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Question sur l'origine de la vie



  1. #1
    PanamaBende

    Question sur l'origine de la vie


    ------

    A la sortie d'une discussion on m'a dit qu'il existait d'autres formes de vie qui ont été découvertes sous terre, je voulais savoir cela était vrai ? Et comment ce sont-elles développées ? Elles n'ont pas besoin d'oxygène ? Peut-on penser qu'il puisse exister de la vie sans avoir nécessairement besoin d'eau ?

    On m'a dit également que dans les abysses il existait certains organismes qui se nourrissaient seulement de carbone pour vivre, vrai ?

    Merci.

    -----

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  3. #2
    Geb

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Bonjour PanamaBende,

    Il faut savoir que c’est surtout la température qui limite la profondeur à laquelle certaines formes de vie unicellulaires peuvent survivre.

    Le forage le plus profond jamais réalisé à ma connaissance (celui de la péninsule de Kola, en Russie) a atteint 12 262 m. Or, la température qui est trop haute pour la vie (autour de 110-120°C d’après les découvertes les plus récentes), est atteinte à des profondeurs très différentes en fonction des endroits où on se trouve (les sédiments au fond des océans, la partie émergée de la Terre, etc.) ou le type de roche que l’on va forer.

    Par exemple, le forage le plus profond effectué en Europe, du moins à ma connaissance, qui a eu lieu en Allemagne, a atteint une profondeur de 9100 mètres. À cette profondeur, la température atteignait à cet endroit 265°C !

    Aussi, l’étude des formes de vie unicellulaires qui se trouvent « à l’intérieur de la Terre » est limitée par le fait que les forages de grandes profondeurs sont très peu nombreux, mais aussi et surtout par le fait que la plupart de ses forages n’ont pas été tenté dans le but d’étudier les microbes de ces environnements. La plupart des forages à ma connaissance dont c’est l’objectif principal ne dépasse pas 1000 mètres (pour des questions de coût et de difficulté techniques).

    On peut donc dire que l’exploration de la biosphère intraterrestre de très grande profondeur a à peine été effleurée, même si ce genre d’initiative connaît une activité croissante depuis la fin des années 1980. Le bon côté, c’est que certainement beaucoup de nouvelles espèces de micro-organismes sont encore à découvrir dans ces milieux.

    En plus de résister à des pressions et des températures importantes, les formes de vie microbienne qui se trouvent à une profondeur importante possèdent quelques caractéristiques communes. Tout d’abord, la densité des cellules dans les roches est très faible : entre 1000 et 100 millions de cellules par ml d’eau souterraine ou par gramme de sédiment selon certaines estimations.

    Les microbes de ce type ont vraisemblablement pénétré depuis la surface, en passant par les pores des roches sédimentaires, ou dans des fractures microscopiques ou plus grandes, causées par les mouvements tectoniques et se sont progressivement adaptés à ces milieux, ou encore en suivant le cours de l’eau qui s’infiltre dans les roches à ces profondeurs.

    Pratiquement tous les environnements de grande profondeur sont dépourvus d’oxygène, et les organismes qui y vivent n’ont pas besoin d’oxygène moléculaire pour survivre. Mais il y a des exceptions, là où une radioactivité naturelle de la roche est assez importante pour causer une radiolyse de l’eau et un dégagement d’oxygène et d’hydrogène.

    On pense cependant que la plupart des formes de vie de la biosphère profonde utilise le méthane et l’hydrogène produit naturellement lorsque l’eau entre en contact avec certaines roches chaudes (un processus naturel qu’on appelle serpentinisation), pour leur alimentation en énergie.

    Il faut distinguer le métabolisme énergétique (qui alimente la formation d’ATP dans la cellule) et le métabolisme du carbone (qui alimente la formation de nouvelles molécules organiques). La seule exception connue à ma connaissance, étant certains organismes dits « acétogènes », pour lequels l’acétate ou acide acétique (plus connu sous le nom de vinaigre) alimente à la fois les métabolismes du carbone et énergétique.

    Quoi qu’il en soit, la vitesse de croissance de ces micro-organismes des grandes profondeurs est souvent très faible, puisque limité par la diffusion des nutriments, de l’eau et des gaz dissous (méthane et hydrogène, mais pas seulement) avec des temps de doublement (le temps qu’il faut à une population de cellules pour doubler en nombre) de plusieurs siècles dans certains cas.

    Dans le cas des micro-organismes vivants dans les milieux abyssaux, au fond des océans qui se nourriraient "seulement de carbone", j'en reviens à la notion de métabolisme énergétique d'une part et de celui du carbone d'autre part. Tous les organismes terrestres ont absolument besoin, à la fois, de carbone, d'azote, d'oxygène et d'hydrogène pour fabriquer leurs composants de base, ainsi que de cofacteurs inorganiques (qui contiennent souvent du soufre, du phosphore et du fer).

    Si tu veux des détails, je suis sûr que moi-même et les autres membres du forum seront ravis de te répondre, dans la mesure de notre disponibilité.

    Cela dit, je me permets de te poser une question : quel est le rapport entre tes questions et "l'origine de la vie" (c-à-d le titre de ta discussion) ?

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 29/01/2015 à 07h17.

  4. #3
    ArrowX

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Geb dans tout ton texte tu parle bien de cellule eucaryote , pas de bactéries ? Etant fervant lecteur de Science et Vie j'ai lu un nombre incalculable de fois : oui certains micro organismes peuvent exister/survivre dans des conditions extrèmes. -265 degré me semble pas très extrème.. Simple curiosité, et je pense que ça complète aussi la question de départ..
    La valeur d'un homme tient dans sa capacité à donner et non dans sa capacité à recevoir.

  5. #4
    Geb

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Je me suis apparemment mal exprimé. Je vais essayer de clarifier mes propos.

    Citation Envoyé par ArrowX Voir le message
    Geb dans tout ton texte tu parle bien de cellule eucaryote , pas de bactéries ?
    J'ignore s'il y a des eucaryotes unicellulaires qui peuplent la croûte terrestre en profondeur, puisqu'il s'agit de celui des trois domaines du vivant qui est le moins résistant à la chaleur. Aussi, j'ignore si les eucaryotes sont particulièrement barophiles. Ce dont je suis sûr en revanche, c'est qu'on y a ramené des bactéries et des archées, et lorsque je discutais des micro-organismes qui vivent dans ces conditions, je pensais pour ma part aux bactéries

    Citation Envoyé par ArrowX Voir le message
    Etant fervant lecteur de Science et Vie j'ai lu un nombre incalculable de fois : oui certains micro organismes peuvent exister/survivre dans des conditions extrèmes. -265 degré me semble pas très extrème...
    Lorsque je citais 265°C, je précisais simplement la température in situ au point le plus bas du forage effectué en Allemagne, soit la température ambiante à ce point précis, à 9100 mètres de profondeur. Aucun organisme connu ne survit à cette température extrême.

    L'organisme le plus résistant à la chaleur qui soit actuellement connu à ma connaissance est la souche 116 de Methanopyrus kandleri, qui "pousse" à 122 °C (température optimale de croissance : 105°C). Voir par exemple ici :

    Cell proliferation at 122°C and isotopically heavy CH4 production by a hyperthermophilic methanogen under high-pressure cultivation (Takai et al., 2008)

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 29/01/2015 à 08h52.

  6. #5
    ArrowX

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Oui merci pour cette info et d'accord pour la limite de température. Mais alors je crois bien que le développement de la vie doit être très limité sur les autres planètes si on doit avoir des températures si basse .. Cela me semble bizarre..
    La valeur d'un homme tient dans sa capacité à donner et non dans sa capacité à recevoir.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Geb

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Citation Envoyé par ArrowX Voir le message
    Oui merci pour cette info et d'accord pour la limite de température. Mais alors je crois bien que le développement de la vie doit être très limité sur les autres planètes si on doit avoir des températures si basse .. Cela me semble bizarre..
    Ce n'est pas difficile à comprendre, quand on sait que la vie a absolument besoin d'eau liquide d'une part, et que les 5 types de composés organiques qui rendent la vie possible (protéines, lipides, glucides, acides nucléiques et cofacteurs) sont, pour la plupart, "fragiles".

    Par exemple, la plupart des protéines est dénaturée à haute température (surtout à partir de ~90°C et au-delà). De la même manière, entre 1500 et 6000 bars, l'eau perd progressivement ses capacités à conférer aux protéines des caractères hydrophobes et hydrophiles (si important dans leurs mécanismes de repliement), comme on l'a remarqué au début des années 1930.

    Cela dit, cet effet de la pression sur les propriétés de l'eau n'est pas le facteur limitant dans les conditions terrestres : c'est l'effet de la température, notamment sur les protéines et les acides nucléiques.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 29/01/2015 à 09h43.

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  10. #7
    PanamaBende

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Bonjour PanamaBende,

    Il faut savoir que c’est surtout la température qui limite la profondeur à laquelle certaines formes de vie unicellulaires peuvent survivre.

    Le forage le plus profond jamais réalisé à ma connaissance (celui de la péninsule de Kola, en Russie) a atteint 12 262 m. Or, la température qui est trop haute pour la vie (autour de 110-120°C d’après les découvertes les plus récentes), est atteinte à des profondeurs très différentes en fonction des endroits où on se trouve (les sédiments au fond des océans, la partie émergée de la Terre, etc.) ou le type de roche que l’on va forer.

    Par exemple, le forage le plus profond effectué en Europe, du moins à ma connaissance, qui a eu lieu en Allemagne, a atteint une profondeur de 9100 mètres. À cette profondeur, la température atteignait à cet endroit 265°C !

    Aussi, l’étude des formes de vie unicellulaires qui se trouvent « à l’intérieur de la Terre » est limitée par le fait que les forages de grandes profondeurs sont très peu nombreux, mais aussi et surtout par le fait que la plupart de ses forages n’ont pas été tenté dans le but d’étudier les microbes de ces environnements. La plupart des forages à ma connaissance dont c’est l’objectif principal ne dépasse pas 1000 mètres (pour des questions de coût et de difficulté techniques).

    On peut donc dire que l’exploration de la biosphère intraterrestre de très grande profondeur a à peine été effleurée, même si ce genre d’initiative connaît une activité croissante depuis la fin des années 1980. Le bon côté, c’est que certainement beaucoup de nouvelles espèces de micro-organismes sont encore à découvrir dans ces milieux.

    En plus de résister à des pressions et des températures importantes, les formes de vie microbienne qui se trouvent à une profondeur importante possèdent quelques caractéristiques communes. Tout d’abord, la densité des cellules dans les roches est très faible : entre 1000 et 100 millions de cellules par ml d’eau souterraine ou par gramme de sédiment selon certaines estimations.

    Les microbes de ce type ont vraisemblablement pénétré depuis la surface, en passant par les pores des roches sédimentaires, ou dans des fractures microscopiques ou plus grandes, causées par les mouvements tectoniques et se sont progressivement adaptés à ces milieux, ou encore en suivant le cours de l’eau qui s’infiltre dans les roches à ces profondeurs.

    Pratiquement tous les environnements de grande profondeur sont dépourvus d’oxygène, et les organismes qui y vivent n’ont pas besoin d’oxygène moléculaire pour survivre. Mais il y a des exceptions, là où une radioactivité naturelle de la roche est assez importante pour causer une radiolyse de l’eau et un dégagement d’oxygène et d’hydrogène.

    On pense cependant que la plupart des formes de vie de la biosphère profonde utilise le méthane et l’hydrogène produit naturellement lorsque l’eau entre en contact avec certaines roches chaudes (un processus naturel qu’on appelle serpentinisation), pour leur alimentation en énergie.

    Il faut distinguer le métabolisme énergétique (qui alimente la formation d’ATP dans la cellule) et le métabolisme du carbone (qui alimente la formation de nouvelles molécules organiques). La seule exception connue à ma connaissance, étant certains organismes dits « acétogènes », pour lequels l’acétate ou acide acétique (plus connu sous le nom de vinaigre) alimente à la fois les métabolismes du carbone et énergétique.

    Quoi qu’il en soit, la vitesse de croissance de ces micro-organismes des grandes profondeurs est souvent très faible, puisque limité par la diffusion des nutriments, de l’eau et des gaz dissous (méthane et hydrogène, mais pas seulement) avec des temps de doublement (le temps qu’il faut à une population de cellules pour doubler en nombre) de plusieurs siècles dans certains cas.

    Dans le cas des micro-organismes vivants dans les milieux abyssaux, au fond des océans qui se nourriraient "seulement de carbone", j'en reviens à la notion de métabolisme énergétique d'une part et de celui du carbone d'autre part. Tous les organismes terrestres ont absolument besoin, à la fois, de carbone, d'azote, d'oxygène et d'hydrogène pour fabriquer leurs composants de base, ainsi que de cofacteurs inorganiques (qui contiennent souvent du soufre, du phosphore et du fer).

    Si tu veux des détails, je suis sûr que moi-même et les autres membres du forum seront ravis de te répondre, dans la mesure de notre disponibilité.

    Cela dit, je me permets de te poser une question : quel est le rapport entre tes questions et "l'origine de la vie" (c-à-d le titre de ta discussion) ?

    Cordialement.
    Merci pour les précisions, c'est un peu plus clair désormais, même si il y a beaucoup de termes techniques disons.

    Pour le sens de mon titre, je vais dire que je me posais des questions sur l'origine de la vie, car il me semble incompatible le fait pour des organismes de vivre à une telle profondeur, c'est à dire de vivre dans des endroits très chauds, et qui nécessite forcément la présence d'eau (pour le développement de la vie donc).

    Je n'avais pas pensé que des organismes vivants pouvaient vivre sans oxygène. Les arbres par exemple ? Je vais développer ma question en disant : est-ce que l'on peut penser qu'un être vivant qui nous corresponde à peu de choses près en étant "développé" puisse se nourrir d'autre chose que l'oxygène pour vivre ?

    Je reviens sur les éléments de ta réponse que je n'ai pas compris : "En plus de résister à des pressions et des températures importantes, les formes de vie microbienne qui se trouvent à une profondeur importante possèdent quelques caractéristiques communes. Tout d’abord, la densité des cellules dans les roches est très faible : entre 1000 et 100 millions de cellules par ml d’eau souterraine ou par gramme de sédiment selon certaines estimations." Quel est le rapport entre les formes de vie microbiennes et la densité des cellules dans les roches ?

    "Pratiquement tous les environnements de grande profondeur sont dépourvus d’oxygène, et les organismes qui y vivent n’ont pas besoin d’oxygène moléculaire pour survivre. Mais il y a des exceptions, là où une radioactivité naturelle de la roche est assez importante pour causer une radiolyse de l’eau et un dégagement d’oxygène et d’hydrogène." Les roches sont radioactives ? Et qu'est-ce que signifie "radiolyse" de l'eau, quel est le rapport d'ailleurs entre radioactivité et eau ? Et j'en reviens à la question de départ, comment l'eau peut survenir à ses endroits si chauds ?

    Et pour finir je poserais ces dernières questions : Comment se fait-il que selon l'endroit où on se trouve lors des forages, les températures soient différentes si on est à une profondeur identique ?
    Est-on certain de ce qui constitue vraiment l'intérieur de la Terre ?

  11. #8
    minushabens

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Citation Envoyé par PanamaBende Voir le message
    Et j'en reviens à la question de départ, comment l'eau peut survenir à ses endroits si chauds ?
    Je ne sais pas si c'est le seul mécanisme, mais dans les subductions (quand une plaque océanique s'enfonce sous une autre plaque) les roches de surface sont entraînées à plusieurs centaines de kilomètres de profondeur avant de fondre complètement, et l'eau qu'elles contiennent avec elles.

    c'est expliqué ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Subduction et d'ailleurs il y est aussi question d'anomalies de température, ça répond en partie à ta question sur les forages.

  12. #9
    PanamaBende

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Oui mais alors il faut m'expliquer comment les roches peuvent contenir l'eau malgré la chaleur.

  13. #10
    minushabens

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Je suppose que quand on est coincé sous 300km de roches c'est dur de s'échapper... mais bon, les éléments légers finissent par remonter, ça leur prend quelques millions d'années tout au plus.

  14. #11
    Gilgamesh

    Re : Question sur l'origine de la vie

    Citation Envoyé par PanamaBende Voir le message
    Merci pour les précisions, c'est un peu plus clair désormais, même si il y a beaucoup de termes techniques disons.

    Pour le sens de mon titre, je vais dire que je me posais des questions sur l'origine de la vie, car il me semble incompatible le fait pour des organismes de vivre à une telle profondeur, c'est à dire de vivre dans des endroits très chauds, et qui nécessite forcément la présence d'eau (pour le développement de la vie donc).
    Si on parle d'organismes vivants (bactéries ou archées) on se situe dans une fenêtre de température qui n'excède pas beaucoup les 100°C ; il est possible que le record de 122°C cité par Geb soit battu un jour, mais ça ne devrait pas se jouer à grand chose, la biochimie impose ses contraintes concernant l'intégrité physique des molécules. Sous forte pression (et sans doute chargée de sels minéraux), l'eau reste liquide à ces température et elle est donc chimiquement disponible.

    Je n'avais pas pensé que des organismes vivants pouvaient vivre sans oxygène. Les arbres par exemple ? Je vais développer ma question en disant : est-ce que l'on peut penser qu'un être vivant qui nous corresponde à peu de choses près en étant "développé" puisse se nourrir d'autre chose que l'oxygène pour vivre ?
    Non, les arbres sont aérobies comme tous les eucaryotes. Les organismes anaérobies se recrutent chez les procaryotes et les archées.

    Je reviens sur les éléments de ta réponse que je n'ai pas compris : "En plus de résister à des pressions et des températures importantes, les formes de vie microbienne qui se trouvent à une profondeur importante possèdent quelques caractéristiques communes. Tout d’abord, la densité des cellules dans les roches est très faible : entre 1000 et 100 millions de cellules par ml d’eau souterraine ou par gramme de sédiment selon certaines estimations." Quel est le rapport entre les formes de vie microbiennes et la densité des cellules dans les roches ?
    Geb caractérise le genre d'écosystème qu'on trouve en profondeur : une des ces premières caractéristiques est d'être assez pauve, du fait de la faible disponibilité de l'énergie (y'a pas grand chose à manger, en résumé).

    "Pratiquement tous les environnements de grande profondeur sont dépourvus d’oxygène, et les organismes qui y vivent n’ont pas besoin d’oxygène moléculaire pour survivre. Mais il y a des exceptions, là où une radioactivité naturelle de la roche est assez importante pour causer une radiolyse de l’eau et un dégagement d’oxygène et d’hydrogène." Les roches sont radioactives ? Et qu'est-ce que signifie "radiolyse" de l'eau, quel est le rapport d'ailleurs entre radioactivité et eau ? Et j'en reviens à la question de départ, comment l'eau peut survenir à ses endroits si chauds ?
    Oui, les roches sont faiblement radioactives, notamment les granites composant le substrat continental (actvité spécifique de ~ 1000 Bq/kg, contre 100 pour le corps humains, pour comparaison), du fait de la présence d'une faible quantité d'Uranium et de Thorium. Les particules rapides (rayonnement alpha) émises par ces isotopes vont briser les liaisons chimiques des molécules d'eau présentes, séparant H et O (radiolyse), ce qui va se traduire par le dégagement d'une faible quantité de dihydrogène.

    Et pour finir je poserais ces dernières questions : Comment se fait-il que selon l'endroit où on se trouve lors des forages, les températures soient différentes si on est à une profondeur identique ?
    Le manteau superficiel n'est pas homogène en température, il est sujet à une convection qui le brasse dans la masse. Là où il est chaud, il est aussi moins dense et s'approche de la surface comme à l'aplomb des points chauds et des dorsales.

    Est-on certain de ce qui constitue vraiment l'intérieur de la Terre ?
    On en a un accès assez indirect, via les sondage sismique et sous forme de rare inclusion au sein des laves crachées par les volcans, mais couplé avec des modèles physiques et des expériences de labo en presse haute pression (cellule à diamant) on a une bonne idée de sa composition et de son état physique, surtout pour le manteau supérieur.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 31/01/2015 à 08h10.
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