Actu - Les premiers acides aminés de la vie apportés par les météorites ?

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Dans deux météorites célèbres, celle d'Orgueil et celle de Murchison, une équipe de la Nasa a découvert parmi les acides aminés présents un excès de la forme dite gauche. Ce déséquilibre rappelle puissamment une caractéristique énigmatique de ces molécules qui forment les protéines de la vie terrestre, uniquement composées de formes gauches.<br />
Les biochimistes ont une lancinante énigme à résoudre&nbsp;: l'asymétrie des acides aminés composant les protéines des êtres vivants. Lorsqu'un chimiste...

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[FC05]

Dans le texte :

Chimiquement, il n'existe pas de différence de propriétés entre les deux.

C'est une affirmation largement abusive. La stéréochimie, les réactions stéréospécifiques, les catalyseurs associés ... font partie de la chimie.

[JPL]

Ce n'est pas largement abusif. C'est simplement une affirmation fondamentalement vraie mais qui a besoin d'approfondissements dès qu'on entre dans les détails.
Ce qu'il faut entendre par là c'est que la vie aurait tout aussi bien pu se construire à partir de l'autre famille d'isomères et qu'on n'aurait vu aucune différence biologique et chimique. Fondamentalement il n'y avait donc aucune raison qui fasse "préférer" une forme à l'autre.
Mais il est bien évident que tout ce qui a trait à la stéréochimie (la structure des enzymes par exemple) aurait dû être "construit" en miroir pour que la catalyse des réactions soit possible.

[Saint-Sandouz]

J’aimerais avoir une précision SVP sur la base de cette observation :
Il y a en quelque sorte une double concentration de la forme lévogyre dans le vivant.
1. Chaque acide aminé n’existe que sous une seule forme.
2. Tous les acides ont la même.

Est-ce que pour un acide donné il y a incompatibilité entre les deux ?
Est-ce qu’on sait s’il y aurait incompatibilité entre eux si certains étaient lévogyres et d’autres dextrogyres ?
Autrement dit est-ce, que la vie était obligée de choisir pour les deux niveaux ?

Quand on évoque l’apport extraterrestre des briques de la vie ça me laisse toujours perplexe.
Je ne vois pas comment on peut passer d’un excès de l’ordre de 15 à 20% dans deux malheureuses météorites à 100% pour les acides aminés du vivant.

ND

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tawahi-Kiwi]

En 1969, une météorite est tombée sur le village américain de Murchison

Murchison est un village australien de l'etat de Victoria.

T-K

[JPL]

Supposons que dans un être vivant certains des 20 (pour simplifier) acides aminés des protéines soient de la forme L et d'autres de la forme D, cela rendrait très difficile, voire empêcherait la constitution des structures très ordonnées en hélice ou en feuillets qu'on trouve dans diverses parties des molécules de protéines. Leur forme dans l'espace serait donc très différente de ce qu'on connaît actuellement.
Or l'essentiel des propriétés des protéines repose sur leur forme dans l'espace, qu'il s'agisse des protéines de structures (les briques élémentaires qui construisent nos cellules) ou des protéines enzymatiques (qui sont de loin les plus nombreuses). Donc aussi bien la structure du vivant que son métabolisme seraient très différents.
J'ai donc le sentiment que s'il a existé à un moment un petit déséquilibre en faveur d'une des deux formes celui-ci aurait eu tendance à s'auto-amplifier jusqu'à conduire à une sélection exclusive en raison des contraintes imposées à la forme des molécules, donc à leurs interactions. Que ce déséquilibre initial soit dû à un apport par des météorites ou à une fluctuation aléatoire est une autre question. Attention : il s'agit d'une hypothèse logique que je formule, mais il faudrait la tester dans le détail pour voir si elle tient la route.

Maintenant faisons un peu de science fiction.
Les acides aminés de tous les êtres vivants sont de forme L et tous leurs glucides sont de forme D (une autre asymétrie non expliquée à ma connaissance). Je désignerai ces êtres vivants par les lettres LD. Or rien n'interdit une lignée DL strictement symétrique sur le plan moléculaire : cela fonctionnerait aussi bien. Je n'aborderai pas la question de savoir si des lignées LL ou des lignées DD sont possibles, je n'en sais rien.
Il pourrait donc y avoir sur terre deux lignées d'êtres vivants moléculairement symétriques. Ceci entraînerait deux conséquences.
D'une part ces deux lignées auraient évolué de manière strictement indépendantes, les molécules de l'une étant incompatibles avec les molécules de l'autre. Il n'y a donc aucune raisons que les autotrophes de cette lignée hypothétique ressemblent en quoi que ce soit aux plantes et aux algues, que les hétérotrophes ressemblent aux champignons et aux animaux, et que les formes bactériennes de cette lignée ressemblent aux formes que nous connaissons (on me pardonnera j'espère l'énorme simplification que je fais au niveau de ces groupes).
D'autre part il serait impossible aux êtres vivants d'une lignée de se nourrir au dépend de l'autre lignée. Supposons en effet que nous ayons pour seule nourriture un steack de la lignée DL : nous crèverions de faim car notre organisme ne pourrait pas utiliser les molécules de ce steack (à l'exception toutefois des lipides qui n'ont pas d'isomérie optique). Il est donc pratiquement certain que l'évolution aurait contre-sélectionné de manière forte tout comportement de prédation à l'égard de l'autre lignée, car énergétiquement inutile. Une bonne raison de coexistence pacifique.

Mais bon, il n'y a qu'une seule lignée. Hasard où mécanisme biaisé dès le départ (apport de météorités ou autres) ?

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[acropole]

Je ne comprend pas cette histoire. La Terre est entièrement composée de météorites, non ? Le tout venant de la même nébuleuse planètaire.

[JPL]

D'une certaine manière oui, mais les conditions qui ont conduit à l'agglomération des planétésimaux (pour reprendre le terme exact) ont entraîné une telle élévation de température (avec fusion des matériaux agglomérés) que toute molécule organique présente dans cette première phase a été totalement détruite.
On parle dans l'article des météorites arrivées beaucoup plus tard et qui ne se seraient échauffées qu'en périphérie.

Mais personnellement toutes ces idées selon lesquelles les molécules caractéristiques de la vie, voire la vie elle-même, seraient arrivées du ciel me laisse plutôt sceptique, sans que je puisse totalement justifier ce scepticisme.

[Saint-Sandouz]

Supposons que dans un être vivant certains des 20 (pour simplifier) acides aminés des protéines soient de la forme L et d'autres de la forme D, cela rendrait très difficile, voire empêcherait la constitution des structures très ordonnées en hélice ou en feuillets qu'on trouve dans diverses parties des molécules de protéines. Leur forme dans l'espace serait donc très différente de ce qu'on connaît actuellement.
Or l'essentiel des propriétés des protéines repose sur leur forme dans l'espace, qu'il s'agisse des protéines de structures (les briques élémentaires qui construisent nos cellules) ou des protéines enzymatiques (qui sont de loin les plus nombreuses). Donc aussi bien la structure du vivant que son métabolisme seraient très différents.

J’avais lu un article sur ce point des feuillets et des hélices.
Autrement dit il fallait choisir une seule forme pour tous les acides aminés.
Il n’y a donc aucune raison connue pour que ce soit la gauche plutôt que la droite ?

Il pourrait donc y avoir sur terre deux lignées d'êtres vivants moléculairement symétriques. Ceci entraînerait deux conséquences.
D'une part ces deux lignées auraient évolué de manière strictement indépendantes, les molécules de l'une étant incompatibles avec les molécules de l'autre. […]
D'autre part il serait impossible aux êtres vivants d'une lignée de se nourrir au dépend de l'autre lignée.

Très intéressant. Il n’y a pas de partage possible, le vivant a dû choisir son côté.

ND

[JPL]

Il n’y a donc aucune raison connue pour que ce soit la gauche plutôt que la droite ?

Il ne semble pas y avoir de raison particulière connue.

[Saint-Sandouz]

Mais personnellement toutes ces idées selon lesquelles les molécules caractéristiques de la vie, voire la vie elle-même, seraient arrivées du ciel me laisse plutôt sceptique, sans que je puisse totalement justifier ce scepticisme.

Si l’on souhaite élucider comment s’est constitué le premier être qu’on puisse qualifier de vivant, je ne vois pas l’intérêt de chercher l’explication du côté du ciel, puisque le problème reste entier.

ND

[Saint-Sandouz]

Mais personnellement toutes ces idées selon lesquelles les molécules caractéristiques de la vie, voire la vie elle-même, seraient arrivées du ciel me laisse plutôt sceptique, sans que je puisse totalement justifier ce scepticisme.

J’oubliais un autre point : ce n’est pas à toi à te justifier de ton scepticisme, ce sont les hypothèses panspermicistes (ça existe, ça ? ) qui devrait être étayées avec des arguments un peu plus convaincants.

ND

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[invité576543]

Qu'en est-il des machins en phosphate-ribose-base, aussi bien les AMP cyclique, ATP, GTP, NADH, briques d'ARN et autres?

Si on prend l'hypothèse d'un monde ARN précédant les protéines, est-ce que la forme de ces molécules peut avoir eu un rôle dans la sélection des acides aminés?

Cordialement,

[acropole]

En se refroidissant, la Terre n'a-t-elle pas pu recréer ces molécules ? Le bombardement continuant en apportant aussi les siennes. Bref un double apport, local et spatial pendant la même periode. Il reste juste à savoir si ces molécules ont eu le temps de se recréer sur Terre avant d'être apportées de l'espace.

[Saint-Sandouz]

En se refroidissant, la Terre n'a-t-elle pas pu recréer ces molécules ?

À quoi sert de spéculer sur des hypothèses impossible à vérifier ? Il y a bien d’autres choses plus intéressantes pour occuper son esprit.

ND

[Tawahi-Kiwi]

En se refroidissant, la Terre n'a-t-elle pas pu recréer ces molécules ? Le bombardement continuant en apportant aussi les siennes. Bref un double apport, local et spatial pendant la même periode. Il reste juste à savoir si ces molécules ont eu le temps de se recréer sur Terre avant d'être apportées de l'espace.

Si, tout a fait, cf. L'experience d'Urey-Miller. Seul probleme a cette experience (et autres du meme style), c'est qu'elles forment un melange racemique* (puisque c'est le mot manifestement ).

Dans le cas des chondrites carbonees, on a tout une serie d'acides amines utilises, ou non, par le vivant. Le fait qu'a partir d'un melange prebiotique initial, on ne parvienne pas a faire creer un desequilibre pose probleme. Si ce desequilibre etait present avant, dans les chondrites carbonees, alors, ca aide un peu.

En considerant un hypothese de panspermie (meme si ici, les meteorites sont toutes solaires), les premieres protobiontes qui ont utilises les briques de vie dans le milieu ont "constate" que la forme L etait plus frequente. Les formes de vie D aurait donc peut etre disparu faute de carburant.

*D'autres etudes ont montre que certains phenomenes peuvent creer un desequlibre enantiomerique, dans les chondrites ou sur Terre. Notamment la desintegration du ¹⁴C qui va destabiliser plus facilement certaine formes D que L.

T-K

[JPL]

On bute sur un problème très irritant : la séquence qui a abouti à la vie que nous connaissons ne s'est produite qu'une seule fois comme le prouvent de nombreux caractères moléculaires communs à tous les êtres vivants. Et cela semble avoir été "relativement facile" si on considère que la vie est apparue assez tôt dans l'histoire de la terre. On est donc obligé d'admettre un stade prébiotique où dans certains milieux naturels auraient "grouillé" des tas de molécules organiques, se seraient ébauchées des tas de séquences de réactions, dont une seule lignée aurait émergé. Or comment diable se fait-il qu'on n'observe actuellement aucune trace de phases prébiotiques contemporaines si on considère la grande variété des milieux naturels connus ? Qu'y a-t-il eu à un moment de l'histoire de la planète qui a favorisé ça, et qui n'existe plus du tout aujourd'hui ?
Bien entendu les partisans de la panspermie vont y voir la preuve que la vie est venue d'ailleurs, sous forme de micro-organismes véhiculés par exemple par des météorites, mais cela ne fait que déplacer le problème car il y a bien un lieu où cela s'est passé (comment ?) et où le problème s'est posé.

[Saint-Sandouz]

On devrait même observer des redémarrages de nouvelles lignées vivantes. Ça aurait démarré une fois facilement et puis ce serait devenu difficile.
Il n’y peut-être de la place que pour une seule lignée, les autres ne résistant pas à la concurrence comme celle entre les espèces.

ND

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[Tawahi-Kiwi]

Il n’y peut-être de la place que pour une seule lignée, les autres ne résistant pas à la concurrence comme celle entre les espèces.

Lors de mon precedent post, j'etais pret a ecrire cette ligne. Une sorte de lutte du plus adapte des le debut de l'apparition du vivant.

Mais je ne suis pas sur que c'est applicable, du moins pour des bacteries et autres organismes simples. Ces deux groupes vivants ne sont pas entrer en concurrence a leurs debuts, et si oui, sur quel terrain? Acides amines : ils utilisent des systemes differents; energie et espace disponible: c'est pas ca qui doit manquer a la fin de l'Hadeen et a l'Archeen quand on est une micro-bacterie.

T-K

[michen]

*D'autres etudes ont montre que certains phenomenes peuvent creer un desequlibre enantiomerique, dans les chondrites ou sur Terre. Notamment la desintegration du 14C qui va destabiliser plus facilement certaine formes D que L.

intéressant pensezvous que dans ce cas comme on peut imaginer que le C14 est présent a peu prés partout dans notre galaxie si des formes de vies sont apparues ailleurs que sur terre elles devraient aussi être de formes L?

[michen]

j'ai trouvé ceci dans l'encyclopédia universalis

De plus, les glycérolipides d'archées présentent une isomérie optique inversée par rapport à ceux des bactéries et des eucaryotes (le carbone central du glycérol étant asymétrique, les molécules de glycérolipides existent en effet sous deux formes isomériques,

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