Origine de la vie ?

[Deedee81]

Bonjour,

J'aimerais vous soumettre une petite reflexion.

On parle souvent de vie exotique ou dans des milieux extrêmes.
Dans les fumeurs noirs, dans des milieux extrêmement acides ou salés, dans des milieux isolés depuis très longtemps.
Le dernier en date ce sont ces fameuses bactéries avec ADN à l'arsenic (mais j'ignore si ces bactéries ont de vieilles dentelles ).

Ces découvertes sont souvent discutées dans le contexte de l'origine de la vie ou de la possibilité de vie extraterrestre.

Mais il semble qu'on ne tienne pas compte (ou pas souvent ou alors ça m'a vraiment échappé) du fait capital qui ne s'agit pas d'apparition de la vie mais d'adaptations d'espèces existantes à des milieux extrêmes (cela reste à confirmer pour celles à l'arsenic). C'est tout de même assez différent !

Il me semble qu'il faut bien distinguer :
- apparition de la vie
- adaptation de la vie

Rien ne dit que la vie soit capable de se former dans des milieux aussi extrême, même si ces exemples montrent que la vie est indéniablement coriace.

J'ai la curieuse impression qu'il y a souvent confusion

C'est d'autant plus important que l'on cite souvent les fumeurs (et les archéobactéries extremophiles) comme une possibilité de "niches écologiques" (il est vrai existantes et relativement protégées de l'environnement externe agressif à l'origine) favorable à l'origine de la vie.

Les questions qui se posent alors sont :

- Est-ce que la vie peut apparaitre dans des milieux très divers ou seulement dans des conditions particulièrement précises ?
- Et quelles conditions ? Ces milieux extrêmes en font-ils partie ?
- Ne fait-on pas fréquemment cette confusion entre origine et adaptation ?

IL est probablement impossible de répondre sérieusement aux deux premières questions en l'état actuel de nos connaissances, mais rien n'empêche de donner son avis : le mien étant que ces conditions doivent être relativement "douces" en température, acidité, etc. Il se peut aussi qu'une certaine diversité soit nécessaire (milieux "doux" et protégés mais en contact avec des milieux chimiquement riches comme les fumeurs ou que sais-je).
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[invite765732342432]

Il me semble qu'il faut bien distinguer :
- apparition de la vie
- adaptation de la vie
(...)
J'ai la curieuse impression qu'il y a souvent confusion

Sur ce forum, nous sommes plusieurs à rappeler systématiquement ce fait.

- Est-ce que la vie peut apparaitre dans des milieux très divers ou seulement dans des conditions particulièrement précises ?

Comment le savoir ? On n'arrive déjà pas à la créer dans des conditions de labo idéales...

- Ne fait-on pas fréquemment cette confusion entre origine et adaptation ?

Des gens font effectivement cette confusion. Je ne pense pas que ceux qui travaillent dans le domaine la fasse.

Il se peut aussi qu'une certaine diversité soit nécessaire

Utile, sans aucun doute. Nécessaire, c'est très discutable.
De manière générale, plus il y a de diversité, plus il y a de possibilités différentes, donc plus il y a de chance que ça se produise, c'est une simple règle mathématique.

[Cendres]

En ce qui concerne les cheminées hydrothermales sous-marines, des expériences ont permis de synthétiser des acides aminés en simulant les conditions qui y règnent.

En 1999, par exemple, on a pu obtenir une chaîne de huit acides aminés en simulant le choc thermique se produisant près des sources à partir d'une solution d'acides aminés.

Ce sont donc des balbutiements, qui ont apparemment échoué à démontrer la possibilité d'obtenir un métabolisme fondé sur le CO2. Mais la synthèse de molécules prébiotiques plus ou moins complexe est possible.

[noir_ecaille]

Mon avis...

La vie est sans doute apparue grâce à des conditions brutales, lesquelles ont certainement jouer un rôle primordiales dans la synthèse et/ou l'apport de monomères complexes.

Concernant la polymérisation de ces molécules, les réactions covalentes ont là encore nécessité des conditions thermodynamiquement favorables pour s'effectuer -- donc un environnement à forte teneur d'énergie en action (pression, chaleur, tensions électriques, décharges...).

La réactivité chimique de ces molécules et macromolécules obéit aux lois physiques, puisqu'elle repose en grande partie sur des propriétés atomiques et électroniques. Il a très probablement exister une grande variété de réactions abiotiques, puis de formes prébiotiques, et même de formes de vie, avant que notre organisation dextroADN-lévoprotide-dépendante architecturée sur C, H, O, N, P ne domine le paysage terrien.

A vous les studios

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pfhoryan]

L'activité des êtres vivants repose en grande partie sur leur capacité à convertir l'énergie potentielle d'un gradient de proton, de part et d'autre d'une membrane, en énergie chimique.
AMHA, c'est de ce côté qu'il faut chercher l'origine de la vie.

[invitebd2b1648]

Le problème : c'est d'introduire le matériel réplicateur dans la bonne membrane ... enfin àmha ... !

[Deedee81]

Salut,

Merci pour vos réponses.

Sur ce forum, nous sommes plusieurs à rappeler systématiquement ce fait.
.....
Des gens font effectivement cette confusion. Je ne pense pas que ceux qui travaillent dans le domaine la fasse.

Ma fois, c'est vrai, tu as bien raison. Encore un coup des média tape à l'oeil

En ce qui concerne les cheminées hydrothermales sous-marines, des expériences ont permis de synthétiser des acides aminés en simulant les conditions qui y règnent.
....

Ah ! Vachement intéressant. J'ignorais tout ça. En tout cas, ça tempère mon scepticisme. Ca peut aussi renforcer l'autre idée d'un échange entre différentes "niches".

Mon avis...

Est aussi le mien Ainsi que :

L'activité des êtres vivants repose en grande partie sur leur capacité à convertir l'énergie potentielle d'un gradient de proton, de part et d'autre d'une membrane, en énergie chimique.

Aspects d'ailleurs analysé en détail dans un bon bouquin sur l'origine de la vie que j'ai lu (je ne l'ai pas sous la main, j'ai oublié le nom de l'auteur).

Et il aborde aussi cette difficulté :

Le problème : c'est d'introduire le matériel réplicateur dans la bonne membrane ...

Une membrane c'est trivial a créer quand on a des lipides. Mais si elle est hermétique c'est un cercueil, pas une membrane

Un autre problème soulevé est celui des "poisons". Pour tout processus catalytique il y a un tas de molécules qui peuvent le bloquer ou empêcher le fonctionnement correct d'une enzyme. La variété des acides aminés, des protéines et des glucides empêche toute réaction intéressante d'apparaitre rendant tout processus de sélection inopérant (il n'y a même pas de substrat sur lequel il peut agir). Un exemple typique : si d'infimes variante du ribose contaminent un milieux réactif produisant de l'ARN ou de l'aDN, ces derniers deviennent totalement non fonctionnels. Certains auteurs ont proposés des solutions très spéculative : sélection préalable par des matrices (argiles, minéraux,...), micro cavités (ou le nombre de molécule restreint diminue ce problème), chemin réactionel sélectionné dans la mer des réactions malgré ce problème ...

Je n'ai personnellement pas d'idée.

C'est un goulet d'étranglement dans le processus qui, pour être compris, nécessite une connaissance approfondie de la chimie organique que l'on a pas (nos connaissances en ce domaine sont comme une petite fenêtre sur l'immense océan des molécules possibles).

Vivement qu'on trouve de la vie ailleurs. Ca aidera surement à comprendre certaines choses

[Amanuensis]

Les questions qui se posent alors sont :

- Est-ce que la vie peut apparaitre dans des milieux très divers ou seulement dans des conditions particulièrement précises ?

On n'en sait rien.

- Et quelles conditions ? Ces milieux extrêmes en font-ils partie ?

Il y a pas mal de chance que la vie soit apparue dans un milieu "extrême", simplement parce qu'il y a très peu de chance qu'elle soit apparue dans le milieu "normal" actuel, qui est en fait très anormal

Le plus gros du vivant actuel vit en milieu oxydant, ce qui a très peu de chance d'avoir exister au début : le passage à une atmosphère oxydante est le fait du vivant. Et les oxydants sont plutôt des poisons métaboliques, le dioxygène en particulier !

Ensuite, le plus gros du vivant actuel est "motorisé" par l'énergie solaire, et cela a très peu de chance d'avoir été le cas au début. La mise au point de la photosynthèse est "tardive".

Une motorisation possible pour le début serait des gradients chimiques naturels, éventuellement assez marqués (ce qui va dans le sens de "extrême"). Cela fait partie des raison de l'intérêt porté aux fumeurs noirs, où on trouve effectivement des gradients chimiques naturels. Leur origine est la température élevée de l'intérieur de la Terre, dont l'origine à son tour est la radioactivité.

La question du moteur est essentielle. La vie se "branche en série" sur une dissipation énergétique pré-existante (c'est le cas avec la lumière solaire), difficile d'imaginer comment cela ait pu être différent à l'origine. Trouver le gradient chimique et un dispositif chimique simple pour l'exploiter, et voilà une piste pour l'origine... (Comme Phoryan, j'ai tendance à mettre la question énergétique en premier !)

[Deedee81]

Salut,

Il y a pas mal de chance que la vie soit apparue dans un milieu "extrême", simplement parce qu'il y a très peu de chance qu'elle soit apparue dans le milieu "normal" actuel, qui est en fait très anormal

D'accord. Je vois ce que tu veux dire. Tout dépend de ce qu'on appelle extreme en fait

Une motorisation possible pour le début serait des gradients chimiques naturels, éventuellement assez marqués (ce qui va dans le sens de "extrême"). Cela fait partie des raison de l'intérêt porté aux fumeurs noirs, où on trouve effectivement des gradients chimiques naturels. Leur origine est la température élevée de l'intérieur de la Terre, dont l'origine à son tour est la radioactivité.

C'est une très bonne remarque ça. En plus le gradient de température implique forcément des zones "viables". Pourquoi j'avais pas pensé à ça

.... (Comme Phoryan, j'ai tendance à mettre la question énergétique en premier !)

Je n'aurais pas tendance à la mettre "en premier" mais elle est capitale et incontournable.

[noir_ecaille]

Qui de l'oeuf ou de la poule...


Seule certitude : la vie est édifice chimique dynamique qui maintient sa cohérence en dissipant de l'énergie.

Soit c'est le gradient/potentiel énergétique qui a permis l'émergence d'une chimie organique complexe.
Soit c'est un ensemble au départ décohérent de réaction chimique qui a donné lieu à une nouvelle voie de dissipation énergétique (= nouvelle façon de "gaspiller"/dissiper l'énergie d'u milieu), cette voie ayant "acquis"/subi une organisation dynamique cohérente dans le sens de dissipation énergétique le plus favorable.

En fait c'est un peu bonnet blanc et blanc bonnet pour moi. Sans gradient, pas d'organisation. Mais sans support, pas de voie de dissipation singularisée.


Je crois surtout qu'on a eu beaucoup de chance en un sens

[Amanuensis]

Je n'arrive pas à voir comment peut se créer une voie de dissipation d'énergie à partir d'une absence de toute dissipation énergétique. Comment un déséquilibre pourrait-il se créer à partir d'une situation à l'équilibre ? C'est contraire à la seconde loi de la thermo...

C'est sûrement une limitation de mon imagination ; du coup, je suis intéressé par des exemples, même imaginaires.

[noir_ecaille]

Ce n'est pas comme ça que je le voyais -- pas d'équilibre.

Plutôt une dissipation décousue ou se faisant autrement, qui va devenir ou qui voit émerger une dissipation "organisée"/cohérente à travers une (nouvelle) voie particulière de dissipation.

J'espère être plus claire... non ? même pas un tout petit peu ?...

[Amanuensis]

Plutôt une dissipation décousue

Je ne vois pas trop ce que veut dire "décousue" dans ce contexte.

Ma vision est celle d'une "mise en série" : le vivant s'intercale dans une chaîne dissipative existante. Celle-ci n'est pas "décousue", elle est juste rapide, avec peu d'intermédiaires.

Un exemple simple est la photosynthèse. La chaîne dissipative la plus courante, hors vie, est simplement l'absorption thermique du rayonnement solaire, et la réémission de l'énergie correspondante sous forme de rayonnement infrarouge évacué in fine vers l'espace intersidéral. Le sable du Sahara font ça assez bien, les roches lunaires encore mieux. C'est une chaîne très courte : thermalisation immédiate avec augmentation de température (stockage partiel) et restitution la nuit.

La photosynthèse s'intercale dans la chaîne : l'énergie incidente n'est pas immédiatement thermalisée, mais conservée en partie sous forme "noble" (chimique) pendant un certain temps, avant de finir thermalisée et évacuée.

ou se faisant autrement, qui va devenir ou qui voit émerger une dissipation "organisée"/cohérente à travers une (nouvelle) voie particulière de dissipation.

Bien sûr que de nouvelles voies se créent. Mon point est qu'elle vont de A à B et que le vivant a commencé en se mettant "en série" dans une chaîne pré-existante allant de A à B.

Une alternative serait un "déblocage" d'une voie de dissipation potentielle mais non active, en raison des conditions physiques. L'exemple le plus évident est l'utilisation de l'énergie nucléaire par les humains : cette dissipation là n'était que latente, impossible aux conditions de température et de pression régnant à la surface de la Terre.

Je ne connais pas d'exemple où la vie hors les humains aurait "débloqué" une voie latente non biotique, et tous les exemples qui me viennent à l'esprit sont une "mise en série".

(Il y a des exemples où la vie a créé d'elle-même des blocages. L'exemple le plus criant est le carbonifère, quand le bois a été "inventé" alors que les décomposeurs correspondant n'existait pas encore : d'où le pétrole, charbon, gaz, que nous exploitons.)

Une autre alternative que je n'arrive pas à imaginer serait changer la forme finale, dégradée : le puits énergétique sur Terre semble essentiellement unique, l'irradiation infra-rouge vers l'espace inter-sidéral.

[Deedee81]

Salut,

L'exemple le plus criant est le carbonifère, quand le bois a été "inventé" alors que les décomposeurs correspondant n'existait pas encore : d'où le pétrole, charbon, gaz, que nous exploitons.

Ah ! Ca c'est fort intéressant. Je ne savais pas (que c'était du à l'absence des décomposeurs).

[Amanuensis]

Ah ! Ca c'est fort intéressant. Je ne savais pas (que c'était du à l'absence des décomposeurs).

Je précise : des décomposeurs du bois.

C'est une sorte de course aux armements : les végétaux évoluent dans la direction d'une résistance de leurs matériaux structurels à la décomposition (ça se comprend !), et les décomposeurs (ou parasites) évoluent pour exploiter cette source d'énergie (ça se comprend aussi, cellulose + lignine représentent actuellement plus de la moitié du carbone réduit non fossile sur Terre !!!).

Actuellement, le bois est exploité par des bactéries (comme celles en symbiose avec les symbiotes des termites) et des fungi. Aucun animal ne sait exploiter le bois directement.

[JPL]

Actuellement, le bois est exploité par des bactéries (comme celles en symbiose avec les symbiotes des termites) et des fungi.

Et des unicellulaires eucaryotes flagellés (anciennement "protozoaires" flagellés) très spectaculaires.

[Amanuensis]

Et des unicellulaires eucaryotes flagellés (anciennement "protozoaires" flagellés) très spectaculaires.

Trichonympha ou mixotricha ? C'est à cause d'eux que j'ai écrit "en symbiose avec les symbiotes des termites" et non "en symbiose avec les termites". Ces flagellés vivant en symbiose dans l'intestin des termites s'aident de bactéries pour dégrader la cellulose.

Je ne sais pas s'ils, ou des cousins de même diète, vivent en dehors des termites ?

[noir_ecaille]

Dans le rumen des bovins ?

[Amanuensis]

Dans le rumen des bovins ?

Les bovins exploitent la cellulose, mais est-ce qu'ils arrivent à exploiter le bois ?

[Cela dérive en HS, non ?]

[JPL]

Je ne l'ai jamais entendu dire.

[noir_ecaille]

Oups... Je me suis focalisée sur la cellulose

Au temps pour moi...

[invitebd006ada]

Bonjour, Je reviens sur une question du premier post.

Ne fait-on pas fréquemment cette confusion entre origine et adaptation ?

Bien sûr qu'on fait la confusion, c'est normal voire volontaire.
Le terme origine indique implicitement qu'il n'y a rien avant. Or il y a bien quelque chose. Et ce quelquechose s'est transformé, voire s'est adapté en ce qui répond à notre définition d'être vivant. D'où la logique confusion des termes adaptation et origine.

[piwi]

Les mécanismes de l'évolution ne disent rien de l'origine de la vie. Que l'on fasse souvent la confusion n'implique pas que ce soit une bonne chose. Les deux problématiques sont à dissocier.

Cordialement,
piwi

[Amanuensis]

On peut même mettre en doute que la théorie synthétique de l'évolution s'applique telle quelle avant une certaine date bien postérieure à "l'origine" de la vie.

En d'autres termes, oui bien sûr le passage d'une Terre sans vie à une Terre avec vie est une "évolution", mais cette évolution n'est pas nécessairement (et àmha très vraisemblablement pas) à théoriser de la même manière que l'évolution du vivant disons depuis LUCA.

La confusion est entre "évolution" et "théorie de l'évolution", ce dernier terme ayant un sens bien plus restreint que peut laisser penser sa construction.

[Deedee81]

Salut,

On peut même mettre en doute que la théorie synthétique de l'évolution s'applique telle quelle avant une certaine date bien postérieure à "l'origine" de la vie.
.....

Je suis entièrement d'accord. Qu'il y ait évolution aux tout premier stade et sélection, cela me semble assez évident. Il me semble avoir déjà entendu le terme de "sélection chimique". Mais il est clair que presque tout ce qui se trouve dans la théorie de l'évolution est peu ou pas applicable. Difficile de trouver de la sélection sexuelle dans les premières molécules. Et les mécanismes génétiques n'ont pas dû beaucoup jouer avant l'apparition de l'ARN .

Par contre les notions de niches, de mutations (moléculaire, au sens large), de sélection (au sens du tri),.... sont utilisables.

[invite71f23525]

Difficile de trouver de la sélection sexuelle dans les premières molécules.

Attention, de nombreux organismes (plutôt micro d'ailleurs) ne dépendent pas du sexe pour se reproduire et ils n'en sont pas moins confrontés à la sélection naturelle. Ce petit accroc ne modifie pas pour autant le fond du message.

[Deedee81]

de nombreux organismes (plutôt micro d'ailleurs) ne dépendent pas du sexe pour se reproduire

C'est vrai aussi de certains être humains
Oulàlà, on voit bien que c'est la fin de journée. Désolé,

Bon, moi j'y vais. Bonne soirée à tous,

[jivre]

L'ARN est probablement très antérieure à LUCA, et des mécanismes de sélection peuvent éventuellement avoir eu lieu à un stade très précoce de l'avènement de la vie, au niveau des molécules et avant la cellule.