, il n'y a pas de formes de vie pour rapidement consommer toute matière utile (comme le NH3 par exemple) dès qu'elle est produite (ce qui est le cas dans les évents alcalins actuels). Troisièmement, l'océan actuel est beaucoup moins riche en métaux dissous (surtout le fer, mais aussi le nickel) et n'est plus acide comme il aurait pu l'être au début de l'Hadéen (à cause du CO2 atmosphérique dissous dans l'océan).

    Les évents alcalins contemporains permettent surtout de se faire une idée des sources de bases (quantité approximative d'H2, de CH4, de NH3) ainsi que des conditions physico-chimique du fluide hydrothermal (température, pH) et de la durée de vie de ces systèmes hydrothermaux (au moins 30000 ans pour "Lost City").

    Finalement, le labo de Mike Russell qui a reçu une "bourse" de 8 millions de dollars de la NASA, a permis de s'attacher à la construction d'un évent hydrothermal qui permette de simuler les conditions à l'Hadéen. Cependant, le "tube à essai" (ou le "réacteur") fait quelques dizaines de cm³. En comparaison, un véritable système hydrothermal alcalin actuel peut présenter des cheminées de 30 à 60 mètres de hauteur. L'expérience de Russell est donc extrêmement limitée, à la fois sur la durée (moins de 2 semaines de fonctionnement continu à ma connaissance) et sur la taille de la "surface de réaction" disponible pour les synthèses abiotiques.

    Je tiens d'ailleurs à mentionner que ces bulles en FeS et NiS ont bien été reproduites en laboratoire dans des conditions anoxiques.

    Aussi, un des résumés mentionnés en lien au message #188 me semble plutôt encourageant malgré ces importantes limitations...

    Detection and Analysis of Amino Acids and Dipeptides Produced in an Alkaline Hydrothermal Vent Reactor

    Despite tremendous advances in the field of Astrobiology, we are still without an experimentally verified unifying theory containing all key steps in the transformation of inanimate matter into living material. Our model assumes that life was made possible by the transition from aqueous geochemistry to a self-organizing metabolic engine enabled by inorganic chemiosmotic compartments. These inorganic membranes are found at submarine vents in places where hydrogen-bearing water at around 70°C exits from a serpentinizing (non-magmatic) source on the ocean floor. The early Earth undoubtedly contained these vents, and it is possible that they are ubiquitous on wet, rocky planets. The Hydrothermal Vent Simulation Reactor (HVSR), designed and built at JPL, produces samples that are saline and high in dissolved dissolved sulfur as bisulfide and, in lower pH samples, iron. This makes low-concentration organic analysis challenging. Microcapillary electrophoresis (μCE) analyses with laser-induced fluorescence (LIF) detection have proven robust to these conditions and therefore provide a unique analysis method for obtaining a complete organic inventory of these samples. Here, we report the analysis of samples from the hydrothermal vent reactor for amine-containing species. We have identified many organic amines and amino acids, and preliminary data suggests the formation of some dipeptides in the HVSR at concentrations up to 100s of nM. While the mechanism of dipeptide formation in the HVSR is still unknown, its presence suggests the materials necessary for the first proteoenzyme, such as acetyl-coenzyme A, were likely available in a Hadean hydrothermal system. This work demonstrates the ability of portable μCE-LIF systems to analyze very low concentration biomarkers in extreme and complex samples, and preliminarily supports the formation of amino acids and small amino acid-containing biopolymers.
    Ce qui signifie approximativement :

    Détection et analyse d'acides aminés et de dipeptides produits dans un réacteur d'évent hydrothermal alcalin.

    Malgré les formidables avancées dans le domaine de l'exobiologie, nous sommes toujours sans une théorie unificatrice vérifiée expérimentalement contenant toutes les étapes clés de la transformation de la matière inanimée en matière vivante. Notre modèle suppose que la vie a été rendue possible par la transition de la géochimie en milieu aqueux à un moteur métabolique s'auto-organisant permis par des compartiments chimiosmotiques inorganiques. On trouve ces membranes inorganiques au niveau des évents sous-marins dans des endroits où de l'eau à environ 70°C comportant de l'hydrogène sort d'une source en serpentinisation (non-magmatique) sur le plancher océanique. La Terre primitive contenait sans aucun doute ces évents et il est possible qu'ils soient omniprésents sur les planètes rocheuses humides. Le Réacteur de Simulation d'Évent Hydrothermal (RSEH), conçu et construit au JPL, produit des échantillons salins et concentrés en soufre dissous comme l'hydrosulfure et dans les échantillons avec un pH moindre, du fer. Ceci rend l'analyse de composés organiques dont la concentration est basse difficile. Des analyses par électrophorèse microcapillaire (μCE) avec une détection par fluorescence induite par laser (FIL) se sont révélées robustes dans ces conditions et fournissent donc une méthode analytique incomparable pour obtenir un inventaire organique complet de ces échantillons. Ici, nous faisons un rapport de l'analyse des échantillons du réacteur d'évent hydrothermal pour les espèces chimiques contenant des amines. Nous avons identifié beaucoup d'amines organiques et d'acides aminés et les données préliminaires suggèrent la formation de certains dipeptides dans le RSEH à des concentrations allant jusqu'à des centaines de nanomolaires. Bien que le mécanisme de formation de dipeptide dans le RSEH est encore inconnu, ça présence suggère que les matériaux nécessaires pour la première protéoenzyme, telle que l'acétyl-coenzyme A, étaient probablement disponibles dans un système hydrothermal à l'Hadéen. Ce travail démontre la capacité des systèmes μCE-FIL portables d'analyser des biomarqueurs à très basse concentration dans des échantillons extrêmes et complexes et soutien de manière préliminaire la formation d'acides aminé et de petits biopolymères contenant des acides aminés.
    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 07/04/2013 à 21h49.

  13. #191
    dr.Garou

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

    [...] L'azote a pu entrer dans le métabolisme sous la forme de NH3 géochimique à travers deux voies : la synthèse de phosphate de carbamoyle et les transaminations réductrices d'alpha-cétoacides. Ensemble avec les intermédiaires de la synthèse du méthyle, ces deux voies de l'assimilation de l'azote fourniraient directement tous les intermédiaires modernes de la biosynthèse des purines et des pyrimidines. [...]
    D'où venait ce NH3 si l'atmosphère primitive était, comme semblent l'indiquer les théories actuelles constituée d'azote diatomique; je n'ai connaissance d'un processus qui pourrait conduire de N2 à NH3 à partir d'un phénomène géochimique;

    Quant à mon interrogation sur le métabolisme qui ne mène à rien, j'entends par là que je ne vois pas très bien où se trouverait le point de départ vers la synthèse d'un matériel chimique doté d'un potentiel auto-réplicatif, pouvant éventuellement conduire au vivant.

    Je ne remets par en cause ta théorie, mais il m’apparaît qu'il manque beaucoup de briques à ton mur pour parvenir à une théorie cohérente de l'apparition du vivant; par contre, comme source de carbone et d'énergie, on tient là un fil plutôt intéressant.

  14. #192
    Deedee81

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

    Salut,

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    Je ne remets par en cause ta théorie, mais il m’apparaît qu'il manque beaucoup de briques à ton mur pour parvenir à une théorie cohérente de l'apparition du vivant; par contre, comme source de carbone et d'énergie, on tient là un fil plutôt intéressant.
    Ce n'est pas SA théorie

    Je suis toujours en train de potasser la chimie pré-biotique ainsi que les réseaux catalytiques. Je trouve aussi qu'il manque pas mal de briques. Pas contre, il faut quand même le signaler, on voit se dessiner un mur là où y a vingt ans on ne voyait que des briques éparses Les travaux de Russel et Cie, les travaux de l'institut Weizzmann, et les centaines de travaux de ces dernières années (les publications sont vraiment en train d'exploser) ont énormément avancé.

    Il manque, c'est mon avis, une synthèse globale de "où en sommes-nous". Une synthèse en un millier de pages par exemple (c'est fastidieux de chercher toutes les références, de chercher ce qui est intéressant, etc. Un état des lieux c'est bien pratique à certains moments)
    Dernière modification par Deedee81 ; 09/04/2013 à 11h12.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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  16. #193
    Geb

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

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    D'où venait ce NH3 si l'atmosphère primitive était, comme semblent l'indiquer les théories actuelles constituée d'azote diatomique; je n'ai connaissance d'un processus qui pourrait conduire de N2 à NH3 à partir d'un phénomène géochimique;
    À ma connaissance, des émanations mesurables de NH3 n'ont pas encore été mises en évidence au niveau des cheminées hydrothermales de Lost City.

    Bien que j'ignore tout de leur contenu, lorsqu'il est question de la réduction abiotique du diazote dissous dans l'eau au niveau des évents hydrothermaux alcalins, quelques uns des papiers les plus souvent cités dans les publications de Russell et al. sont les suivants :

    Chemical environments of submarine hydrothermal systems (Shock, 1992)

    Reactions depending on iron sulfide and linking geochemistry with biochemistry (Blöchl et al., 1992)

    Abiotic nitrogen reduction on the early Earth (Brandes et al., 1998)

    A Possible Prebiotic Formation of Ammonia from Dinitrogen on Iron Sulfide Surfaces (Dörr et al., 2003)

    Abiotic ammonium formation in the presence of Ni-Fe metals and alloys and its implications for the Hadean nitrogen cycle (Smirnov, 2008)

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    Quant à mon interrogation sur le métabolisme qui ne mène à rien, j'entends par là que je ne vois pas très bien où se trouverait le point de départ vers la synthèse d'un matériel chimique doté d'un potentiel auto-réplicatif, pouvant éventuellement conduire au vivant.
    Le but des travaux de Russell est de démontrer qu'on peut faire beaucoup de choses AVANT l'apparition d'un monde à ARN (autrement dit, avant l'apparition des premiers ribozymes). Cela dit, son modèle implique aussi une phase passant par la synthèse puis la polymérisation d'acides nucléiques. Quant aux mystérieuses voies de synthèse envisageables, d'autres que lui ont déjà proposé des solutions pour les bases de l'ARN, par exemple ici :

    The origin of the RNA world: Co-evolution of genes and metabolism (Copley et al., 2007)

    Citation Envoyé par dr.Garou Voir le message
    Je ne remets par en cause ta théorie, mais il m’apparaît qu'il manque beaucoup de briques à ton mur pour parvenir à une théorie cohérente de l'apparition du vivant; par contre, comme source de carbone et d'énergie, on tient là un fil plutôt intéressant.
    De ce que j'en connaisse, le point de vue de Russell est d'éviter de se perdre en tergiversations. Le principe est de tout vérifier expérimentalement. C'est sans doute la raison pour laquelle il n'a jamais proposé dans le détail, à ma connaissance, de théorie de type "hypercycle" (en gros, un modèle "mathématique") pour la synthèse des acides nucléiques.

    Il se contente de dire que c'est possible en citant le travail d'autres personnes et en se référant aux contraintes thermodynamiques qui semblent permettre cette synthèse de manière abiotique. Pour le reste, je crois qu'il attend de voir ce qu'on obtient en laboratoire. Malgré les limitations que j'ai déjà mentionné.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 10/04/2013 à 01h04.

  17. #194
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Ce n'est pas SA théorie
    Je te remercie de le mentionner. Apparemment, quand c'est moi qui le dit, ça n'a pas le même impact. Même si de mon point de vue, c'est LA théorie intéressante du moment.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Je trouve aussi qu'il manque pas mal de briques.
    As-tu une idée des briques dont tu voudrais parler dans cette discussion. Tu as déjà évoqué les "poisons" qui pourraient apparaître aux cours des réactions, quoi d'autres ? Mais sans travaux expérimentaux (que l'équipe de Russell a commencé à petit échelle depuis novembre 2010), cette question risque d'être fort théorique à mon goût.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Pas contre, il faut quand même le signaler, on voit se dessiner un mur là où y a vingt ans on ne voyait que des briques éparses
    On le voit très bien à travers la qualité, mais aussi la vitesse à laquelle l'équipe de Russell et ses collègues publient. À mon sens, cette quantité relativement soudaine de publications (disons, ces 15 dernières années) et la vitesse à laquelle de nouveaux travaux sont publiés, est le reflet, selon moi, qu'ils ont beaucoup de détails à ajouter à l'hypothèse hydrothermale alcaline. Une foultitude de détails qui évidemment m'impressionnent.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Les travaux de Russel et Cie, les travaux de l'institut Weizzmann, et les centaines de travaux de ces dernières années (les publications sont vraiment en train d'exploser) ont énormément avancé.
    Tu m'intrigues à citer encore l'Institut Weizmann. Tu pourrais m'indiquer quelques publications qui pourraient expliquer l'intérêt que tu témoignes ?

    Parce que franchement, quand moi je vois l'édition de novembre 2012 de la revue Nature, avec 3 articles sur les hypercycles et/ou l'auto-catalyse (ce sur quoi travaille l'Institut Weizmann), je me dis que c'est vraiment la fausse bonne idée.

    In Retrospect: The Origin of Life (Hyman & Brangwynne, 2012)

    Origins of life: The cooperative gene (Attwater & Holliger, 2012)

    Spontaneous network formation among cooperative RNA replicators (Vaidya et al., 2012)

    Après tout ce que j'ai lu des travaux de Russell, le dernier article (celui de Vaidya et al.) me fait plus rire qu'autre chose.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Il manque, c'est mon avis, une synthèse globale de "où en sommes-nous". Une synthèse en un millier de pages par exemple (c'est fastidieux de chercher toutes les références, de chercher ce qui est intéressant, etc. Un état des lieux c'est bien pratique à certains moments)
    Depuis fin octobre 2011, j'ai lu 259 articles au sujet de l'origine de la vie, la plupart traitant de l'hypothèse de Russell et al.,. Ça doit dépasser allègrement le millier de pages, mais je suis bien placé pour savoir que faire une synthèse est impossible si on a pas en tête ce qui intéresse vraiment les gens (ce qu'ils veulent vraiment savoir).

    Tu as des requêtes personnelles à ce propos ?

    Cordialement.

  18. #195
    noir_ecaille

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

    La discrimination du soufre, de l'arsenic, des isotopes lourds des macro-éléments (C, H, O, N, P...), de certains acides aminés "exotiques".

    La chiralité préférentielle du vivant.

    Les transports d'électrons, gaz ou protons par des molécules organiques complexes.
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  19. #196
    Geb

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

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    La discrimination du soufre, de l'arsenic, des isotopes lourds des macro-éléments (C, H, O, N, P...), de certains acides aminés "exotiques".

    La chiralité préférentielle du vivant.

    Les transports d'électrons, gaz ou protons par des molécules organiques complexes.
    Mis à part la "chiralité préférentielle du vivant", je n'ai rien lu concernant les autres processus que tu soulèves dans le cadre de l'étude de l'origine de la vie. Ces derniers relèvent plutôt de la biologie "pure et dure".

    J'évoquerai donc dans mon prochain message les trois hypothèses traitées jusqu'ici en matière d'apparition de l'homochiralité dans le cadre de la théorie hydrothermale (pas forcément celle de Russell) de l'origine de la vie.

    En effet, il y a une hypothèse privilégiée par Mike Russell (émise en 1993), une autre hypothèse privilégiée par Bill Martin (émise en 2003) et une dernière hypothèse privilégiée par Harold Morowitz (émise en 2005). Cela dit, il ne s'agit de rien de plus que d'hypothèses qu'ils ont pris la peine d'évoquer dans certaines de leurs publications. À ma connaissance, tous trois savent qu'en définitive une meilleure hypothèse pour l'origine de l'homochiralité pourrait se dégager à l'avenir.

    Je pourrais également traité de la façon dont Mike Russell a envisagé l'apparition abiotique du mécanisme chimiosmotique à partir de la géochimie au niveau d'un évent hydrothermal alcalin du début de l'Hadéen (soit au tout début de l'histoire de la transition entre la matière inerte et la matière vivante).

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 10/04/2013 à 21h48.

  20. #197
    Deedee81

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

    Salut,

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Tu as déjà évoqué les "poisons" qui pourraient apparaître aux cours des réactions, quoi d'autres ? Mais sans travaux expérimentaux (que l'équipe de Russell a commencé à petit échelle depuis novembre 2010), cette question risque d'être fort théorique à mon goût.
    J'y reviendrai, j'y travaille toujours. Et je ne pourrai pas beaucoup m'étendre sur le sujet (pas de théorie perso ici, même si le mot "théorie" est trop fort).

    Mais je vais déjà donner un indice sur le manque de détail des scénarios. Prenons une synthèse abiotique simple, tel qu'on peut en réaliser dans des milieu atmosphérique, aqueux, froid, chaud, etc.... En tout cas dans un milieu "favorable". On obtient une trentaine d'acides aminés (il y a des variations "exotiques" sur les acides aminés classiques), la simple réaction de formose produit dans les 80 sucres différents, et je ne parle même pas des lipides, des molécules inclassables et de toutes les variations autour (molécules hybrides, liaisons diverses et variées entre sucres, acides aminés, phosphates, sulfures, lipides). Même lorsque les conditions sont suffisamment favorables à la polymérisation de quelques acides aminés, même avec de petits peptides, il y a déjà plusieurs milliards de molécules possibles.

    Bref. Dans la moindre situation un peu favorable, on se retrouve avec des milliers de molécules parmi un pool potentiel de millions ou de milliards de possibilités.

    Comme espérer voir dans quelques synthèses proposées autre chose qu'une simple esquisse d'un scénario de l'origine de la vie ? Ces synthèses ne concernent qu'un petit pour cent des molécules présentes. Et les autres molécules alors ? Et comment savoir si ces synthèses proposées marchent encore en présence de ces milliers de molécules ?

    A l'autre bout, une cellule minimale fonctionnant avec les mécanismes actuels ne peut pas fonctionner en dessous de environ 500 enzymes. Donc, il a fallu la mise en place de systèmes originaux, qui se sont perdus, et fonctionnant, par exemple à un moment donné, avec 200 enzymes (probablement plus petits). Où est la description des systèmes avec quelques enzymes, quelques dizaines, une centaine, etc.... ?

    On trouve des scénarios en dentelles dans tous les domaines : par exemple la synthèse des nucléotides, la formation de l'ARN, l'apparition du code génétique. On devine la fresque car les progrès ont été considérables mais ce n'est que ça : deviner.

    Bref, si un scénario précis et détaillé de l'origine de la vie est la Joconde, alors les scénarios des années 60, 70 c'était quelques pixels de peintures. Et actuellement, les scénarios de De Duve, Russel, Kauffmann, Segre, Ben-Eli, Lancet, etc... (et bien d'autres) c'est un tracé léger des contours et quelques taches de peintures laissant deviner qu'il y a un nez et une bouche. C'est un progrès considérable, vraiment énorme, mais on en est toujours qu'aux contreforts de la montagne prébiotique.

    Je vais faire un parallèle (audacieux ) avec l'étude de la génétique :
    Miller, et les travaux qui ont suivi juste après, c'est la découverte qu'il existe un code génétique
    Russel, et la centaines d'autres chercheurs travaillant sur l'origine de la vie, c'est comme la découverte de la structure de l'ADN
    Un scénario précis et complet ce sera comme le décodage complet du génome humain actuel
    Le scénario détaillé ce sera comme génomes + protéosome (complet) + activité des enzymes

    Bref, on peut applaudir les travaux de Russel et des autres. Et même avec nos quatre mains. Mais il ne faut pas crier victoire. On en est TRES LOIN.
    Dernière modification par Deedee81 ; 11/04/2013 à 08h33.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  21. #198
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais il ne faut pas crier victoire. On en est TRES LOIN.
    Comme tu le sais, la littérature est très vaste et il existe à ma connaissance, au moins 17 modèles et/ou théories ayant trait au domaine de l'origine de la vie (dans l'ordre chronologique) :

    - Théorie de la panspermie (martienne [Alexandre Meinesz est encore partisan de cette hypothèse], petits corps ou interstellaire, cette dernière version étant populaire de la Renaissance aux années 1930, qui a encore de fervent défenseurs comme Rhawn Joseph)
    - Théorie de la soupe primordiale (Urey-Miller, 1953)
    - Microsphères peptidiques (Sidney W. Fox, 1958)
    - Théorie de l'argile (Alexander Graham Cairns-Smith, à partir de 1966) et ses variantes (montmorillonite, mica, pierre ponce, etc...)
    - Théorie des hypercycles et "quasi-espèce" (Eigen et Schuster, 1978)
    - Théorie des fumeurs noirs (Corliss et al., 1981)
    - Catalyse de surface (Günter Wächtershäuser, 1988)
    - Théorie hydrothermale alcaline ou théorie chimiosmotique (Michael Russell, 1988)
    - Le "monde à thioesters" de l'Hadéen (Christian de Duve, 1991)
    - Modèle de la biosphère en profondeur chaude (Thomas Gold, 1999)
    - Théorie du monde à lipides, connu également sous le nom de modèle Graded Autocatalysis Replication Domain ou modèle GARD (théorie proposée au Weizmann Institute en 2001)
    - Modèle des polyphosphates pour la polymérisation des acides aminés ( Michael R. W. Brown et Arthur Kornberg, 2004)
    - Modèle du monde à hydrocarbures aromatiques polycycliques (Simon Nicholas Platts, 2004) reprise un peu plus tard sous le nom de théorie du monde d'aromatiques (Pascale Ehrenfreund et al., 2006)
    - Théorie de la genèse multiple (coexistence à l'heure actuelle ou dans le passé, de formes de vie exotiques ; de Carol Cleland et Shelley Copley en 2005, "popularisé" par Paul C.W. Davies immédiatement après)
    - Théorie de la plage radioactive (Zachary Adam, 2007)
    - Hypothèse des volcans de boue d'Isua (Francis Albarède et al., 2011)
    - Hypothèse d'Armen Mulkidjanian (2012)

    En ce qui me concerne, les arguments déjà présentés par Russell et ses collègues m'incite à m'intéresser aux publications sur l'émergence de la vie si et seulement si elle forme un tout cohérent avec la théorie de Russell et al.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 11/04/2013 à 11h49.

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  23. #199
    Deedee81

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

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    En ce qui me concerne, les arguments déjà présentés par Russell et ses collègues m'incite à m'intéresser aux publications sur l'émergence de la vie si et seulement si elle forme un tout cohérent avec la théorie de Russell et al.
    C'est ton choix (et il n'est d'ailleurs pas du tout critiquable).

    Mais ça ne change évidemment rien à mes explications ci-dessus. Le jour où on aura un scénario complet et détaillé, il fera dix mille pages. C'est inévitable. Alors les briques manquantes, c'est loin de... manquer
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  24. #200
    dr.Garou

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

    Geb, tu oublies la théorie de la synthèse atmosphérique, en vogue depuis que l'on connait un peu mieux l'atmosphère de Titan et son abondante chimie, et je doute qu'on soit exhaustifs.

    http://www.exobiologie.fr/index.php/...ine-de-la-vie/
    Dernière modification par dr.Garou ; 11/04/2013 à 14h26.

  25. #201
    Deedee81

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

    Personnellement je suis d'avis de ne rien négliger, on en sait encore trop peu. Et j'ai même l'impression que de nombreuses choses ont pu jouer un rôle.

    Après de nombreuses lectures j'ai constaté que les synthèses abiotiques étaient extraordinairement riches dans les évents mais qu'il y avait quelques difficultés (NH3, sucres, polymérisations). Elles n'y sont pas insurmontables (Russel et d'autres auteurs ont souvent trouvé, proposé ou spéculé des solutions). Mais pourquoi chercher des solutions difficiles.... lorsqu'elles existent déjà ! Ce n'est pas des systèmes clôt et les échanges atmosphères - embryons de continents - océans - évents étaient incroyablement plus intenses que maintenant (pluies très fortes et abondantes, volcanisme très actifs, des marées de 100 mètres de haut). Il y a dû y avoir interaction et on doit se poser la question des interactions.
    Dernière modification par Deedee81 ; 11/04/2013 à 14h55.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  26. #202
    Geb

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

    @ dr.Garou,

    Certes, j'en ai sans doute oublié plusieurs dizaines. L'idée n'était pas d'être exhaustif, mais plutôt de laisser entendre qu'il y a de bonnes et de mauvaises idées; des modèles à exclure et d'autres à explorer. En ce qui me concerne, je pense par exemple que les arguments présentés par Wächtershäuser (modèle de la catalyse de surface) et d'autres avant lui au sujet de l'antiquité des métalloprotéines en FeS sont tout à fait recevables. Le modèle de Russell est très différent du sien, mais certaines données tangibles sur lesquelles il s'est appuyé sont à conserver.

    Sur le même principe, je pense que les arguments présentés par de Duve au sujet de l'importance des thioesters avant l'avènement de l'ATP ont également toutes leur importance, même si le contexte du monde à thioesters de Christian de Duve est très différent de celui privilégié par Russell et ses collègues (c-à-d un évent hydrothermal alcalin au début de l'Hadéen).

    Je me souviens d'ailleurs d'un petit commentaire de Russell à ce sujet dans la conclusion d'une de ses publications (Martin & Russell, 2007) :

    The synthesis of acetyl phosphate via phosphorolysis of acetyl thioesters might be the ancestral state of phosphoryl transfer potential and phosphoanhydride bonds in biochemistry, as de Duve (1991) inferred previously, but assuming very different starting conditions. The chemiosmosis-dependent nature of CO2 fixation in methanogens and acetogens indicates that the ability to harness proton gradients in these pathways must be older than the ability to generate them with a chemistry that is specified by genes.

    Phosphorylation via acetyl phosphate, derived from acetyl thioesters, seems to be sufficient to support the sustained evolution of a very complicated and advanced self-replicating system, one that would have had a modern genetic code, ribosomes and proteins, but that would not have been free living, rather confined to its inorganic housing instead.
    Ce qui signifie approximativement :

    "La synthèse de phosphate d'acétyle par phosphorolyse de thioesters acétylés pourrait être l'état ancestral du potentiel de transfert de phosphoryle et de liaisons phosphoanhydrides dans la biochimie, comme de Duve (1991) l'avait déduit auparavant, mais en supposant des conditions de départ très différentes. La nature dépendante de la fixation du CO2 vis-à-vis de la chimiosmose chez les méthanogènes et les acétogènes indique que la capacité d'exploiter des gradients de protons dans ces voies doit être plus ancienne que la capacité à les générer avec une chimie qui est spécifiée par les gènes.

    La phosphorylation par le phosphate d'acétyle, dérivé des thioesters acétylés, semble être suffisant pour soutenir l'évolution durable d'un système auto-reproducteur très compliqué et avancé, un système qui aurait un code génétique moderne, des ribosomes et des protéines, mais qui ne vivrait pas librement, étant plutôt confiné dans ses quartiers inorganiques à la place
    ."
    Dernière modification par Geb ; 11/04/2013 à 15h08.

  27. #203
    dr.Garou

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

    "La synthèse de phosphate d'acétyle par phosphorolyse de thioesters acétylés pourrait être l'état ancestral du potentiel de transfert de phosphoryle et de liaisons phosphoanhydrides dans la biochimie, comme de Duve (1991) l'avait déduit auparavant, mais en supposant des conditions de départ très différentes. La nature dépendante de la fixation du CO2 vis-à-vis de la chimiosmose chez les méthanogènes et les acétogènes indique que la capacité d'exploiter des gradients de protons dans ces voies doit être plus ancienne que la capacité à les générer avec une chimie qui est spécifiée par les gènes.

    La phosphorylation par le phosphate d'acétyle, dérivé des thioesters acétylés, semble être suffisant pour soutenir l'évolution durable d'un système auto-reproducteur très compliqué et avancé, un système qui aurait un code génétique moderne, des ribosomes et des protéines, mais qui ne vivrait pas librement, étant plutôt confiné dans ses quartiers inorganiques à la place."
    Comme source d'énergie, cette voie, qu'offre qui plus est la chimie potentielle des fumeurs blancs m'apparaît très intéressante. En sus, l'existence probable de polyphosphates, issus de la déshydratation thermique de de dépots de phosphate en milieu sec ou aqueux était vraisemblablement aussi une source non négligeable d'énergie pour les métabolismes primitifs (le pyrophosphate et les polyphosphates sont d'ailleurs toujours utilisés par les organismes modernes comme sources et/ou réserve d'énergie facilement utilisables). La formation de tels composés ne nécessite que peu d'énergie et elle permet de stocker efficacement cette même énergie.

  28. #204
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Personnellement je suis d'avis de ne rien négliger, on en sait encore trop peu. Et j'ai même l'impression que de nombreuses choses ont pu jouer un rôle.

    Après de nombreuses lectures j'ai constaté que les synthèses abiotiques étaient extraordinairement riches dans les évents mais qu'il y avait quelques difficultés (NH3, sucres, polymérisations). Elles n'y sont pas insurmontables (Russel et d'autres auteurs ont souvent trouvé, proposé ou spéculé des solutions). Mais pourquoi chercher des solutions difficiles.... lorsqu'elles existent déjà !
    L'ammoniac n'est pas observé à l'heure actuelle dans les analogues actuels des évents hydrothermaux stipulés dans la théorie de Russell. Cependant, non seulement la synthèse d'ammoniac est thermodynamiquement et cinétiquement favorable dans ces conditions, mais en plus, les analyses sont faites d'une manière à ne pas casser les cheminées de Lost City (c'est-à-dire, à l'extérieur de celle-ci). Étant donné les températures mesurées à Lost City (40-75°C) et le débit relativement peu important du fluide hydrothermal (15 L/s max), je ne serais pas surpris que des eubactéries ou des archées bouffent le NH3 avant qu'il n'arrive dans les détecteurs du bras du submersible de Deborah Kelley et ses collègues.

    En ce qui concerne les sucres, je ne vois pas le problème, mais je pourrais me renseigner en relisant les publications de Russell pour voir s'il en parle. À mon avis, s'il est moins bavard à ce sujet, c'est sans aucun doute parce qu'il considère que les protéines et les acides nucléiques étaient un sujet plus intéressant dans ce contexte, comme la plupart des chercheurs dans le domaine avant lui.

    Quant à la polymérisation, j'ai déjà apporté des arguments auparavant. Les travaux de Dieter Braun (voir message #163) suffisent pour l'instant amplement à mon bonheur.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Ce n'est pas des systèmes clôt et les échanges atmosphères - embryons de continents - océans - évents étaient incroyablement plus intenses que maintenant (pluies très fortes et abondantes, volcanisme très actifs, des marées de 100 mètres de haut). Il y a dû y avoir interaction et on doit se poser la question des interactions.
    L'époque de l'apparition de la vie imaginée par Mike Russell se situe il y a ~4,4 milliards d'années. Pas d'embryons de continents à l'époque. La Terre était d'après lui une planète-océan à l'époque. Ce qui est corroboré par les derniers modèles de formation des planètes telluriques (ceux d'Alessandro Morbidelli entre autre).

    D'après moi, l'hypothèse des environnements multiples ayant pu jouer un rôle n'est pas aussi féconde qu'il n'y paraît. Les évents hydrothermaux alcalins à l'Hadéen, dans un océan légèrement acide pourvu d'une eau riche en métaux dissous, est l'environnement prébiotique le plus complexe à ma connaissance, à la fois dans les phénomènes chimiques et physiques qui s'y déroulent (ou qui pourraient s'y dérouler).

    Pourquoi faire l'hypothèse d'interactions tandis qu'elles ne semblent pas nécessaires pour l'instant ?

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 11/04/2013 à 15h37.

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  30. #205
    Deedee81

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

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    En ce qui concerne les sucres, je ne vois pas le problème, mais je pourrais me renseigner en relisant les publications de Russell pour voir s'il en parle.
    Oui, il a une section sur le sujet. Si ma mémoire est bonne c'est dans l'article "Origine de la biochimie dans les évents etc....". Mais à vérifier, je ne les ai pas sous la main ici.

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    La Terre était d'après lui
    Comme tu l'as dit : d'après lui (et d'autres).

    D'après certains chercheurs, il a dû exister très tôt des iles, notamment volcaniques. D'autant qu'a marée basse, avec la Lune aussi proche, les zones de haut fond se retrouvaient à l'air libre très facilement.

    Mais bon, ça, ça reste anecdotique de toute façon.

    Et tu remontes trop loin, il faut attendre au moins la date -4 milliards d'années car avant le bombardement météoritique était tellement intenses qu'il pouvait vaporiser les océans. (mais ce n'est pas grave puisque justement ces continents restent un aspect anecdotique..... enfin, bon, je mé méfie : toi tu es beaucoup trop confiant).

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    D'après moi, l'hypothèse des environnements multiples ayant pu jouer un rôle n'est pas aussi féconde qu'il n'y paraît. [...]
    Pourquoi faire l'hypothèse d'interactions tandis qu'elles ne semblent pas nécessaires pour l'instant ?
    Pourquoi négliger certains aspects quand on ne connait encore qu'un dixième de pourcent du scénario ? (voir mes messages précédents) Les raisonnements a priori c'est dangereux. Il faut vérifier.

    Que tu trouves satisfaisant l'idée "tout évent", soit, c'est normal, moi aussi d'ailleurs, mais que tu rejettes le reste sans savoir, ça je trouve dommage.

    D'autant que, sauf pour les réactions de chimie de base (synthèses abiotiques avec minéraux, etc.) qui ont été essayées expérimentalement, la plupart des chaines catalytiques que Russel présente sont totalement spéculatives, même si elles sont fondées et plausibles. Et je le répète, il n'y a absolument aucune preuve qu'elles peuvent marcher dans un environnement moléculaire aussi riche que la chimie prébiotique. Russel fait comme tout le monde : il "choisit" les molécules qui l'arrangent bien et il donne l'impression d'avoir trouvé des solutions (ceux qui expérimentent en labo font la même chose). Ce n'est pas un reproche à Russel : avant de savoir si une solution marche, il faut d'abord l'avoir trouvé Et c'est donc déjà des pas importants. Mais croire que, ça, c'est satisfaisant, c'est une illusion (et une illusion tenace, il suffit de voir les différents auteurs lorsqu'ils défendent leur "théorie préférée").

    Désolé d'être aussi critique, mais je trouve que Russel mérite beaucoup d'éloges et que toi tu es trop optimiste. Beaucoup trop. C'est comme si tu trouvais un gravier et que tu me disais "j'ai trouvé un fragment d'une muraille". Tu sais, j'aurais beaucoup de mal à te croire Et ce n'est pas qu'une boutade : tu trouves un excellent scénario qui ne représente qu'un millième du scénario complet et tu clames "le scénario de l'origine de la vie enfin déterminé"
    (bon, d'accord, un gravier c'est moins qu'un millième de la muraille de Chine )
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  31. #206
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais je vais déjà donner un indice sur le manque de détail des scénarios. Prenons une synthèse abiotique simple, tel qu'on peut en réaliser dans des milieu atmosphérique, aqueux, froid, chaud, etc.... En tout cas dans un milieu "favorable". On obtient une trentaine d'acides aminés (il y a des variations "exotiques" sur les acides aminés classiques), la simple réaction de formose produit dans les 80 sucres différents, et je ne parle même pas des lipides, des molécules inclassables et de toutes les variations autour (molécules hybrides, liaisons diverses et variées entre sucres, acides aminés, phosphates, sulfures, lipides).
    Si ça t'intéresse, il y a un topo sympa sur la synthèse d'acides aminés en laboratoire dans des conditions (supposées prébiotiques) très différentes :

    Chemical Evolution (Evard & Schrodetzki, 2007)

    Aussi, l'hypothèse de Russell et al. considère comme plausibles certains modèles qui pourraient fournir un mécanisme de sélection extrêmement fort, diminuant drastiquement le nombre de possibilités dans les molécules synthétisées.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Même lorsque les conditions sont suffisamment favorables à la polymérisation de quelques acides aminés, même avec de petits peptides, il y a déjà plusieurs milliards de molécules possibles.

    Bref. Dans la moindre situation un peu favorable, on se retrouve avec des milliers de molécules parmi un pool potentiel de millions ou de milliards de possibilités.

    Comme espérer voir dans quelques synthèses proposées autre chose qu'une simple esquisse d'un scénario de l'origine de la vie ? Ces synthèses ne concernent qu'un petit pour cent des molécules présentes. Et les autres molécules alors ? Et comment savoir si ces synthèses proposées marchent encore en présence de ces milliers de molécules ?
    Tout d'abord, j'ai déjà évoqué le modèle de Copley et al. (voir le message #132 de cette discussion pour plus de détails), quant à l'idée que le code génétique soit au départ spécifié à partir de codons fait de doublets (et non de triplets) de nucléotides.

    Le modèle de Copley et al. (2005) stipule également que les premiers acides aminés auraient été la glycine, l'alanine, l'aspartate et/ou le glutamate ce qui est parfaitement en accord avec ce que déduit Russell dans une de ses publications (Martin & Russell, 2007) :

    Via the kinds of non-enzymatically catalysed transamination reactions described in the preceding section, glyoxalate, pyruvate, oxalacetate and α-ketoglutarate (the only four α-keto acids in figure 3) would yield glycine, alanine, aspartate and glutamate (figure 6a). The starting bouquet of four amino acids is the same as Copley et al. (2005) infer regarding the nature of the genetic code, but ours are yet racemic (glycine has no chiral centre anyway, and is among the carbon species expected in hydrothermal fluid (Shock 1992)).
    Ce qui signifie approximativement : "Via les sortes de réactions de transamination catalysées de manière non-enzymatique décrites dans la section précédente, le glyoxalate, le pyruvate, l'oxaloacétate et l'α-cétoglutarate (les 4 seules α-cétoacides de l'image 3) donneraient de la glycine, de l'alanine, de l'aspartate et du glutamate (image 6a). Le bouquet de départ de quatre acides aminés est le même que celui que Copley et al. (2005) ont suggéré concernant la nature du code génétique, mais les nôtres sont pour l'instant racémique (la glycine n'a de toute façon pas de centre chiral et est parmi les composés carbonés attendus dans le fluide hydrothermal (Shock, 1992))".

    Enfin, le modèle de Copley et al. fait l'hypothèse que parmi les 16 acides aminés possibles de leur code génétique à doublets, il y en a au moins 2 qui ne sont plus synthétisés avec le code génétique actuel : l’ornithine et l’homosérine, qui sont justement des intermédiaires dans les voies de biosynthèse de l’arginine et de la thréonine (voir message #132), qui auraient donc (c'est une hypothèse) "remplacés" par la suite l’ornithine et l’homosérine. Il propose également le 2,4-diaminobutyrate comme acide aminé primitif.

    Résultat, on commence avec moins d'acides aminés (4 au départ, avec une forte concentration en glycine et en alanine dans les peptides primitifs).

    Un autre modèle intéressant dont Russell parle dans ces publications est celui d'Edward Trifonov (voir le message #43 de cette discussion).

    L'argument des probabilités (autrement dit, de grands nombres de petites molécules en interaction) est présenté depuis au moins 50 ans comme un paradoxe dans les cadres de l'origine de la vie. En ce qui me concerne, c'est intéressant de se poser cette question uniquement après avoir obtenu des données expérimentales nous montrant qu'il y a effectivement un problème.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    A l'autre bout, une cellule minimale fonctionnant avec les mécanismes actuels ne peut pas fonctionner en dessous de environ 500 enzymes. Donc, il a fallu la mise en place de systèmes originaux, qui se sont perdus, et fonctionnant, par exemple à un moment donné, avec 200 enzymes (probablement plus petits). Où est la description des systèmes avec quelques enzymes, quelques dizaines, une centaine, etc.... ?
    Russell n'en est pas encore là. Pour l'instant, il a fourni un travail (comme les autres partisans de l'hypothèse hydrothermale) principalement théorique pour montrer que des molécules de moins de 10 peptides pourraient déjà remplir certaines des 11 fonctions métaboliques (voir message #141) dont un proto-métabolisme a besoin pour fabriquer les quelques centaines de métabolites qui composent un métabolisme minimal.

    Les nombreux papiers qu'il a publié à ce sujet, notamment avec Milner-White, sont de véritables mines d'or :

    - Sites for phosphates and iron-sulfur thiolates in the first membranes : 3 to 6 residue anion-binding motifs (nests) (Milner-White & Russell, 2005)
    - Predicting the conformations of peptides and proteins in early evolution (Milner-White & Russell, 2008)
    - Polyphosphate-Peptide Synergy and the Organic Takeover at the Emergence of Life (Milner-White & Russell, 2010)
    - Functional Capabilities of the Earliest Peptides and the Emergence of Life (Milner-White & Russell, 2011)

    D'ailleurs, Milner-White a continué sans Russell sur cette voie de recherche :

    A synthetic hexapeptide designed to resemble a proteinaceous p-loop nest is shown to bind inorganic phosphate

    Soit dit en passant, à ceux qui lui rétorquent qu'une petite molécule d'une dizaine d'acides aminés ne peut pas remplir de fonction métabolique, Russell cite un passage intéressant d'une publication :

    An interpretive review of the origin of life research (David Penny, 2005)

    In biochemistry the focus has been on macromolecules (especially proteins) catalysing reactions. However, weak catalysis is a property of many small molecules and metallic ions, albeit with much lower rates. For example, we think of the break down of hydrogen peroxide (H2O2) to water and oxygen being carried out by the protein enzyme catalase. However, catalase has a heme molecule as a coenzyme (cofactor) that is involved in this chemical reaction, and the heme molecule by itself (without the protein) is a weak catalyst of the reaction. Again, the metal at the active centre of heme, Fe2C, is also a catalyst, even though even weaker than heme. Thus small molecules and ions are also catalysts. [.] These principles are all important in the search for a good explanation for the origin of life, and equally perhaps for rejecting others that rely on untestable and unlikely events.
    "En biochimie, on s'est concentré principalement sur les macromolécules (surtout les protéines) catalysant les réactions. Cependant, la faible catalyse est une propriété de beaucoup de petites molécules et d'ions métalliques, quoique avec des taux beaucoup plus faibles. Par exemple, on pense que la dégradation du peroxyde d'hydrogène (H2O2) en eau et en oxygène est effectuée par l'enzyme protéique catalase. Cependant, la catalase a une molécule hème comme coenzyme (cofacteur) qui est impliqué dans la réaction chimique, et la molécule hème en elle-même (sans la protéine) est un catalyseur faible de la réaction. De nouveau, le métal au centre actif de l'hème, Fe2+, est aussi un catalyseur, même si encore plus faible que l'hème. Donc les petites molécules et ions sont aussi des catalyseurs. [...] Ces principes sont tous importants dans la recherche d'une bonne explication pour l'origine de la vie, et également peut-être pour en rejeter d'autres qui reposent sur des évènements non testables ou improbables."

    Russell commente ensuite simplement :

    One could interject that whatever small amount of whatever product is formed under our assumed conditions will rapidly react or otherwise diffuse, but our proposal entails a continuous and uninterrupted geochemical supply of the basic starting compounds: acetyl thioesters and acetyl phosphate (figure 6b). The three-dimensional nature of the metal sulphide compartments at the vent provides a physical barrier to diffusion. Hence, whatever reactions occur, they can occur more or less continuously with the central and reactive intermediates being constantly replenished, and channelling into more complex organic molecules, but initially without stereospecificity.
    "On pourrait objecter que quelle que soit la faible quantité de quelque produit qui est formé sous les conditions que nous supposons réagira rapidement ou autrement diffusera, mais notre proposition nécessite un apport géochimique continu et ininterrompu des composés de base de départ : les thioesters acétylés et le phosphate d'acétyle. (image 6b). La nature tridimensionnelle des compartiments en sulfure de métal au niveau de l'évent fournit une barrière physique contre la diffusion. De là, quelques soient les réactions qui ont lieu, elles peuvent avoir lieu plus ou moins continûment, les réactifs intermédiaires et centraux étant constamment reconstitués, et canaliser en des molécules organiques plus complexes, mais initialement sans stéréospécificité".

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    On trouve des scénarios en dentelles dans tous les domaines : par exemple la synthèse des nucléotides, la formation de l'ARN, l'apparition du code génétique. On devine la fresque car les progrès ont été considérables mais ce n'est que ça : deviner.
    Étant donné que le sujet d'étude est à plus de 4 milliards d'années dans notre passé, il FAUT forcément deviner.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 11/04/2013 à 16h35.

  32. #207
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Et tu remontes trop loin, il faut attendre au moins la date -4 milliards d'années car avant le bombardement météoritique était tellement intenses qu'il pouvait vaporiser les océans. (mais ce n'est pas grave puisque justement ces continents restent un aspect anecdotique..... enfin, bon, je mé méfie : toi tu es beaucoup trop confiant).
    D'après les derniers modèles de formation des planètes telluriques, le taux d'impacts dépassant le seuil de vaporisation des océans n'a jamais été dépassé depuis... la solidification de la première croûte de la Terre il y a... ~4,4 milliards d'années.

    Alessandro Morbidelli en parle ici, à 15 minutes dans sa conférence :

    The Dangerous Life of a Habitable Planet (juillet 2011, 31 minutes)

    Après avoir cherché un petit temps, j'ai trouvé la version écrite ici :

    The Sawtooth-like Timeline of the First Billion Year of Lunar Bombardment (Morbidelli et al., 2012)

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Pourquoi négliger certains aspects quand on ne connait encore qu'un dixième de pourcent du scénario ? (voir mes messages précédents) Les raisonnements a priori c'est dangereux. Il faut vérifier.

    Que tu trouves satisfaisant l'idée "tout évent", soit, c'est normal, moi aussi d'ailleurs, mais que tu rejettes le reste sans savoir, ça je trouve dommage.
    Je suis sensible à ton appel à la prudence. Cependant, encore une fois, la littérature est beaucoup trop vaste. Bien que je lise à peu près tout ce qui me passe sous la main en matière d'hypothèses sur l'origine et l'évolution précoce de la vie sur Terre, je dois bien avouer que lorsqu'un modèle sort franchement des clous (ces derniers étant défini par mon "modèle de référence", c-à-d celui de Russell), me viennent à l'esprit toutes les objections déjà formulées dans ces publis et alors, ce que je pense de ce que je lis c'est quelque chose du genre : "poubelle", ou bien : "suivant".

    Cordialement.

  33. #208
    Deedee81

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

    Salut,

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Aussi, l'hypothèse de Russell et al. considère comme plausibles certains modèles qui pourraient fournir un mécanisme de sélection extrêmement fort, diminuant drastiquement le nombre de possibilités dans les molécules synthétisées.
    CA c'est intéressant (une des particularités de la vie est de n'utiliser, avec "intelligence", qu'un nombre extraordinairement restreint de molécules dans l'ensemble des possibilités. J'ai lu ça dans une étude statistique fort intéressante qui mettait en graphique la disposition des différents systèmes prébiotiques ou vivants, avec des axes sur la complexité informationnelle et le nombre de molécules).

    Merci pour la référence.

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Russell n'en est pas encore là. Pour l'instant, il a fourni un travail [...]
    Il est clair que je ne lui reproche rien Au contraire, je trouve que le travail qu'il a déjà accompli est plutôt exceptionnel.

    Je dis juste que les prédécesseurs avaient accomplis quelques pas. Les chercheurs actuels dont Russel ont accomplis quelques dizaines de pas. Et que.... allez, courage, il n'en reste plus que quelques milliers

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Cependant, encore une fois, la littérature est beaucoup trop vaste.
    Hélas.... ou plutôt tant mieux C'est pour cela que j'en appelle a une synthèse en, disons, un millier de pages. Ce serait un bonne base pour continuer.

    Mais, la non plus je ne reprocherai à personne d'entamer un tel travail de moine bénédictin. Je fais moi même une synthèse, mais pas avec une telle ambition, car je suis comme tout le monde : j'ai mes propres idées et je veux les exploiter, et rien que ça, ça prend un temps bête (enfin, bête n'est pas le mot qu'il convient). Je veux entamer des simulations chimiquement réalistes (*) et, croit moi, c'est une gageure (en plus, je râle, car ma plateforme de développement n'était plus compatible avec les nouveaux windows, j'ai dû tout racheter et réinstaller).

    (*) c'est ce qui m'a le plus frappé dans la littérature. On a d'un coté des études sur les réactions chimiques ne manipulant que quelques dizaines de molécules (comment faire autrement ?) et d'un autre coté des simulations numériques extrêmement intéressantes mais avec une modélisation franchement simpliste. Enfin, c'est mon sentiment. Et je n'ai pas la prétention de dire que moi je vais y arriver. Je vais le tenter et.... je verrai bien Et puis, n'étant pas biochimiste, je suis plus porté vers une étude in silico, il en faut aussi
    Dernière modification par Deedee81 ; 12/04/2013 à 08h07.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  34. #209
    Geb

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

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Hélas.... ou plutôt tant mieux C'est pour cela que j'en appelle a une synthèse en, disons, un millier de pages. Ce serait un bonne base pour continuer.
    Une synthèse certes, mais d'après moi, on ne peut pas tout synthétiser. En imaginant que ce fil de discussion soit une synthèse grossière des travaux de Russell, je serais enclin à synthétiser les modèles dont il s'est servi pour mener ses recherches, comme la catalyse de surface de Wächtershäuser ou le monde à thioesters de Christian de Duve ou encore le modèle de Dieter Braun pour la polymérisation, etc...

    Mais je trouve inutile de perdre mon temps à synthétiser des modèles comme celui de la glace eutectique ou les modèles de la panspermie martienne ou de la plage radioactive. Je sais que ces modèles existent, je sais les idées de base les concernant, mais je ne leur accorde pas toute mon attention dans le cadre de l'émergence de la vie. Dans cette synthèse que tu imagines, il y a des modèles qui seront forcément plus bancales que d'autres. Des modèles avec lesquels ont ne pourrait rien faire de plus que de les citer, dire qu'ils existent, sans entrer dans les détails (parce qu'ils n'entrent pas dans les détails comme l'ont fait des chercheurs comme Wächtershäuser, Russell, Morowitz et bien d'autres).

    D'ailleurs, pour une comparaison de 6 modèles différents, voir la publication de Nick Lane "Chance or Necessity? Bioenergetics and the Probability of Life" au message #30 de cette discussion.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 12/04/2013 à 11h16.

  35. #210
    Deedee81

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

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Une synthèse certes, mais d'après moi, on ne peut pas tout synthétiser.
    Ben non, il y a toujours une perte d'information. C'est pour ça qu'il faut des annexes et des références

    Et non, on n'est pas obliger de tout synthétiser. Des cas comme la panspermie, je cite, puis je passe à autre chose (tiens, la plage radioactive, ça je ne connaissais pas , mais j'ai vu plus farfelu). Ici j'envisageais plutôt :
    chimie prébiotique (indépendamment du lieu, c'est les conditions physiques et la chimie qui sont intéressantes)
    puis le reste (avec là, les lieux, mécanismes et autres évents hydrothermaux)

    Mais, bon, ça c'est un peu ma manière à moi de voir une synthèse. A chacun sa manière. J'aime bien séparer puis rassembler (une déformation de mon job d'informaticien sans doute, analyse top - down suivi de down - top).
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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