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 Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...

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tanka
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MessageSujet: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 16 Avr 2011 - 23:42

Les UV pourraient avoir favorisé l'apparition de l'ARN

Pour expliquer l'apparition de la vie terrestre, un des scénarios les plus étudiés est celui d’un monde à ARN précédant l’apparition de l’ADN. Des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l’Université de Rome, La Sapienza, ont découvert que l’influence du rayonnement UV du jeune Soleil pourrait avoir favorisé la synthèse difficile de la guanine, une des bases azotées fondamentales de l’ARN.

En 1986, le prix Nobel Walter Gilbert avait émis l’hypothèse que l’apparition du code génétique sur Terre s’était d’abord produite sous la forme de brins d’ARN qui ensuite, par évolution, auraient donné la molécule de la vie, l’ADN. L’existence d’une sorte de «cristal apériodique» portant l’information génétique au cœur des cellules vivantes, et assez stable pour la transmettre de génération en générations, avait été anticipée par Schrödinger dans son livre Qu’est-ce que la vie ?. Plusieurs des fondateurs de la biologie moléculaire, dont Watson et Crick, ont d’ailleurs reconnu l’influence de cet ouvrage sur leurs recherches et la découverte du rôle de l’ADN.

On sait que John Desmond Bernal, un grand cristallographe ayant inspiré Arthur Clarke, fut un des premiers à proposer que l’origine de la vie pouvait se trouver au niveau des propriétés catalytiques des argiles, qui auraient favorisé la polymérisation de molécules organiques complexes. Il a d'ailleurs été le professeur de Rosalind Franklin, Aaron Klug et Max Perutz. C’est peut-être ainsi que les premiers ARN sont apparus, si l’on croit avec Gilbert qu’un monde à ARN a précédé un monde à ADN. Il n’est pas impossible non plus que de l’ARN se soit formé spontanément dans les eaux chaudes des océans primitifs de l’Archéen, selon Ernesto Di Mauro et ses collègues de l'Università La Sapienza.

Toujours est-il que l’un des problèmes à résoudre préalablement à celui de l’apparition de l’ADN ou de l’ARN est celui des premières voies de synthèses des fameuses bases azotées formant les lettres du code génétique. Adénine (A), cytosine (C), uracile (U) et guanine (G) sont en effet des briques de l’ARN. Si les trois premières apparaissent assez facilement après chauffage de molécules chimiquement proches et en présence de catalyseurs naturels, le cas de la guanine était jusqu’à présent plus problématique.


Nicholas Hud et son étudiante en thèse Ragan Buckley au travail. Avec des collègues ils ont découvert que la formation des bases de l'ARN
par des processus de chimie prébiotique pourrait avoir été plus facile qu'on ne le pensait.
Crédit: Georgia Institute of Technology-Gary Meek
Le vie terrestre est-elle née dans les mares ?
Nicholas Hud, directeur du Center for Chemical Evolution, a découvert avec ses collègues et des étudiants en thèse que l’action des ultraviolets pouvait rendre plus facile non seulement l’apparition de la guanine mais aussi des autres bases de l’ARN.

On savait que la molécule de formamide (H2NCOH) particulièrement stable, réactive et peu volatile si on la compare à l’eau, peut servir de point de départ à des réactions de chimie prébiotique conduisant aux bases de l’ARN. Ainsi, il suffit de chauffer à 160°C le formamide en présence de certains catalyseurs minéraux assez communs pour obtenir adénine, cytosine et uracile en quantités importantes. Ce n’était pas le cas de la guanine qui n’est alors produite qu’à l’état de traces.

Mais si l'on ajoute des photons UV, la quantité de guanine obtenue est multipliée par un facteur 15. Le résultat est d’autant plus remarquable qu’il n’a nécessité aucun matériel compliqué mais une simple source de rayonnement ultraviolet à la longueur d’onde de 254 nanomètres et un réacteur chimique. En outre, de la guanine, l’adénine et une autre molécule, l’hypoxanthine peuvent ainsi être obtenues à plus basses températures et même en l’absence de catalyseurs minéraux. C’est ainsi que Nicholas Hud et Thomas Orlando ont obtenu des résultats simplement en chauffant le formamide à 130°C et en présence d’UV.

Ce résultat a conduit les chercheurs à penser que des mares chaudes contenant de petites quantités de formamide, et qui pouvaient avoir existé sur la Terre primitive, auraient été de bons endroits pour la synthèse des bases de l’ARN. Pendant les périodes chaudes et sèches, l'évaporation de l'eau pourrait avoir donné lieu à des solutions concentrées de formamide avec des minéraux recouverts de formamide, le tout exposé aux UV du Soleil sur une Terre qui, de plus, ne possédait pas encore de couche d’ozone protectrice contre les ultraviolets.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont conduit des expériences supplémentaires avec des solutions de formamide et de l'eau chauffées à 100°C . Ils ont confirmé que cela pourrait donner lieu à des solutions de formamide capables de produire les composés chimiques trouvés dans leurs expériences antérieures.

Ces résultats permettent d’étendre le champ des conditions physico-chimiques favorables à l’apparition de l’ARN sur la Terre primitive. Mais cela ne nous donne toujours pas la solution au problème de l’origine de la vie. Faudra-t-il faire intervenir de la mécanique quantique comme le pense Paul Davies ?


Les bases azotées constituant l'ARN et l'ADN. L'ARN ne contient pas de la thymine cependant
et l'uracile est spécifique à l'ARN.
Crédit: Gary E. Kaiser
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 17 juin 2010 à 17h31
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/paleontologie/d/origine-de-la-vie-les-uv-pourraient-avoir-favorise-lapparition-de-larn_24115/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 16 Avr 2011 - 23:43

L’ancêtre des eucaryotes est une archée originale

La compréhension de l’évolution des espèces a fait une avancée : d’après l’étude de plus de 3.500 gènes d’archées, les scientifiques ont conclu que les eucaryotes descendraient d’un organisme unicellulaire qui vivait dans le sol et dans les océans.

Les critères de classification des espèces ont bien changé depuis Charles Darwin et son fameux livre L’origine des espèces (une des nombreuses œuvres numérisées de Darwin). Alors que longtemps seuls étaient pris en compte les critères morphologiques, paléontologiques et embryologiques, depuis plus de 30 ans c’est l’ADN qui prédomine, surtout chez les unicellulaires. Les séquences du génome permettraient en effet de mieux distinguer les différences et les similarités entre deux espèces.

On répartit aujourd'hui les êtres vivants en trois grands groupes:
  • les bactéries
  • les archées
  • les eucaryotes.
Alors que les deux premiers sont unicellulaires, les eucaryotes renferment aussi des organismes pluricellulaires comme les animaux et les végétaux. Selon l'hypothèse la plus couramment admise, les bactéries seraient apparues les premières et auraient ensuite donné naissance aux archées et aux eucaryotes, formant ainsi les trois domaines de la biodiversité.

Pourtant, les conditions d’apparition des eucaryotes sont toujours peu connues. Il semble clair que des événements d’endosymbiose ont participé à leur apparition, c'est-à-dire des phénomènes d’absorption d’autres cellules à l’intérieur d’une grande cellule. Les phénomènes se sont stabilisés, donnant naissance aux mitochondries ou aux chloroplastes, des organites cellulaires. Si tout le monde s’accorde à dire que l’endosymbionte est une α-protéobactérie, l’hôte quant à lui est encore discuté.


Des arbres phylogénétiques d'archées ont pu être construits par les chercheurs de l'université d'Oxford
grâce aux bases de données de séquences d'ADN génomiques.
© Proceedings of the Royal Society B
Une archée phylogénétiquement proche de nous
Des scientifiques de l’université d’Oxford se sont intéressés plus en détail à la question, en analysant les génomes de 48 archées, un genre d’étude désormais possible grâce aux énormes bases de données génétiques disponibles. D'après l'article publié dans le journal Proceedings of the Royal Society B, 3.537 groupes de gènes orthologues (possédant des similarités) ont ainsi pu être identifiés. En analysant le degré de similarité, il leur a été possible de reconstituer un arbre phylogénétique des espèces étudiées. En effet, les mutations s’accumulent au fil du temps, donc moins il y a de différences, plus les espèces sont proches.

Les chercheurs ont supposé que les eucaryotes ne sont reliés aux archées que par une seule espèce. En effet, l’hypothèse la plus simple, et donc considérée comme la plus probable, est qu’il n’y aurait qu’un seul ancêtre commun des eucaryotes plutôt que plusieurs. En comparant l’arbre phylogénétique des archées obtenu aux arbres réalisés pour les eucaryotes et les bactéries, les chercheurs ont découvert qu'une espèce d'archée récemment découverte est particulièrement proche des eucaryotes: les Thaumarchaea.

Alors que la majorité des archées vivent dans des conditions extrêmes, cette famille d’archées est beaucoup moins aventurière. Elle est retrouvée dans des environnements modérés, dans les sols ou dans les océans tempérés. Les Thaumarchaea représentent une grande quantité des organismes retrouvés dans ces régions (jusqu’à 30%) et occupent une niche écologique importante.

Le fait que les eucaryotes proviennent de cette archée semble compréhensible: ils vivent dans les mêmes conditions de température et ils possèdent des caractéristiques génétiques similaires, notamment dans leur moyen de répliquer l’ADN. Donc d’après ces nouvelles données, les eucaryotes et les archées ne descendraient pas d’une même bactérie. Les archées se seraient diversifiées puis l'une de ces espèces aurait ensuite évolué en eucaryote.


Les archées (ici Halobacterium) sont des organismes unicellulaires phylogénétiquement
à mi-chemin entre les eucaryotes et les bactéries.
© DR
Par Claire Peltier, Futura-Sciences, le 30 septembre 2010 à 13h44
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/lancetre-des-eucaryotes-est-une-archee-originale_25372/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 16 Avr 2011 - 23:44

L'énigme de la chiralité sous la lumière de l'instrument Soleil

Un groupe de chercheurs français vient de faire une percée significative dans le domaine de l'exobiologie. Leurs expériences menées avec le synchrotron Soleil apportent une lumière nouvelle sur l'énigme de l'homochiralité du vivant et donc l'origine de la vie.
  • Pour tout savoir sur l'origine de la vie, parcourez notre dossier sur l'exobiologie >>
Dans un de ses ouvrages les plus célèbres écrit il y a presque 50 ans, L'univers ambidextre, Martin Gardner exposait au grand public un problème qui intrigue toujours les biologistes et les exobiologistes. Pourquoi les molécules employées par tous les êtres vivants de la Terre sont-elles toujours d’un même type de chiralité, alors que les réactions de synthèses chimiques ne font généralement pas la différence, produisant les deux types possibles ? C’est le fameux problème de l’homochiralité.

Sous ce jargon technique se cache un problème très concret et facile à comprendre: les mains sont l'image l’une de l’autre dans un miroir mais il est impossible de les superposer. On ne peut pas enfiler le gant de la main droite avec la main gauche et réciproquement... De la même manière, une molécule carbonée simple (comme celle d’un acide aminé ou d’un sucre) peut exister sous deux formes, images l'une de l'autre dans un miroir, dites droite et gauche. Lorsqu'une telle symétrie est possible, on parle de molécules chirales (chiral dérive du mot grec χειρ, signifiant main).

Or, comme on l’a dit, les réactions chimiques habituelles ne font pas la différence entre les deux formes chirales. Pourtant, la vie terrestre n'utilise qu'une de ces formes. Les acides aminés, constituant les protéines, n’existent que sous la forme gauche (L, pour lévogyre) et les sucres, par exemple présents dans l’ADN, sont eux uniquement de forme droite (D, pour dextrogyre). Ces deux termes, lévogyre et dextrogyre, font référence au sens dans lequel une molécule fait changer la polarisation d’un faisceau de lumière polarisé.

Rappelons qu’en chimie, une molécule lévogyre («qui tourne à gauche», du latin laevus, gauche) a la propriété de faire dévier le plan de polarisation de la lumière polarisée vers la gauche d'un observateur qui reçoit la lumière. Plus précisément, l'observateur en question voit le plan tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre.

Insistons sur le fait que la nomenclature L et D, dérivée de la molécule d'un sucre, le glycéraldéhyde, également appelée glycérose, qui est effectivement lévogyre pour sa forme L et dextrogyre pour sa forme D ne signifie pas toujours qu'une molécule est lévogyre quand elle est de type L et inversement. Pour éviter cette méprise courante, on note aujourd'hui (+) les molécules dextrogyres et (-) les molécules lévogyres.


Deux molécules sont dites chirales lorsqu'elles sont l'image l'une de l'autre dans un miroir. Tout comme les mains,
elles ne peuvent être superposées. On voit les atomes de carbone, hydrogène, oxygène
et azote habituels (C,H,O,N). Ce sont des acides α-aminés.
© Société française d’exobiologie
À quoi est due cette asymétrie moléculaire dans les formes vivantes ? Faut-il faire intervenir un accident historique au cours de l’évolution ayant fait privilégier certaines molécules chirales aux dépens d’autres ?

Ou existerait-il d’autres raisons, plus fondamentales, relevant de la physique même des molécules biologiques et des cellules vivantes, imposant cette asymétrie ?

Déterminisme ou accident historique ?
Depuis quelque temps, les exobiologistes et autres cosmochimistes ou astrochimistes tentaient de relier l’homochiralité à des conditions prébiotiques, c'est-à-dire avant l’apparition de la vie sur Terre. Plus précisément, la réponse à cette question devait probablement être cherchée dans les conditions physicochimiques des nuages interstellaires et de la nébuleuse protosolaire. En effet, les études plus fines de météorites comme celle de Murchison (qui nous donne aussi des aperçus sur l’origine possible de l’ARN) montraient que certains acides aminés existaient bel et bien en excès sous une forme L.

On en déduisait donc que la synthèse des acides aminés et sucres dans la glace enrobant les grains de poussières présents dans les nuages, sous l’influence des rayonnements ultraviolets polarisés des pouponnières d’étoiles de ces nuages, s’était produite en privilégiant certaines formes chirales.

Agglomérées dans les comètes et les météorites tombant dans les océans de la Terre primitive, ces poussières auraient ensemencé notre planète et auraient fait pencher la balance en faveur des formes de vie basées sur l’homochiralité observée.

À l’appui de ce scénario, des expériences utilisant des rayons X, il y a quelques années, étaient plutôt encourageantes. Mais elles restaient assez éloignées des véritables conditions du scénario envisagé, c'est-à-dire des poussières glacées bombardées par des UV polarisés.

La lumière est venue du Soleil
Le consortium réunissant plusieurs équipes françaises sous la direction de Louis d'Hendecourt, directeur de recherche CNRS à l’Institut d’astrophysique spatiale, s’est approché de ces conditions. On peut d'ailleurs voir Louis d'Hendecourt répondant à une question sur l’impact de sa discipline sur l’exobiologie, dans une vidéo de l’école d’exobiologie Exobio' 07.


Le faisceau ultraviolet polarisé circulairement (UV-CPL) sur la ligne de lumière appelée Desirs du synchrotron Soleil,
matérialisé par son passage dans un filtre gazeux de xénon.
© Thomas Lannes, CNRS
Les chercheurs ont commencé par reproduire en laboratoire des analogues de glaces interstellaires et cométaires. Ils les ont ensuite soumis à un rayonnement ultraviolet «polarisé circulairement» (UV-CPL) à l’aide des faisceaux disponibles au synchrotron Soleil.

L’analyse ultérieure de ces glaces a montré qu’elles contenaient un excès significatif d’un acide aminé chiral, l’alanine. Supérieur à 1,3%, cet excès est comparable à celui mesuré dans les météorites primitives.

L’Année Internationale de la Chimie (AIC) commence donc par une découverte particulièrement intéressante. Elle apporte en effet du poids à la thèse voulant que l’homochiralité du vivant ne soit pas due au hasard mais bien à un mécanisme physique. Le rayonnement UV polarisé des étoiles massives présentes dans un amas ouvert (dans lequel est probablement né le Soleil) aurait bien favorisé cette homochiralité des molécules prébiotiques. Aujourd’hui, on observe d’ailleurs dans la nébuleuse d’Orion l'existence d'un rayonnement, infrarouge cette fois, polarisé circulairement dans le même sens que celui des expériences précédentes.


La nébuleuse d’Orion (vue ici par le télescope Spitzer) produit de la lumière polarisée circulairement à 17% dans l’infrarouge. Selon les calculs,
elle rayonnerait également dans l’ultraviolet, un rayonnement capable de casser les liaisons covalentes
(fortes) entre les atomes des molécules de glace.
© CNRS (commentaire)/Nasa, JPL/Caltech, J. Stauffer (image)
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 7 janvier 2011 à 11h34
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/origine-de-la-vie-lenigme-de-la-chiralite-sous-la-lumiere-de-linstrument-soleil_27127/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 16 Avr 2011 - 23:48

Nouvelle preuve de l'apparition spontanée des acides aminés

Les briques de la vie se seraient bel et bien formées il y a 4 milliards d’années dans un environnement gazeux et électrique. Les volcans, notamment grâce à l’émission de sulfure d’hydrogène, auraient permis la fabrication d’acides aminés soufrés, dont le rôle est nécessaire aux organismes vivants.

L’hypothèse selon laquelle la vie est née dans une «soupe primordiale» à partir d’éléments inorganiques soumis à l’énergie des éclairs vient d’être appuyée par un nouvel élément, près de soixante ans après son émission par le célèbre chimiste Stanley Miller. Réalisée en 1952 puis publiée en 1953 dans la prestigieuse revue Science, son expérience avait en effet montré l’apparition spontanée de certaines molécules qui sont à la base de la vie.

Des critiques avaient au départ remis en cause cette jolie théorie, argumentant que les acides aminés observés auraient pu provenir d’une contamination de l’expérimentation ou que les conditions dans lesquelles l’expérience avait été réalisée étaient trop formatées. Mais Stanley Miller et son collègue Harold Urey avaient pris soin de reproduire les conditions telles qu'on les imaginait sur la Terre primitive, il y a plus de 3 milliards d’années.

Mélangez du gaz et de l’électricité…
Ainsi, du méthane (CH4), de l’ammoniac (NH3), du dihydrogène (H2) et de l’eau (H2O) avaient été placés dans un ballon parcouru de décharges électriques simulant les éclairs qui étaient probablement monnaie courante à l’époque. Une semaine plus tard, l’énergie apportée par l’électricité et les rayons ultraviolets avait entraîné la formation de nouvelles liaisons chimiques entre les atomes d’hydrogène, d’oxygène, de carbone et d’azote.

Les nouvelles molécules retrouvées, organiques cette fois, avaient pu être identifiées: de l’urée, du formaldéhyde ou même quelques acides aminés, les briques des protéines. Cette première preuve de la formation de molécules biologiques n’était pourtant pas complète, n’ayant pas pu montrer l’apparition de l’ensemble des vingt acides aminés retrouvés dans les organismes vivants.


La méthionine (à gauche) et la cystéine (à droite) sont les deux acides aminés retrouvés
dans les organismes vivants qui possèdent un atome de soufre (en jaune).
© Domaine public
… ajoutez un soupçon de sulfure d’hydrogène…
Cinq années plus tard, en 1958, Miller avait réalisé de nouvelles expériences similaires, en utilisant d’autres combinaisons de gaz (dont du sulfure d’hydrogène SH2) plus proches de celles retrouvées aux abords des volcans, mais n’avait finalement jamais pris le temps de les analyser. Les échantillons, conservés dans le laboratoire et retrouvés cinquante ans plus tard, à la mort de Miller, ont alors pu bénéficier des moyens techniques actuels, bien plus performants que ceux de l’époque qui auraient sans doute limité la détection de certaines molécules trop faiblement présentes.

Ainsi, en 2008, grâce à la spectrométrie de masse, l’équipe avait alors annoncé dans Science la découverte de vingt-deux acides aminés dans les vieux échantillons. Selon un autre article paru tout récemment dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, un vingt-troisième acide aminé aurait été identifié.

… et vous obtenez des acides aminés soufrés !
De plus, un indice montre que la formation de ces molécules n’est pas un artéfact. Les chercheurs ont en effet retrouvé en quantités égales les deux formes symétriques que peuvent prendre les acides aminés (L ou D selon l’orientation du groupement NH2 par rapport à l’atome de carbone central), prouvant que leur apparition n’est pas due à la présence d’un microorganisme contaminant, qui n’aurait alors synthétisé que la forme L, largement majoritaire en biologie.

Mais la découverte la plus importante reste le fait que des atomes de soufre entrent dans la composition de six des acides aminés obtenus. La méthionine et la cystéine, les deux acides aminés soufrés faisant partie de la famille des acides aminés biologiques, auraient ainsi pu être créées dans l'atmosphère primitive. Les gaz soufrés émis par les volcans auraient donc joué un rôle important dans la formation de la vie.


Les premières briques de la vie se sont formées spontanément lorsque
les conditions primitives ont été recrées dans un laboratoire.
© Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego
Par Claire Peltier, Futura-Sciences, le 23 mars 2011 à 15h25
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/origine-de-la-vie-nouvelle-preuve-de-lapparition-spontanee-des-acides-amines_28983/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 16 Avr 2011 - 23:50

L'argile est-elle à l'origine de la chiralité du vivant ?

L'argile a-t-elle permis à la vie d'apparaître ? Certains le pensent depuis des dizaines d'années et un groupe de chercheurs vient de trouver des indices laissant penser qu'elle pourrait même expliquer la vieille énigme de la chiralité en biologie.

La vermiculite est un minéral naturel formé par l'hydratation de certains minéraux basaltiques, et souvent associé dans la nature à l'amiante. Elle possède une structure argileuse et les argiles de type vermiculite ont une structure de micas au sein desquels les ions K+ situés entre les feuillets ont été remplacés par des cations Mg2+ et Fe2+. La vermiculite vient d’être utilisée par Don Fraser, de l’Université d’Oxford et ses collègues de l’Université d’Innsbruck, pour tenter de percer les secrets de l’origine de la Vie. Les chercheurs ont en particulier découvert que de l’argile de ce type avaient des propriétés susceptibles de permettre de résoudre une des grandes énigmes des sciences du vivant, celle de la chiralité.

Depuis les expériences de Stanley Miller, influencé par les idées du grand biochimiste russe Alexandre Oparine, on pense que la vie a pu apparaître naturellement sur Terre à partir de processus abiotiques. L’un des premiers à suggérer le rôle important des argiles pour expliquer l’origine de la vie a été le grand cristallographe britannique John Desmond Bernal.

La prescience d'un génie ?
Le grand public le connaît au moins grâce aux projets de stations spatiales des années 1970, en particulier sphère de Bernal. Mais on sait moins que la description de l’évolution des intelligences extraterrestres à l’origine du monolithe noir du roman d’Arthur Clarke, 2001, l'Odyssée de l'espace est directement transposé d’un texte de Bernal.

Dans celui-ci, après une phase où l’esprit de l’Homme ne ferait progressivement plus qu’un avec des dispositifs biomécaniques adaptés à l’exploration de l’espace, l’intelligence et la conscience finiraient par être stockées sous forme de réseaux de lumière en interaction, comme des circuits neuronaux, mais dans la structure même de l’espace-temps topologiquement compliqué.


John Desmond Bernal a été le premier à déterminer la structure cristallographique du graphite. Il a été
un des pionniers de l'application des rayons X pour l'étude des molécules biologiques.
© W.Suschitzky-Nature
Bernal est donc considéré comme un esprit particulièrement créatif et il a influencé les pionniers de la biologie moléculaire. Il se trouve que l'on dispose depuis quelque temps de plusieurs expériences montrant que l’hypothèse de John Desmond Bernal sur l’apparition de la vie pourrait bien être exacte.

Un outil pour la synthèse de nouveaux médicaments ?
Par exemple, les travaux de James Ferris ont montré que des argiles peuvent agir comme catalyseurs lors de la formation de longues chaînes d'ARN, qui, avec les protéines et l'ADN, sont des composés essentiels à la vie. On peut citer aussi ceux du prix Nobel Jack Szostak sur la capacité des argiles à produire les acides gras formant la membrane des cellules vivantes.

Don Fraser a quant à lui conduit des expériences sur des gels contenant de la vermiculite et ses effets sur des acides aminés, la D-histidine et la L-histidine. L'histidine est l'un des acides aminés composant les protéines. D'autres acides aminés, comme l'alanine et la lysine, ont été considérés. Avec ses collègues, Fraser a montré que se produisait un enrichissement des solutions en forme D ou L. L'argile a donc le pouvoir de faire une distinction entre les molécules chirales et d'en adsorber un type aux dépens de l'autre.

Si l'hypothèse de l'apparition de l'ARN à la surface de l'argile dans la petite mare chaude de Darwin est correcte, alors il est peut-être possible d'expliquer simultanément pourquoi la vie a démarré sous une forme chirale.

Plus généralement, selon les mots mêmes de Fraser: « À long terme, ce travail pourrait avoir des applications importantes, non seulement pour notre compréhension de l'origine de la vie, mais aussi en médecine, par exemple avec la conception des surfaces minérales aidant à la production de médicaments chiraux, d'un grand avantage pour l'industrie pharmaceutique. »


La structure en feuillet de l'argile interagit différemment avec les versions gauche et droite de l'histidine, un acide aminé.
© Oxford University
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 6 avril 2011 à 15h26
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/largile-est-elle-a-lorigine-de-la-chiralite-du-vivant_29263/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Dim 17 Avr 2011 - 20:48

La vie aurait trouvé son origine dans un milieu chaud et acide

Des chercheurs ont réussi à ressusciter des enzymes ancestrales disparues depuis des milliards d’années ! Particulièrement bien adaptées à des conditions chaudes et acides, ces enzymes confirment que les océans de l'époque se sont progressivement rafraîchis jusqu'à aujourd'hui.
Les origines de la vie sont encore débattues, entre les partisans d’une origine extraterrestre (par le biais d’une météorite qui aurait apporté les premiers acides aminés) et ceux qui penchent pour une apparition spontanée des acides aminés grâce aux conditions environnementales propices à des réactions chimiques particulières.

Quelle que soit l’origine des premiers acides aminés, les premiers organismes vivants qui les ont utilisés ont certainement émergé dans des conditions environnementales différentes de celles d’aujourd’hui, et probablement dans des milieux plus chauds et plus acides. C’est du moins les conclusions d’une étude originale, parue récemment dans la revue Nature Structural & Molecular Biology et menée par des scientifiques du Georgia Institute of Technology Research, du Columbia University et de l’Université de Grenade en Espagne.

Un petit tour dans le passé
Pour le comprendre, ces biologistes ont réussi le défi de remonter le temps, grâce à des fonds octroyés par la Nasa, le NIH et le ministère espagnol des Sciences et de l’innovation. Ils ont en effet réussi à reconstituer d’anciennes enzymes appartenant à des espèces aujourd’hui disparues, mais qui ont certainement vécu sur la Terre primitive entre 1,4 et 4 milliards d’années avant notre ère.

Ils se sont intéressés particulièrement aux thiorédoxines, des enzymes retrouvées dans tous les organismes des trois domaines de la vie (bactéries, archées et eucaryotes). Ces enzymes sont nécessaires à plusieurs niveaux du métabolisme cellulaire et agissent comme des antioxydants des protéines grâce à leurs résidus cystéines.


Eric Gaucher en train d'observer les bactéries exprimant les enzymes ressucitées.
© Georgia Tech/Gary Meek
Remonter le fil de l’Évolution
Une technique appelée « reconstruction ancestrale des séquences » a été utilisée. Pour cela, un arbre phylogénétique a été créé à partir des comparaisons des séquences de 200 thiorédoxines retrouvées chez des organismes contemporains, les séquences les plus semblables étant placées sur deux branches de l’arbre proches l’une de l’autre. En utilisant une méthode statistique et en faisant confiance à la probabilité la plus grande, les chercheurs ont obtenu des séquences de sept thiorédoxines ayant pu donner naissance, au fil du temps et de l’évolution (et donc de l’accumulation des mutations), aux thiorédoxines que l’on connaît à présent.

Grâce à la biologie moléculaire, les sept gènes obtenus sur le papier ont été synthétisés sous forme de molécules d’ADN, clonés dans des bactéries, et exprimés de façon à obtenir les protéines ancestrales. Les protéines purifiées ont ensuite pu être comparées à leurs homologues modernes, notamment en observant leur mécanisme d’action et leur résistance à différents facteurs physicochimiques.

Résistance à des pH acides et à des températures élevées
Même si les thiorédoxines ont conservé un mécanisme moléculaire d’oxydoréduction semblable au fil des milliards d’années, elles ne possèdent pas les mêmes caractéristiques biochimiques. Ainsi, grâce à l’observation de chaque molécule unique (grâce à un microscope à force atomique), les chercheurs ont pu montrer que les enzymes les plus anciennes sont capables d’assurer leur fonction à des pH plus faibles. À l'aide d'un calorimètre différentiel à balayage, qui mesure la résistance à la température, ils ont également constaté que les protéines les plus ancestrales pouvaient supporter jusqu’à 32°C de plus que les enzymes apparues plus récemment.

Ces résultats démontrent que les premiers organismes devaient être particulièrement bien adaptés à des milieux acides et chauds, comme l’étaient les océans de l’époque, et qu’ils ont ensuite évolué pour s’adapter progressivement aux modifications de leur environnement. «Nos résultats confirment que la vie a la remarquable capacité à s’adapter à une grande variété de conditions environnementales historiques, et par extension, la vie va indubitablement s’adapter aux changements environnementaux futurs, bien qu’avec un coût pour beaucoup d’espèces», conclut Eric Gaucher, l’un des auteurs de l’article.


Les scientifiques ont étudié les ancêtres de la thiorédoxine actuelle.
© ProteinBoxBot, Wikimedia, domaine public
Par Claire Peltier, Futura-Sciences, le 7 avril 2011 à 17h34
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/paleontologie/d/la-vie-aurait-trouve-son-origine-dans-un-milieu-chaud-et-acide_29308/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Dim 17 Avr 2011 - 20:49

Des nanostructures carrées fabriquées... avec de l'ARN

Molécule fondamentale pour le vivant, l'ARN a une structure semblable à celle de l'ADN. Et, comme elle, elle peut être utilisée pour créer des nanostructures, comme vient de le montrer un groupe de chercheurs de l’Université de San Diego en fabriquant des ARN carrés !

Un groupe de recherche de l’Université de San Diego, mené par Thomas Hermann, étudie la reconnaissance moléculaire de l'acide ribonucléique (ARN) par des petites molécules. Son objectif est de faciliter le développement de thérapies à base d’ARN. Les molécules d'ARN participent en effet en tant qu'acteurs clés à de nombreux processus biologiques et elles adoptent des architectures complexes qui sont nécessaires à leur fonction.

Les longues chaînes d'ADN et leurs capacités d'auto-assemblage ont déjà inspiré les scientifiques pour réaliser des structures miniatures, comme des boîtes voire des nanostructures complexes.

Alors pourquoi pas l'ARN ? Avec ses collègues, Herman vient de publier un article dans Proceedings of the National Academy of Sciences montrant qu’il est possible d'utiliser cette molécule pour fabriquer des nanostructures en forme de carré. Une performance qu’il est intéressant de signaler dans le cadre de l'Année Internationale de la Chimie (AIC).


Un ARN carré: un bricolage humain que l'on n'a jusqu'à présent jamais rencontré dans la nature.
© UC San Diego
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 10 avril 2011 à 10h33
Source Actualité Futura-Sciences:
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/en-bref-des-nanostructures-carrees-fabriquees-avec-de-larn_29273/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 9 Juil 2011 - 0:35

La mécanique de l'ADN se dévoile

Des biophysiciens, dont des membres de l'Institut Niels Bohr, ont découvert de nouvelles propriétés mécaniques des brins d’ADN et construit un nouveau modèle du comportement de l’ADN soumis à des forces de tensions. Celui-ci rend bien compte de ce qu’on appelle la dénaturation ou fonte de l'ADN.
  • À découvrir: l'ADN dans tous ses états, en image >>
La physique statistique est une discipline fascinante où l’on cherche à décrire le comportement des gaz, liquides et solides à partir des propriétés moyennes des positions et vitesses d’un grand nombre d’atomes soumis à des forces. On peut s’en servir pour calculer l’élasticité du caoutchouc ou le comportement des polymères. Tout naturellement, on cherche à l’appliquer au plus fascinant des polymères biologiques, l’ADN.

Mais la physique théorique de l’ADN n’est pas facile à explorer et c’est pourquoi des expériences sont nécessaires afin de révéler certaines propriétés clés que l’on peut ensuite introduire dans un modèle pour y voir plus clair. En particulier, les chercheurs s’interrogent sur le comportement mécanique de l’ADN lorsqu’il est soumis à des forces qui l’étirent, le plient, etc. Il s’agit donc de comprendre ses propriétés élastiques.

Un groupe de chercheurs de l'Institut Niels Bohr, de la VU University à Amsterdam et de l'ESPCI, autrefois dirigée par Pierre-Gilles de Gennes, vient de publier dans Nature Physics un article sur ce sujet. Ils se sont servis de pinces optiques pour étirer une molécule d’ADN en la soumettant à différentes forces.

Un nouveau modèle pour le comportement élastique de l'ADN
Les résultats ont parfois été étonnants, remettant en cause ce que l’on croyait savoir sur le comportement mécanique de l’ADN lorsqu'il est soumis à des forces comme celles que l’on trouve liées à la machinerie de la cellule. La biophysicienne de l'Institut Niels Bohr, Lene Oddershede, révèle: « Nous avons constaté que, de manière très surprenante, lorsque l'ADN s'étend, il se tord sur lui-même. Avec des forces faibles, il se tord dans le sens de la double hélice de l'ADN, mais à des forces d’intensité supérieures il se détord. »

Les mesures des biophysiciens les ont conduits à construire une variante du modèle de Kratky-Porod, encore appelé Worm-Like Chain (WLC) - model en anglais. Le nouveau modèle donne une meilleure compréhension de la dénaturation, ou fonte de l'ADN, un processus transformant un double brin d'ADN en deux simples brins, par rupture des liaisons hydrogène entre les bases azotées qui les lient entre elles.

Toujours selon Lene Oddershede: « Les nouveaux résultats sont particulièrement intéressants parce qu'ils contredisent la littérature antérieure à un certain degré et révèlent de nouvelles propriétés de l'ADN qui sont très importantes pour les mécanismes cellulaires. »


Sur ce schéma, on a représenté aux extrémités d'un brin d'ADN l'effet d'une pince optique utilisée pour étirer ce brin.
Au-delà d'une certaine force, l'ADN s'ouvre.
© Nature Physics
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 28 mai 2011 à 13h39
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/la-mecanique-de-ladn-se-devoile_30437/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Sam 30 Juil 2011 - 19:05

Une bactérie vit avec un nouvel ADN synthétique

Un groupe de chercheurs français, belges et allemands a réussi un tour de force dans le domaine de la biologie synthétique. Ils sont parvenus à faire évoluer des bactéries de sorte que l’une des bases de leur ADN ne soit plus l’une de celles ordinairement rencontrées chez des organismes vivants.

Cela fait au moins un siècle que les biologistes ont en vue la notion de biologie synthétique. Le terme lui-même semble remonter aux années 1910 et 1912, quand le biologiste français Stéphane Leduc (1853–1939) a publié deux ouvrages intitulés Théorie physico-chimique de la vie et générations spontanées (1910) et La biologie synthétique (1912). Une des ambitions au cœur de la biologie synthétique n’est donc rien de moins que de synthétiser entièrement des cellules vivantes à partir de la matière inerte.

On en est encore loin mais depuis la découverte de l’ADN et l’investigation de sa physique, ce rêve n’est probablement pas aussi insensé que celui des alchimistes. De fait, différents laboratoires de par le monde sont en train de réussir certaines étapes conduisant à synthétiser des éléments des cellules vivantes.

L’un des objectifs de la biologie synthétique n’est pas seulement d’arriver à reproduire des formes de vie connues mais aussi d’en produire des nouvelles, par exemples basées sur un code génétique différent. À cet égard, la publication que vient de faire un groupe de chercheurs de l’Institut für Biologie (Freie Universität, Berlin), du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives et de la Katholieke Universiteit (Leuven) est intéressante.

Une illustration de la théorie de l'évolution
Mené par Rupert Mutzel et Philippe Marlière, ce groupe de biologistes a forcé des Escherichia coli, bactéries célèbres, à remplacer la thymine (T), une des bases azotées de leur ADN, par un chrolrure d’uracile, un dérivé d’une des bases azotées de l’ARN. Ce chlorure est en général mortel pour les organismes vivants, à moins qu’il ne soit présent en faible dose.

Les chercheurs ont commencé par mettre en culture ces bactéries dans un milieu contenant ce composant en très faible quantité puis ont sélectionné les bactéries les plus résistantes. L’opération a été répétée plusieurs fois en augmentant à chaque fois la quantité du chlorure d’uracile dans le milieu de culture. La pression évolutive a ainsi été maintenue sur les populations de bactéries pendant 1.000 générations. Au final, ce sont des Escherichia coli dans lesquelles toutes les bases T de l’ADN ont été remplacées par des chlorures d’uracile qui ont été obtenues.

Une analyse de l’ADN de ces bactéries a révélé que de nombreuses mutations étaient intervenues, vraisemblablement pour permettre à l’organisme de s’adapter à son nouveau code génétique. On ne peut s’empêcher de penser aux récentes affirmations concernant la découverte d’autres bactéries, qui seraient capables, elles, de remplacer leur phosphore (un des atomes de l'ADN et de l'ARN) par de l'arsenic.


Une molécule d'uracile et sa variante, utilisée par les chercheurs et représentée en bas sur ce schéma. L'atome de chlore est indiqué en rouge.
© John Wiley & Sons
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 30 juin 2011 à 13h35
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/une-bacterie-vit-avec-un-nouvel-adn-synthetique_31149/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Dim 14 Aoû 2011 - 23:18

La photosynthèse existait peut-être déjà il y a 3,3 milliards d'années

À l’occasion du grand colloque d’exobiologie qui vient de se tenir à Montpellier, un groupe de chercheurs a annoncé avoir découvert des restes d’un tapis microbien vieux de 3,3 milliards d’années et contenant des indications minéralogiques de photosynthèse.

La région de Barberton en Afrique du Sud est célèbre dans le monde de la géologie. On y trouve des roches datant de l’Archéen, non loin desquelles coule la rivière Komati. Elle a donné son nom à des laves particulièrement fluides qui coulaient là-bas il y a plus de 3 milliards d’années, les komatiites. Leur viscosité devait être similaire à celle de l’eau puisqu'elles s'écoulaient à des températures supérieures à 1.400°C et probablement à plus de 1.600°C. On y trouve surtout une « ceinture de roches vertes ». Il s’agit de restes métamorphisés d’une zone volcanique associés à des roches sédimentaires. Cette région, qui offre une fenêtre sur le passé de la Terre et l’origine de la vie, est donc intensément étudiée depuis longtemps.

Du 3 au 8 juillet 2011 s’est tenu à Montpellier un grand colloque sur l’exobiologie et l’origine de la vie, Origins 2011. À cette occasion, dans une vidéo, Frances Westall du Centre de Biophysique Moléculaire (CBM) d'Orléans a annoncé avoir fait avec ses collègues une découverte intéressante.

En utilisant des microscopes électroniques et de la lumière synchrotron, les chercheurs ont examiné de plus près ce qui s’est révélé être les restes fossilisés d’un tapis microbien datant de 3,3 milliards d’années et qui s’était développé à la surface de sables volcaniques dans une zone de marécages de la région de Barberton. Ils y ont trouvé des filaments de 0,3 micromètre de long, correspondant à des microbes silicifiés et ainsi préservés par des fluides riches en silice d’origine probablement hydrothermale.


Sur cette image du satellite Landsat, on voit la ville de Barberton et ses montagnes environnantes
où l'on trouve des roches datant de plus de 3 milliards d'années.
© Nasa-Jesse Allen
Surtout, sous cette couche de microbes fossiles, les chercheurs ont identifié des petites particules d’aragonite, un minéral formé de carbonate de calcium. Or, la formation de cette aragonite est problématique du point de vue de la thermochimie. Il ne semble pas y avoir d’autre explication possible que de supposer que les microbes étaient des organismes photosynthétiques.

Des traces indirectes
Pour être plus précis, et selon le scénario construit par les biologistes à partir de leurs observations, il y aurait eu sous la couche de microbes photosynthétiques des organismes hétérotrophes se nourrissant des restes carbonés morts de ces microbes. Ce faisant, ces organismes auraient fait monter le pH environnant, libérant des ions calcium piégés dans les polymères carbonés présents dans le tapis microbien. Ces ions auraient réagi avec les carbonates de l’eau de mer pour précipiter ensuite sous forme d’aragonite. Le cœur du raisonnement est qu’il faut des organismes capables d’exploiter l’énergie solaire pour produire la quantité de nutriments carbonés nécessaire au développement d’organismes capables de former autant d’aragonite que celle observée.

De nos jours, dans les tapis microbiens, ce sont des bactéries réduisant les sulfures qui provoquent la précipitation de l’aragonite. Justement, Westall et ses collègues ont identifié des molécules soufrées, le thiophène, un composé organique hétérocyclique aromatique souvent trouvé naturellement dans le pétrole à des concentrations de quelques pour cents, dans les restes du tapis de Barberton.

Comme dans d'autres cas de tapis microbiens de la même époque, les conclusions des chercheurs à propos de la présence d'organismes photosynthétiques sont indirectes. Espérons que le temps leur donnera raison.


Les filaments sur cette image sont des restes de tapis microbiens datant de 3,3 milliards d'années.
© Frances Westall
* Calcified clue to ancient photosynthesis

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 25 juillet 2011 à 10h29
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/geologie-1/d/la-photosynthese-existait-peut-etre-deja-il-y-a-33-milliards-dannees_31544/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Jeu 18 Aoû 2011 - 11:16

Surprise ! On peut changer un acide en base

Même si à chaque acide on peut faire correspondre une base, et inversement, chacun reste ce qu'il est: certains sont des acides et d'autres sont des bases. Un groupe de chercheurs de l’université Riverside en Californie, mené par le Français Guy Bertrand, vient pourtant de montrer le contraire, au moins dans la chimie du bore: des acides peuvent être convertis en bases... De cette curiosité contre-nature, on peut espérer de nouvelles réactions de catalyse.

Les acides et les bases ont une longue histoire en chimie. L’acide sulfurique était par exemple déjà connu des alchimistes du Moyen Âge sous le nom de vitriol. Toutefois, ce n’est qu’à partir du XIXe siècle que l’on a commencé à avoir une compréhension claire de ce qui faisait la différence entre un acide et une base. On doit les premières définitions au Suédois Svante August Arrhenius (l'homme qui avait prévu dans les années 1890 un réchauffement futur de l'atmosphère terrestre causé par les émissions humaines de CO2). Selon lui, un acide est un composé chimique pouvant libérer des protons (ions H+) en solution aqueuse et une base un composé chimique pouvant libérer des ions hydroxyles (OH-) en solution aqueuse. Mais cette définition n’était pas assez générale car elle n’expliquait pas la basicité de certains composés chimiques ne libérant pas de OH- en solution aqueuse.


Ce n’est finalement qu’au début du XXe siècle, avec les travaux du chimiste et physicien américain Gilbert Newton Lewis (1875-1946), que l’on a disposé d’une définition suffisamment générale des acides et des bases. En 1923, il proposa une théorie selon laquelle les acides et les bases sont respectivement accepteurs et donneurs d'une paire d'électrons. Depuis lors les notions d’acide et de base de Lewis sont devenues standards en chimie. Incidemment, Lewis n’en était pas alors à son premier coup d’essai magistral en chimie car, en 1916, il avait proposé la fameuse règle de l'octet qui décrit la tendance des atomes à s'entourer de huit électrons de valence pour ressembler à un atome de gaz rare. La même année, il avait aussi introduit les bases du concept de liaison chimique covalente. On doit également à Lewis des travaux sur la théorie de la relativité et le nom même de « photon », qu’il utilisa le premier pour parler des quanta de lumière d’Albert Einstein.


Gilbert Newton Lewis était l'un des plus grands chimistes du XXe siècle.
© AIP
Acides et bases sont toujours, de nos jours, des notions fondamentales dans tous les domaines de la chimie minérale ou organique, ou encore de la biochimie. Il suffit de ne pas oublier l’acide désoxyribonucléique, alias ADN, ou encore les acides aminés, maillons des protéines avec leurs accroches acides et basiques. Certains composés chimiques sont des acides, comme ceux contenant du bore, et d’autres sont des bases, comme ceux formés avec de l’azote et du phosphore.

Remarquablement, un groupe de chimistes franco-germano-américains, impliquant l'Unité mixte internationale UCR/CNRS Joint Research Chemistry Laboratory à l'université de Californie et l'université de Marburg en Allemagne, mené par le Français Guy Bertrand, vient de réaliser ce qui semblait impossible: obtenir d’un composé acide qu’il se comporte comme une base.

La prouesse s’est faite dans le domaine de la chimie de l’atome de bore, laquelle est fort développée car elle intervient dans la production des verres, des pesticides, des détergents et même de certains semi-conducteurs. La découverte est importante, d’autant plus que 2011 est l'Année Internationale de la Chimie (AIC).

Un nouveau borane pour futurs médicaments ?
Les chimistes réfléchissaient sur un problème particulier de la chimie des catalyseurs. Rappelons qu’il s’agit de substances chimiques qui, tout en participant à une réaction, se retrouvent inchangées à la fin de celle-ci mais ont servi à la faciliter, l'accélérer et même la rendre possible. L’exemple le plus connu est celui du platine. Généralement d’ailleurs, un catalyseur est un métal auquel son liés des ions ou des composés. On parle de ligands et souvent, ils contiennent des atomes d’azote ou de phosphore.

Mais les ligands à base de phosphore sont dangereux car cet atome est toxique et peut contaminer les produits finaux des réactions de catalyse. Le bore, lui, n’est pas toxique. Or, les acides ne peuvent pas être utilisés comme ligands pour créer des catalyseurs, ce qui rendait impossible l’obtention de catalyseurs métalliques avec des ligands contenant du bore. À moins de forcer d’une certaine façon ces ligands à se comporter comme des bases.

C’est précisément ce qu’ont réussi à faire les chercheurs, comme expliqué dans un article publié dans Science et donné en lien ci-dessous. Le nouveau borane obtenu possède une paire d'électrons supplémentaire sur l'atome de bore, il se comporte donc comme s'il présentait un excès d'électrons, c'est-à-dire comme une base au sens de Lewis. Pour le moment, les auteurs ignorent les réactions qui pourraient être catalysées par ce borane mais ce devrait être dans le domaine de la catalyse organométallique et organique, probablement au moins pour la fabrication de médicaments.


Le chimiste Guy Bertrand en plein travail.
© UC Riverside L Duka
* Synthesis and Characterization of a Neutral Tricoordinate Organoboron Isoelectronic with Amines

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 3 août 2011 à 11h33
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/surprise-on-peut-changer-un-acide-en-base_31742/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Mer 24 Aoû 2011 - 23:33

Les bases de l'ADN dans les météorites sont bien extraterrestres

Depuis des dizaines d’années, on trouve des briques de la Vie dans des météorites, comme des acides aminés et surtout des nucléobases comme l'adénine. Toutefois, certains pensaient qu’il s’agissait peut-être de contaminations terrestres. De récentes analyses de météorites leur donneraient tort.

Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? C’est une des questions scientifiques les plus difficiles auxquelles l’humanité est confrontée. La découverte des molécules organiques interstellaires et le développement des scénarios de cosmogonies scientifiques au cours de la seconde moitié du XXe siècle suggèrent fortement qu’une partie de la clé de cette énigme se trouve dans l’espace.

Une chimie prébiotique complexe semble s’y dérouler et les météorites laissaient entendre depuis des décennies que les briques de la vie ne sont probablement pas créées initialement dans l’environnement géochimique particulier de la Terre primitive mais bel et bien dans l’espace. Ce serait alors l’intense bombardement datant de l’Hadéen, peu après la phase principale d’accrétion ayant fait naître les planètes, qui aurait apporté sur Terre ces briques. Certains vont même plus loin en postulant que la vie elle-même serait apparue dans les comètes.

Chromatographie et spectroscopie de masse pour des chondrites carbonées
Toujours est-il que l’on trouve effectivement dans des chondrites carbonées, similaires à la météorite du lac Tagish, des acides aminés et même des bases azotées à partir desquelles se construit l’ADN. La météorite de Murchison en est un bon exemple puisqu’on y trouve une telle nucléobase, l’adénine.


Un extrait du documentaire du projet multiplateforme francophone
sur la cosmologie contemporaine, Du Big Bang au Vivant.
© Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/Youtube
Certains groupes de chercheurs pensaient avoir démontré que les nucléobases trouvées ne pouvaient être des contaminations terrestres postérieures à l’arrivée des météorites sur Terre. Mais d’autres n’étaient pas convaincus. Un groupe de cosmochimistes et d’exobiologistes du Nasa's Goddard Space Flight Center vient d’annoncer avoir des preuves probables solides de l’origine extraterrestre de l’adénine et de la guanine trouvées dans les météorites.

Pour obtenir ces preuves, ils ont commencé par plonger des fragments de douze météorites carbonées, dont neuf trouvées en Antarctique, dans de l’acide formique. Le liquide obtenu a subi une chromatographie pour séparer des composants chimiques qu’il pouvait contenir en différents échantillons. Enfin, la technique de spectrométrie de masse a été utilisée pour identifier ces composants chimiques.


Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur « cc »
pour que s'affichent d'abord des sous-titres en anglais si ceux-ci
n'apparaissent pas déjà. En passant simplement la souris sur
« cc », apparaîtra « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour
faire apparaître le menu du choix de la langue,
choisissez « français » puis « ok ».
© Nasa/Goddard Space Flight Center
De l’adénine et de la guanine ont bien été trouvées avec de l’hypoxanthine et de la xanthine, qui, bien que n’entrant pas dans la composition de l’ADN ou de l’ARN, interviennent en biochimie. Surtout, pour la première fois, les chercheurs ont trouvé des traces de purine, 2,6-diaminopurine et 6,8-diaminopurine. Ces molécules sont proches des bases azotées de l’ADN, mais les deux dernières n’interviennent quasiment jamais en biologie et on ne devrait pas les retrouver associées à des contaminations terrestres.

Une réaction chimique banale
Pour renforcer cet argument, les exobiologistes ont analysé des échantillons de glace et de sol associés aux sites où les chondrites carbonées ont été découvertes. Non seulement les quantités de guanine, adénine, xanthine et hypoxanthine se sont révélées être bien plus faibles que dans les météorites mais aucune trace de purine, 2,6-diaminopurine et 6,8-diaminopurine n’y a été détectée !

De plus, les cosmochimistes ont obtenu en laboratoire les mêmes molécules avec un mélange de cyanure d’hydrogène, d’ammoniac et d’eau, des composés chimiques que l’on détecte dans les nuages interstellaires et qui peuvent se trouver dans des astéroïdes.

Au final, il semble bel et bien impossible de croire que l’adénine et la guanine trouvées dans les douze météorites ne soient pas d’origine extraterrestre.


Une chondrite carbonée et les formules chimiques des molécules trouvées par les chercheurs.
© Nasa's Goddard Space Flight Center/Chris Smith
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 9 août 2011 à 17h29
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/les-bases-de-ladn-dans-les-meteorites-sont-bien-extraterrestres_32701/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Ven 9 Sep 2011 - 19:46

Une nouvelle piste, celle des pierres ponces

Des chercheurs des Universités d’Oxford et de Western Australia viennent de publier une intéressante proposition dans le journal Astrobiology. Les pierres ponces flottant sur la soupe chaude primitive des océans de la jeune Terre pourraient avoir été le lieu de l’apparition de la vie.

Les trois grandes questions scientifiques fondamentales que nous a léguées le XXe sont certainement celles de l’origine de l’univers, du rapport entre l’esprit et la matière et enfin de l’origine de la vie. Si l’on devait faire des pronostics sur la possibilité de répondre à ces trois énigmes au cours du XXIe siècle, la dernière aurait certainement des chances non négligeables d’être enfin résolue.

Pourtant, en ce qui concerne les différentes étapes ayant mené du Big Bang au vivant, on en sait beaucoup plus sur l’origine des noyaux, des étoiles, des galaxies et des planètes que sur l’apparition de l’ADN et des premières cellules. Depuis la théorie de la soupe chaude primitive proposée par les biochimistes Alexandre Oparine (1894-1980) et John Haldane (1892-1964) dans les années 1920, les progrès ont été lents.

À cette époque, les deux chercheurs avaient proposé que des molécules organiques auraient pu se former sur la Terre primitive à partir d’une atmosphère ressemblant à celle de Jupiter, c'est-à-dire constituée de dioxyde de carbone, de méthane, d’hydrogène, d’ammoniac et de vapeur d’eau, sous l’action du rayonnement ultraviolet du Soleil. Ces molécules tombant dans les océans de la Terre sortant de l’Hadéen, auraient constitué une « soupe chaude primitive » dans laquelle l’évolution chimique prébiotique aurait fini par faire apparaître la vie.

Les expériences de Stanley Miller ont montré par la suite que l’on pouvait synthétiser de cette façon des acides aminés mais à partir d'un mélange gazeux soumis à des décharges électriques, supposé reproduire l'atmosphère primitive soumise à des éclairs d'orage.

Alexander Oparine sur la synthèse de la matière vivante
http://www.ina.fr/media/entretiens/video/I06255898/alexander-oparine-sur-la-synthese-de-la-matiere-vivante.fr.html
Le biochimiste russe Alexander Oparine, à l'origine d'une hypothèse sur la
formation des premières molécules organiques sur Terre, parle (en russe,
traduit ensuite par son interlocuteur) de la possibilité, dans un avenir
pas très éloigné, de synthétiser la matière vivante, en choisissant
judicieusement les différentes étapes à suivre.
© Ina

Depuis, d’autres hypothèses ont été avancées, comme le rôle de dépôts de sel. La découverte des sources hydrothermales a par exemple ouvert la porte à la possibilité que la vie soit apparue dans les parois des fumeurs noirs ou blancs au fond des océans primitifs.

Des réacteurs chimiques naturels ?
Un autre lien possible avec l’activité volcanique vient aujourd’hui d’être proposé par Martin Brasier, de l’Université d’Oxford, et David Wacey de l’University of Western Australia. Dans un article publié dans Astrobiology (donné en lien ci-dessous), les deux chercheurs font remarquer que les pierres ponces qui flottent sur l’eau en formant de véritables tapis de roches présentent des caractéristiques prometteuses pour comprendre l’apparition des premières formes vivantes.

La pierre ponce possède le plus haut rapport surface/volume de toutes les roches connues et elle est la seule roche volcanique à flotter sur la mer. Les métaux, les composés organiques et phosphatés s’adsorbent remarquablement bien sur sa surface. La roche elle-même est accueillante pour des catalyseurs organiques comme la zéolite. Produites lors de certaines éruptions volcaniques, on sait que les pierres ponces peuvent flotter un bon moment sur la surface de la mer avant de s’échouer sur des plages pendant de longues périodes.

Ainsi, comme le fait remarquer Brasier: « Une pierre ponce est potentiellement exposée à, entre autres choses, la foudre associée à des éruptions volcaniques, les hydrocarbures et les métaux produits par les sources hydrothermales et les rayons ultraviolets du Soleil. Toutes ces conditions ont le potentiel d'accueillir, ou même de générer, les genres de processus chimiques que nous pensons avoir créé les premières cellules vivantes. »

Les chercheurs pensent que leur hypothèse peut être testée en examinant les restes fossiles de tapis flottant de pierres ponces, et en menant des expériences en laboratoire pour voir si ces roches ignées peuvent créer des composés organiques lorsqu'elles sont périodiquement chauffées et exposées à des rayonnements ultraviolets.


Un grand radeau de pierres ponces transpercé par le passage d'un navire à voile à proximité du groupe d'îles Lau, Fidji.
© Stormsvalen crew
* Pumice as a Remarkable Substrate for the Origin of Life

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 7 septembre 2011 à 11h31
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/volcanologie/d/origine-de-la-vie-une-nouvelle-piste-celle-des-pierres-ponces_33244/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Mer 26 Oct 2011 - 15:03

La vie est peut-être née dans la serpentinite des fumeurs blancs

Depuis longtemps, on spécule sur une possible apparition de la vie au niveau des sources hydrothermales des océans archéens. Un groupe de chercheurs en géosciences de l’université de Stanford vient d’examiner de plus près cette hypothèse en la reliant à une roche bien connue, la serpentinite.

Nous ne sommes pas certains que les isotopes de carbone trouvés dans les roches d’Isua soient des preuves que la vie existait déjà sur Terre il y a 3,8 milliards d’années. On n’en sait guère plus sur les processus ayant mené les composants prébiotiques à l’apparition de l’ADN et des premières formes de vie. Des scénarios originaux ont été proposés, faisant intervenir le mica et même les pierres ponces.

Des chercheurs de l’université de Stanford spéculent aujourd’hui sur le rôle d’une roche, la serpentinite, dans un article publié dans Philosophical Transactions of the Royal Society B et donné en lien ci-dessous. Cette roche se trouve en particulier dans les parois des fameuses sources hydrothermales découvertes par Jean Francheteau.

Norm Sleep et ses collègues se sont plus particulièrement intéressés à la serpentinite formant les fumeurs blancs, dans lesquels des fluides alcalins auraient interagi avec de l’eau de mer plus acide en formant des pores dans la roche avoisinante. Celle-ci agit alors comme une sorte de percolateur, concentrant des substances chimiques prébiotiques et accroissant la probabilité d’apparition de l’ADN ou de l’ARN selon les chercheurs. En outre, les pores forment naturellement des cavités protectrices de ces acides nucléiques, comme le feraient des membranes cellulaires.


Un affleurement de serpentinite dans la région d'Isua (Groenland) où l'on trouve les plus vieilles roches du monde.
© Stanford University
Pour que ce scénario soit plausible, il faut que l’eau des océans soit plus acide qu’elle ne l’est aujourd’hui. La différence de pH entre les fluides hydrothermaux et cette eau permet aussi une oxydation de la serpentinite libérant de l’hydrogène. En réagissant avec du dioxyde de carbone, du méthane se forme pouvant servir de source d’énergie pour des microbes.

Une date précise pour l'apparition de la vie ?
La température de l’eau des océans ne doit pas être élevée. Il faut en outre que leur acidité soit au moins cent fois plus grande que ce que l’on connaît actuellement. Ainsi, cela n’est possible que pendant une période de temps de l’histoire géologique de la Terre durant laquelle ces deux conditions étaient réunies. Si donc la vie est apparue de cette façon, nous aurions là une estimation de sa date d’apparition car ces conditions n’ont existé simultanément que pendant quelques millions d’années selon les chercheurs.

Avec de la chance, on finira peut-être par trouver dans les archives géologiques de la Terre des anciens fumeurs blancs archéens avec des traces incontestables de l’apparition de la vie. Une des dernières étapes ayant mené la matière du Big Bang au vivant nous sera alors connue.


Une photomicrographie d'une lame mince de serpentinite.
© Emily Pope-Stanford University
* Serpentinite and the dawn of life

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 27 septembre 2011 à 11h41
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/geologie-1/d/la-vie-est-peut-etre-nee-dans-la-serpentinite-des-fumeurs-blancs_33622/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Mar 8 Nov 2011 - 1:45

La piste des volcans de boue d'Isua

L’apparition de la vie s’est-elle faite dans des volcans de boue ? C’est bien possible selon les analyses faites sur des roches trouvées dans la fameuse région d’Isua au Groenland et âgées de 3,8 milliards d’années. Le milieu particulièrement basique des volcans de boue de l’Archéen aurait permis aux acides aminés de rester stables.

L’origine de la vie devient chaque jour un petit peu moins mystérieuse mais beaucoup de chemin reste à faire avant que l’on ne comprenne vraiment comment sont apparus l’ADN, l’ARN et les premières cellules vivantes. Les découvertes de Stanley Miller et des sources hydrothermales océaniques par Jean Francheteau et ses collègues nous ont probablement donné quelques pièces du puzzle ayant mené la matière du Big Bang au vivant. Toutefois, l’hypothèse d’une apparition de la vie dans les parois des fumeurs noirs se heurte à plusieurs difficultés. On a tenté récemment d’en contourner certaines en proposant que la vie soit apparue dans la serpentinite des fumeurs blancs. L’un des problèmes posés est la nécessité que des acides aminés puissent exister sous forme stable suffisamment longtemps pour former des protéines. Or, les sources hydrothermales semblent un milieu généralement trop acides pour permettre cette stabilité.

Un groupe de chercheurs parmi lesquels se trouvent des membres du Laboratoire de géologie de Lyon s’est cependant intéressé à d’autres types de serpentinites datant de l’Archéen. Celles très probablement associées à des volcans de boue à cette époque et dont on trouve des restes dans la fameuse région d'Isua, au Sud-Ouest du Groenland.


Un volcan de boue sur l'île de North Island en Nouvelle-Zélande.
© Patisankana/YouTube
Les géochimistes ont commencé par mesurer les quantités d’isotopes de zinc présent dans les serpentinites d'Isua, de bons traceurs de la basicité des fluides hydrothermaux circulant dans ces roches. Ils ont découvert que ces eaux thermales étaient effectivement suffisamment basiques pour que la stabilisation des acides aminés soit possible.

Restait à comprendre à quel type d’environnement ces serpentinites étaient associées. Les géologues ont pour cela comparé les rapports isotopiques du zinc d’Isua avec ceux trouvés dans des serpentinites plus jeunes provenant de la dorsale de l'océan Arctique, des Alpes et du Mexique, par exemple.

La signature des volcans de boue
Une réponse semble bien avoir été trouvée, faisant appel à des roches associées à des volcans de boue. Les serpentinites d’Isua, où des traces de l’origine de la vie se trouvent donc peut-être, sont exceptionnellement pauvres en isotopes lourds du zinc. En fait, on trouve des rapports isotopiques très similaires pour le zinc dans les volcans de boue de la Fosse des Mariannes.

Mais, il y a mieux. Les chercheurs font aussi remarquer que les fluides hydrothermaux basiques, riches en carbonates et à des températures de 100°C à 300°C traversant les serpentinites d’Isua à l’Archéen, étaient riches en phosphore. Ce qui n’est pas étonnant puisque les volcans de boue résultent précisément de la circulation de tels fluides dans des serpentinites. Or, la présence de phosphore est importante pour la synthèse des molécules nécessaires à l’apparition de la vie. Pour s’en convaincre il suffit de se rappeler de la polémique récente concernant l’origine de la vie faisant intervenir des bactéries dans lesquelles des atomes d’arsenic s’étaient peut-être substitués à des atomes de phosphore.

Après les fumeurs blancs et les pierres ponces, une nouvelle piste pour l’origine de la vie vient donc de s’ouvrir avec l’hypothèse des volcans de boue.


Une vue aérienne de la région d'Isua où se trouvent les serpentinites contenant
peut-être des traces de l'origine de la vie avec des volcans de boue.
© 2011 University of Washington
* Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 20 octobre 2011
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/volcanologie/d/origine-de-la-vie-la-piste-des-volcans-de-boue-disua_34124/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Ven 11 Nov 2011 - 19:34

On a commencé à respirer sur Terre il y a 2,48 milliards d'années

Les premières formes de vie ayant respiré l’oxygène de l’atmosphère sur les continents l’auraient fait il y a 2,48 milliards d’années si l’on en croit des géochimistes. Ces bactéries aérobies seraient donc apparues 100 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait.

L’odyssée de l’organisation de la matière du Big Bang au vivant présente encore bien des zones d’ombres, notamment au moment de l’évolution de la vie sur Terre pendant l’Archéen. Plusieurs hypothèses pour expliquer son apparition ont été proposées, l’une des dernières fait intervenir des volcans de boue.

On sait cependant qu’à un moment de l’histoire de la biosphère, la découverte de la photosynthèse a été faite par des organismes primitifs, très probablement des bactéries. Mais cette première s’étant produit dans l’océan, pendant des centaines de millions d’années, l’oxygène libéré par des organismes photosynthétiques, comme ceux à l’origine des stromatolithes, est resté dissous dans l’eau des mers.

Il y a environ 2,4 milliards d’années, la quantité d’oxygène libérée a été suffisante pour réagir avec tout le fer en solution de l’océan mondial. Celui-ci a précipité et à cette époque, les plages avaient la couleur de la rouille... Les spécialistes en géosciences nomment cet événement Grande Oxydation (Great Oxygenation Event ou GOE en anglais), ou encore de crise de l’oxygène. En effet, pour beaucoup d’organismes vivants de l’époque, une telle quantité d’oxygène était toxique. C’est à ce moment aussi que le taux d’oxygène de l’atmosphère a commencé à augmenter très significativement.



Au moment de la Grande Oxydation, l'oxygène dissous dans l'océan a commencé à être libéré dans l'atmosphère.
© layoutsparks.com
La question se pose naturellement de savoir à quel moment de son histoire la vie sur les continents a commencé à respirer cette atmosphère nouvellement enrichie en oxygène. Si l’on en croit un article publié dans Nature par une équipe internationale de chercheurs, cela serait arrivé rapidement pendant la période du GOE, plus précisément, il y a 2,48 milliards d’années.

La respiration des bactéries trahie par le chrome
Pour parvenir à cette conclusion remarquable, les géochimistes ont analysé la quantité de chrome présent dans les sédiments accumulés sur les bords des océans. Ils ont observé qu'elle avait brusquement augmenté à cette époque.

Selon eux, ce chrome proviendrait indirectement de l’oxydation des pyrites des continents. De nos jours, ce phénomène se produit, justement, sous l’action des bactéries aérobies. En oxydant les pyrites, ces micro-organismes provoquent la formation d’un acide qui attaque les roches et les sols pour libérer un cocktail de minéraux, dont le chrome. Entraîné par les eaux de ruissellement et les cours d’eau, ce chrome atteint finalement les rivages des continents où il se dépose, piégé dans les sédiments.

Si les chercheurs ont raison, les premières bactéries aérobies ont donc commencé à respirer sur les continents 100 millions d’années plus tôt que ce que l’on pensait jusqu’à présent.


Cristaux de pyrite provenant de la mine Ampliación à Victoria de Navajún, dans la Rioja (Espagne).
© J.-J. Harrison
* Aerobic bacterial pyrite oxidation and acid rock drainage during the Great Oxidation Event

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 25 octobre 2011
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/on-a-commence-a-respirer-sur-terre-il-y-a-248-milliards-dannees_24091/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Mer 18 Jan 2012 - 21:46

La vie utiliserait l'oxygène depuis 2,9 milliards d'années...

La découverte de la photosynthèse par la vie daterait de plus de 3 milliards d’années mais à partir de quand l’utilisation de l’oxygène par des organismes vivants est-elle avérée ? Selon un groupe de chercheurs ayant calibré une horloge moléculaire, basée sur la structure en 3D des protéines, cet événement se serait produit sur Terre il y a environ 2,9 milliards d’années.

On ne sait toujours pas comment la vie est apparue sur Terre. On a tout récemment proposé de nouveaux environnements possibles où la chimie prébiotique aurait pu déboucher sur les premiers organismes vivants, à savoir les pierres ponces et les volcans de boue d'Isua. En tout état de cause, il semble probable que la vie utilisait la photosynthèse pour tirer son énergie du Soleil il y a au moins 3,3 milliards d’années. Si les premières formes de vie ont commencé à respirer l'oxygène de l'atmosphère de la Terre il y a 2,48 milliards d'années (c'est-à-dire pendant que se produisait la Grande Oxydation), la vie elle-même utiliserait l'oxygène depuis une date plus ancienne, d'après un groupe de chercheurs qui vient de publier un article sur ce sujet dans la revue Structure.

Pour arriver à cette conclusion, le bio-informaticien Gustavo Caetano-Anollés a mis au point, avec des collègues coréens et chinois, une horloge moléculaire basée sur la conformation, c'est-à-dire la structure en trois dimensions, de certaines protéines. On sait qu’il ne suffit pas de donner l’enchaînement des acides aminés d’une protéine pour comprendre ses propriétés. Le fait que la chaîne moléculaire se replie pour former des structures complexes en 3D est aussi important.


Des exemples de modélisations de différentes catalases, des enzymes.
© RCSB Protein Data Bank
Cette structure en 3D serait plus stable d’un point de vue évolutif et permettrait donc de dater la phylogénèse des organismes sur de longues périodes de temps. Les biologistes ont étudié les protéines et leurs repliements les plus simples, sous l’hypothèse qu’il s’agissait des plus anciennes, dans environ mille types d'organismes. Pour calibrer l’horloge obtenue, les chercheurs ont utilisé des archives géologiques de la Terre constituées de microfossiles. Au final, il semblerait que les plus anciennes réactions biochimiques faisant intervenir l’utilisation de l’oxygène par un organisme vivant soient associées à la synthèse du pyridoxal. C’est l’une des trois formes de vitamine B6, avec la pyridoxamine et la pyridoxine.

Une réponse évolutive à une abondance d'eau oxygénée ?
Cela se serait produit il y a environ 2,9 milliards d’années de façon concomitante de l’apparition de protéines particulières, des enzymes, plus particulièrement ici des catalases à manganèse. Or, on sait que celles issues de bactéries ont pour rôle biologique de détruire le peroxyde d'hydrogène (l’eau oxygénée) en catalysant sa dismutation en oxygène et en eau.

Cela a conduit les chercheurs à l’hypothèse que la découverte de la respiration s’est faite au moment où du peroxyde d'hydrogène était abondant. Selon certains géochimistes, c’était bien le cas il y a 2,9 milliards d’années du fait de la présence importante de glaciers exposés au rayonnement solaire. D’autres ne partagent pas cette hypothèse. Timothy Lyons, géochimiste à l'Université de Californie à Riverside, est sceptique, « Il y a peu de preuves directes d'un pic de peroxyde d'hydrogène à ce moment-là », dit-il. Pourtant, il reconnaît que l'étude effectuée est une tentative intéressante pour dater et trouver l'origine évolutive du métabolisme aérobie, une étape importante ayant mené du Big Bang au Vivant.

* Protein Domain Structure Uncovers the Origin of Aerobic Metabolism and the Rise of Planetary Oxygen

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 18 janvier 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/paleontologie/d/la-vie-utiliserait-loxygene-depuis-29-milliards-dannees_36068/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Lun 23 Jan 2012 - 1:28

L’évolution des premiers organismes multicellulaires recréée au laboratoire

Les premiers organismes multicellulaires sont apparus il y a des centaines de millions d’années. Mais comment cela s’est-il passé ? Cette question récurrente chez les biologistes trouve enfin une réponse. Des scientifiques américains ont reproduit le processus en laboratoire en seulement 60 jours !

Le passage de la forme unicellulaire à la forme multicellulaire a révolutionné la vie sur Terre. Aucune plante ou animal n’existerait à l’heure actuelle si cette étape n’avait pas eu lieu. Elle a autorisé le développement d’organismes complexes et de grandes tailles. Malgré l'importance de cette évolution, on la connaît bien mal. Alors que la plupart des scientifiques cherchent des réponses dans les traces fossiles, une équipe de l’Université de Minesota menée par William Ratcliff a décidé de reproduire cette transition en laboratoire en prenant comme modèle la levure de bière, Saccharomyces cerevisiae, un organisme unicellulaire grandissant facilement en culture.

Les résultats de l’expérience ont dépassé toutes les attentes tant ils ont été faciles et rapides à obtenir. Soixante jours, un milieu de culture riche en nutriments et une centrifugeuse ont suffi. La sélection naturelle a fait le reste en conduisant à des amas de cellules pouvant collaborer, se reproduire et s’adapter à leur environnement. Ces recherches sont publiées dans la revue Pnas.


La photographie en haut à droite montre les levures de bière avant leur mise en culture.
Les autres images présentent des colonies obtenues après 60 sélections,
et ressemblant à des flocons de neige. Ces associations résultent de
la non-dissociation des cellules après leur division.
© Ratcliff et al. 2012, Pnas
Les cellules se spécialisent pour le bien du groupe
Mais comment ont-ils fait ? Des levures ont été placées dans un milieu de culture riche en nutriments. Après un certain temps, les tubes ont été centrifugés. Des groupes de cellules coulant le plus rapidement ont ensuite été récupérés et remis en culture. Ce cycle a alors été répété soixante fois avec dix réplicas. Soixante jours après la première mise en culture, des amas de cellules ressemblant à des flocons de neige ont été analysés. Ils se composaient d'organismes restés unis à la suite de divisions et non d'êtres vivants aux origines diverses qui se sont simplement agrégés. Par conséquent, toutes les cellules appartenant à un groupe ont le même patrimoine génétique. Il n’y a donc pas de conflit d’intérêt à ce niveau-là.

Au-delà d’une taille critique, les colonies de levures se fractionnent pour donner naissance à des propagules, qui se chargent de la dissémination. Elles restent en lien avec la structure mère jusqu’à ce que des cellules d’attache, qui ne se reproduisent pas, meurent par apoptose. Elles peuvent modifier la vitesse à laquelle leur mort survient. Elles ont donc acquis une nouvelle fonction nécessaire à la vie de la colonie. Puisqu’il y a une collaboration entre des cellules, certaines d'entre elles ont changé de fonction pour le bien des autres, la structure en flocon de neige correspond à un organisme multicellulaire.


Saccharomyces cerevisiae est un micro-organisme unicellulaire utilisé
dans l'élaboration de pain, de vin ou de bière. Il produit
de l'éthanol (de l'alcool) lors de sa respiration.
© AJC1 CC by-nc-sa
Ainsi, deux types de cellules sont observables, comme chez les végétaux et les animaux. Les cellules germinales, impliquées dans la reproduction, et les cellules somatiques dans le rôle logistique en quelque sorte. L’agrégation de cellules restant collées après divisions serait à l'origine de l'évolution des multicellulaires. Ce phénomène se serait déroulé au sein de 25 groupes différents. Les chercheurs souhaitent maintenant reproduire les tests sur ces autres lignées pour comparer les mécanismes et les gènes impliqués. Leurs résultats s’annoncent d’ores et déjà passionnants.

* Pnas: Experimental evolution of multicellularity

Par Quentin Mauguit, Futura-Sciences, le 22 janvier 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/levolution-des-premiers-organismes-multicellulaires-recreee-au-laboratoire_36158/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Dim 5 Fév 2012 - 0:56

L'apparition des premiers glucides se clarifie

Depuis de nombreuses années, la science tente de comprendre l’émergence de la vie sur Terre. Deux questions se posent, quelle est l'origine des premières molécules organiques ? Et pourquoi la vie utilise uniquement des glucides de forme D plutôt que L et des acides aminés L plutôt que D ? Une équipe de chercheurs lève un coin de voile en démontrant que les acides aminés L catalysent la formation de glucides D

La vie sur Terre serait apparue il y a 3,8 milliards d’années. Les processus responsables de l’émergence des bactéries font l’objet de nombreuses recherches. Ces premiers organismes possédaient une membrane abritant du matériel génétique ainsi que toute la machinerie cellulaire associée. Les molécules d’ADN et d’ARN se composent d’une succession de bases nucléotidiques. Chaque élément comprend un groupement phosphate, un sucre (le désoxyribose ou le ribose) et une base (adénine, thymine, cytosine, guanine ou uracile). Mais d’où viennent ces molécules ?

L’équipe de Paul Clarke, de l’Université de York, a recréé un procédé qui aurait pu donner naissance aux premiers glucides (les sucres) dans le monde prébiotique. Les réactions sont complexes mais il apparaît que la synthèse de glucides biologiques serait liée à la présence d’acides aminés présentant une configuration particulière. Il s’agit d’une avancée considérable permettant d’expliquer comment de simples sucres (tels que des thréoses ou des érythroses) ont pu se développer. Ces résultats sont publiés dans la revue Organic and Biomolecular Chemestry.


Ce diagramme résume la principale découverte faite en essayant d'expliquer l'origine des sucres sur Terre. Les esters
d'acides aminés (de configuration L) catalysent la formation d'énantiomères (des molécules isomères
qui sont l'image l'une de l'autre) de configuration D. C'est justement
la forme retrouvée dans tous les organismes vivants.
© Burroughs et al. 2012, Organic & Biomolecular Chemistry
L’apparition des sucres, une question d’isomère
Chaque molécule biologique peut exister sous deux formes, ou isomères, en fonction de la manière dont les atomes s’agencent, seuls ou en groupes, autour d’un carbone asymétrique, les formes D et L. Chaque isomère optique (ou éniantomère) donne une image retournée de l’autre. D'une manière inexpliquée, tous les glucides observés dans le monde du vivant sont D. Le groupement hydroxyle OH du carbone le plus oxydé est à droite dans la représentation de Fisher. À l’inverse, les acides aminés naturels constituant les peptides et les molécules sont tous L. Le groupement NH2 est à gauche dans la représentation de Fisher.

À partir des composés chimiques qui devaient exister dans le milieu avant l'apparition de la vie, les chercheurs ont utilisé des acides aminés pour catalyser la synthèse des sucres. À la fin des réactions, ils se sont rendu compte que l’utilisation d’acides aminés L, forme naturelle, permettait de principalement synthétiser des glucides D, la forme des isomères biologiques. En effet, des esters de (L)-leucine, (L)-alanine et de (L)-valine ont catalysé le développement de (D)-tétroses. Il s'agit d'un groupe de glucides auquel appartiennent le thréose et l'érythrose. Quelques formes L sont néanmoins obtenues lorsque les réactions sont catalysées par la (L)-proline.


Chaque sucre peut adopter deux configurations différentes avec les mêmes constituants. Généralement, seule l'une
de ces formes est biologiquement active. Cette caractéristique revêt une importance considérable
pour l'industrie pharmaceutique car 2 isomères d'une même molécule
peuvent posséder des propriétés différentes.
© Université en ligne
L’influence du pH et de la salinité sur les différentes formes de sucres produits (D ou L) a également été étudiée. Ces deux facteurs joueraient un rôle non négligeable. Le déroulement des réactions chimiques à un pH de 7 favorise le plus la production de la forme D des glucides. Selon les auteurs de la découverte, ces résultats permettraient de mieux comprendre l’origine des sucres et surtout pourquoi la forme D domine dans le monde du vivant. La question à se poser maintenant est de savoir précisément d'où viennent les acides aminés...

* Organic & Biomolecular Chemistry: Asymmetric organocatalytic formation of protected and unprotected tetroses under potentially prebiotic conditions

Par Quentin Mauguit, Futura-Sciences, le 28 janvier 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/origine-de-la-vie-lapparition-des-premiers-glucides-se-clarifie_36305/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Ven 10 Fév 2012 - 1:54

Et si l'ATN avait précédé l'ADN et l'ARN ?

John Chaput et son équipe viennent de montrer que l’ATN, un autre acide nucléique, pouvait sérieusement prétendre à figurer parmi les ancêtres de l’ADN et surtout de l’ARN. Pour Futura-Sciences, le chercheur revient plus précisément sur sa découverte et ses implications.

L'ADN et l’ARN sont les molécules du vivant. Toutes deux sont composées de bases azotées montées sur un squelette glucidique (désoxyribose ou ribose). Elles ont la capacité, grâce à l’intervention de protéines, de se dupliquer, conservant l'information génétique qui perdure dans le temps, et de génération en génération. L’ARN semble tout de même doté d’une qualité supplémentaire, puisqu’il peut jouer le rôle d’enzyme, faisant de lui une molécule idéale pour initier la vie à partir de rien. C’est pour cela que la théorie dominante, dite du monde à ARN, considère que cet acide nucléique est apparu avant l’ADN.

Mais étant donné leur complexité moléculaire, certains scientifiques doutent qu’un de ces deux acides ait pu apparaître spontanément il y a 3,5 milliards d’années, quand la vie a émergé. Dans ces conditions, quelles molécules auraient pu précéder l'ARN et l'ADN ?

L’hypothèse d’un monde à ATN
Plusieurs candidats sont en lice. Parmi eux figure l’ATN, pour acide thréonucléique, le thréose étant un sucre plus simple que le ribose et le désoxyribose. Il pourrait même avoir été synthétisé dans la soupe originelle, un conglomérat de molécules en tout genre et de toutes natures. John Chaput et son équipe de l’Université d’Arizona ont enquêté sur ses propriétés afin de vérifier s’il possède les prérequis nécessaires pour figurer parmi les précurseurs du vivant… Et l’ATN vient de marquer des points !


La différence entre les différents acides nucléiques réside dans le sucre qui les compose. Le thréose de l'ATN est une
molécule plus simple car elle possède un atome de carbone en moins que le ribose de l'ARN ou le désoxyribose
de l'ADN. De ce fait, ce glucide peut être synthétisé plus facilement de manière spontanée.
© Janlou Chaput, Futura-Sciences
Les résultats de leur étude, publiée dans Nature Chemistry, attestent qu’ils ont créé une molécule d’ATN capable d’adopter une structure tridimensionnelle et de s’arrimer spécifiquement à une protéine.

La forme crée la fonction
Pour procéder, les chercheurs ont créé une multitude de brins d’ATN qu’ils ont fait évoluer en présence d’une protéine, la thrombine humaine, retrouvée dans la circulation sanguine. Après trois générations, l’ATN a acquis une structure tridimensionnelle complexe qui lui permet de se lier spécifiquement à la thrombine. « Pour assurer une fonction quelconque, une molécule doit se replier », reprend John Chaput.


Les cyanobactéries, comme ces Anabaena sphaerica, comptent parmi les êtres vivants
les plus anciens de notre planète. Des traces révèlent leur
présence il y a 3,5 milliards d'années au moins.
© Elapied, Wikipédia, cc by sa 3.0
Les premiers polymères génétiques ne font pas exception. « Connaissant déjà sa simplicité structurelle et son affinité pour l’ARN, il nous fallait montrer que l’ATN était également capable de ce genre de performance, pour le confirmer dans son rôle potentiel d’ancêtre de l’ARN. Or, c’est la première fois qu’une étude montre qu’une telle molécule a été en mesure d’évoluer pour acquérir une fonction. »

Les origines de la vie pas encore révélées
La lumière n’est pas encore faite sur le point de départ de la vie. Cette découverte montre que l’ATN a les propriétés requises pour être un ancêtre de l’ARN, mais ne permet aucunement d’affirmer que cela a bien été le cas. Il reste encore de nouveaux paliers à franchir. À l’heure actuelle, l’ATN ne se retrouve pas dans le monde vivant, ce qui peut sembler surprenant étant donné sa plus grande simplicité structurale. « Nous nous sommes focalisés sur l’ATN, pourtant d’autres molécules pourraient être impliquées. Comme l’APN (Acide PeptidoNucléique) ou l’ARNp (ARN pyranosyl). Il est aussi tout à fait possible que la nature ait fait différents mélanges avant d’aboutir aux molécules que l’on connaît aujourd’hui. »


L'ATN a été découvert pour la première fois en 2000. Depuis cette époque, on considère qu'il figure parmi
les précurseurs plausibles des molécules supportant l'information génétique dans nos cellules.
Il faudra encore d'autres investigations pour préciser si oui
ou non, il est l'ancêtre de l'ARN et de l'ADN.
© Yu et al., Nature Chemistry
Ces événements sont tellement lointains que la vérité sera difficile à établir. « On parle de quelque chose qui se serait produit entre l’apparition d’une atmosphère stable et l’émergence des premiers organismes vivants, soit entre 4,2 et 3,5 milliards d’années », conclut Chaput. Cependant, de temps en temps, des éléments de réponse viennent apporter des pierres supplémentaires à l’immense édifice qui consiste à comprendre le développement de la vie. À force de petits pas, on avance, on avance…

* Darwinian evolution of an alternative genetic system provides support for TNA as an RNA progenitor
* Arizona State University

Par Janlou Chaput, Futura-Sciences, le 3 février 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/genetique-1/d/origine-de-la-vie-et-si-latn-avait-precede-ladn-et-larn_36488/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Jeu 23 Fév 2012 - 21:40

Les prions, le troisième moteur de l’évolution

Après les mutations génétiques et l’épigénétique, les prions viennent de montrer qu’ils pouvaient eux aussi contribuer à la sélection naturelle, chez les levures au moins. Une découverte importante qui pourrait bien ouvrir des pistes nouvelles dans les sciences de l’évolution.

Les prions nous rappellent de mauvais souvenirs. Ces protéines mal formées causent en effet l’encéphalopathie spongiforme bovine, ESB, encore appelée maladie de la vache folle, l’équivalent humain de la terrible maladie de Creutzfeldt-Jakob. Pourtant, à la lumière des travaux publiés très récemment dans Nature, les prions ont montré qu’ils pouvaient également faciliter la survie. Du moins, chez les levures (Saccharomyces cerevisiae). Ils permettraient une adaptation quasi instantanée à un environnement hostile et pourraient être transmis à la génération suivante, sans changement apparent dans l’ADN ou dans la régulation génétique. Jusque-là, notre vision de l’évolution se limitait à des changements, de façon directe ou indirecte, dans la lecture de l’ADN. Soit il subit une mutation qui modifie la structure des protéines et leur confère une autre activité, soit les gènes se trouvent plus ou moins exprimés, du fait de l’action sur l’ADN de molécules régulatrices, c’est l’épigénétique. En 2004, de précédents travaux avaient déjà montré que les prions pouvaient contribuer à l'évolution à leur manière. Mais un vif débat avait alors animé la communauté scientifique, certains prétextant que ces observations, bien qu’intéressantes, n’avaient que peu de valeur puisque l’on n’avait jamais observé de tels phénomènes dans la nature.

Les prions assurent la survie des levures
Pour faire taire les critiques, Susan Lindquist et ses collègues du MIT et du Whitehead Institute for Biomedical Research ont cette fois utilisé plus de 700 souches sauvages de levures. Les champignons unicellulaires ont été immergés dans un environnement hostile (acidité élevée, mise en présence d’une substance endommageant l’ADN…). Une bonne partie d’entre eux a présenté des prions.


Les levures Saccharomyces cerevisiae, ici vues sous microscopie à contraste interférentiel, sont des champignons
unicellulaires très souvent utilisés dans la recherche scientifique. Mais pas seulement, ils composent les sachets
de levure nécessaires à faire lever le pain et participent à la fermentation de la bière.
© Masur, Wikipédia, DP
Les levures survivantes, celles qui s’étaient donc adaptées, ont alors été soumises à un médicament qui détruit les prions. Pour un grand nombre de colonies, ce traitement a été fatal, démontrant que ces protéines non conformes les protègent bien des conditions de vie difficiles et que l’ADN n’intervient pas. Ces propriétés concernent tout de même environ un tiers des souches étudiées (255).

Transmission de caractères indépendamment de l’ADN
Les auteurs ont particulièrement porté leur attention sur la protéine Sup35 devenue elle aussi prion. En temps normal, elle aide le ribosome, l’organite qui synthétise les protéines à partir de l’ARN, à commencer la traduction au bon endroit et à la terminer là où il faut. Lorsque Sup35 n’est plus active, ce contrôle de qualité disparaît et le ribosome lit tout le brin d’ARN, y compris des passages non traduits habituellement, et forme donc des protéines nouvelles. S’ensuit alors un fourmillement de molécules inédites dans la levure, dont certaines sont cruciales pour la survie.


Nous connaissions le pouvoir pathogène des prions, comme celui à l'origine de la maladie de la vache folle, présenté là dans
sa structure tridimensionnelle. Dans les années 1990, l'épidémie d'encéphalopathie spongiforme bovine aurait été
responsable de la mort de plus de 190.000 bêtes. Chez l'Homme, le prion cause la maladie de
Creutzfeldt-Jakob, devenue tristement célèbre dans les années 1980 suite au scandale de
l'hormone de croissance, causant la mort de 120 personnes. Désormais, on sait que
les prions peuvent sauver des vies chez les levures et contribuent à l'évolution.
© Lopez-Garcia, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich,
K. & RCSB, www.rcsb.org, DP
Lors de la reproduction, ces prions sont en partie transmis à la cellule fille, qui se dote des mêmes propriétés et réussit à prospérer dans un environnement pourtant hostile. La transmission de caractères adaptatifs ne passe donc pas uniquement par l’ADN. Les scientifiques pensent que les changements induits par les prions vont être testés par les levures et finalement intégrés, d’une manière ou d’une autre, dans le patrimoine génétique s’ils sont bénéfiques. Mais ce phénomène n’a pas encore pu être observé.

* Prions are a common mechanism for phenotypic inheritance in wild yeasts
* Epigenetic regulation of translation reveals hidden genetic variation to produce complex traits
* MIT
* Whitehead Institute for Biomedical Research

Par Janlou Chaput, Futura-Sciences Le 17 février 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/les-prions-le-troisieme-moteur-de-levolution_36858/

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MessageSujet: Re: Histoire sur LES ORIGINES DE LA VIE...   Mar 20 Mar 2012 - 22:24

Une comète artificielle produit des éléments fondamentaux de la vie

Les premières molécules de la vie peuvent-elles apparaître sur une comète ? Et si l’on en construisait une pour le savoir ? Deux équipes françaises viennent de réaliser cet exploit. Sous certaines conditions réalistes, elles ont pu obtenir en quelques jours des molécules qui constituaient la matière génétique primitive, des « acides diaminés ». Ces travaux appuient une nouvelle fois l’hypothèse d’une origine extraterrestre de la vie sur Terre.

La grande mission spatiale européenne Rosetta a pour objectif de faire atterrir une sonde sur la comète Tchourioumov-Guerassimenko en 2015. Celle-ci sera alors chargée d’étudier la composition du noyau. Pour anticiper les résultats de Rosetta, les scientifiques ont fabriqué une comète artificielle, ou "glace interstellaire-cométaire simulée", afin d'analyser ses constituants. Une équipe dirigée par Louis Le Sergeant d'Hendecourt s'est chargée de fabriquer une microcomète à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS - CNRS/Université Paris-Sud). Dans des conditions extrêmes semblables à celles de l'espace à -200°C et sous vide, les chercheurs ont condensé, sur un morceau solide de fluorure de magnésium (MgF2), des composés existant dans le milieu interstellaire. Des molécules d'eau (H2O), d'ammoniac (NH3) et de méthanol (CH3OH).


Chromatogramme de la glace cométaire réalisé avec le chromatographe multidimensionnel
en phase gazeuse. Chaque pic correspond à un acide aminé. Plus le pic est haut,
plus la quantité d'acides aminés est importante.
© Cornelia Meinert et al. 2012, ChemPlusChem
Cela, en irradiant le tout avec un rayonnement ultraviolet. Au bout de dix jours, ils ont obtenu quelques précieux microgrammes (10-6g) de matière organique artificielle. Cette matière organique interstellaire simulée a été ensuite analysée à l'Institut de Chimie de Nice (ICN - Université Nice Sophia Antipolis/CNRS) par l'équipe d'Uwe Meierhenrich et de Cornelia Meinert. Cela, avec une technologie très performante, un chromatographe multidimensionnel en phase gazeuse, un "GCxGC/TOF-MS". Installé à Nice en 2008, cet appareil permet de détecter dix fois plus de molécules dans un échantillon qu'un chromatographe traditionnel dit "monodimensionnel". Ces travaux, et leurs résultats, viennent d'être publiés dans la version en ligne de la revue ChemPlusChem.

Les acides aminés auraient une origine extraterrestre
Grâce à cette technologie, les chimistes ont pu identifier vingt-six acides aminés dans la comète artificielle, là où les précédentes expériences internationales en avaient trouvé seulement trois. Plus important, ils ont aussi découvert ce que personne n'avait observé avant eux. Six acides diaminés, dont surtout la N-(2-aminoéthyl)glycine. Un résultat révolutionnaire, car ce dernier composé pourrait être un des constituants majeurs de l'ancêtre de l'ADN terrestre. La molécule d'acide peptidique nucléique (APN).


La cosmochimie complexe et riche des molécules interstellaires.
© Esa
Primordiaux, ces résultats indiquent que les premières structures moléculaires de la vie auraient pu se former dans le milieu interstellaire et cométaire, avant d'atterrir sur la Terre primitive lors de la chute de météorites et de comètes. Étape suivante, déterminer les conditions de pression, de température, de pH, etc., dans lesquelles la N-(2-aminoéthyl)glycine a pu ensuite former de l'APN. Pour mener à bien ce nouveau projet, les chercheurs ont déjà commencé à constituer une collaboration avec deux grandes équipes, l'une américaine et l'autre anglaise.

* Institut d'Astrophysique Spatiale
* Institut de chimie de Nice
* ChemPlusChem: N-(2-Aminoethyl)glycine and amino acids from interstellar ice analogues

Source: CNRS, le 16 mars 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/biologie-3/d/une-comete-artificielle-produit-des-elements-fondamentaux-de-la-vie_37445/

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