1.2.1 - La théorie endogène · les liaisons qui unissent les nucléotides entre eux. - Les...

1.2 - L'origine de la vie sur Terre

Bien que l'on s'accorde à penser que la vie résulte de conditions physico-

chimiques particulières, deux théories soutiennent cependant des origines

entièrement différentes, lesquelles ne sont d'ailleurs pas incompatibles : selon la

théorie endogène, la Terre a réuni toutes les conditions physico-chimiques

nécessaires à l’apparition de la vie ; selon la théorie exogène, la vie est apparue sur

Terre à partir de molécules nées dans l’espace.

1.2.1 - La théorie endogène

Des processus chimiques, physiques et organiques sont à l'origine de la vie sur

Terre. Si la création de la première cellule n'est pas divine, il faut admettre une

génération spontanée de la vie, c'est-à-dire la création d'un système vivant à partir de

molécules minérales et organiques. Or, en 1862, devant l'Académie des Sciences,

dans son Mémoire sur les corpuscules organisés qui existent dans l'atmosphère,

Louis PASTEUR a démontré son inexistence. Il clôt la querelle centenaire de la

génération spontanée. Néanmoins, il est nécessaire d'admettre la possibilité d'une

génération spontanée dans les conditions qui étaient celles d'une Terre primitive. Les

spécialistes du sujet estiment que la génération spontanée prébiotique n'a pas été

immédiate ; le passage du minéral à l'organique s'est réalisé progressivement ;

l'évolution de la vie précambrienne a commencé par être chimique avant de devenir

biologique.

Les molécules du vivant

Les cellules comportent trois types principaux de molécules : les molécules de

compartimentation, les molécules instructives (ADN et ARN) et les molécules

réactives (enzymes). Les problèmes afférents à chacune d'entre elles seront

envisagés.

- Les molécules de compartimentation

Pour éviter la dilution de leurs constituants et garder leur individualité, les

protocellules devaient être pourvues de membrane plasmique. Pendant longtemps, le

biochimiste russe Alexandre Ivanovich OPARIN (1894-1980) a concentré ses

P. Fournier & I. Vallin-Amzzoug 28

recherches sur les solutions aqueuses de polymères, qui forment spontanément des

gouttelettes colloïdales riches en polymères : les coacervats. Diverses combinaisons

de polymères ont été utilisées : protéine-glucide, protéine-protéine, protéine-acide

nucléique (ADN ou ARN) ; vers 1955, Sidney FOX s'est intéressé aux protéinoïdes,

enchaînements aléatoires d'acides aminés aux propriétés enzymatiques. Les

coacervats ressemblent aux actuels liposomes, gouttelettes dont la cavité est utilisée

pour transporter des médicaments ou des produits cosmétiques, selon l'industrie

envisagée. Leur taille varie entre 1 et 500 micromètres. Les coacervats de S. FOX,

limités par des protéinoïdes, augmentent régulièrement de volume par addition de ces

composés encore présents dans la solution. Ils peuvent bourgeonner et se dédoubler

exactement comme le ferait une Bactérie.

La durée de vie des coacervats est limitée à quelques heures ; cependant,

A. OPARIN a trouvé que l'addition dans les solutions d'une enzyme, la phosphorylase,

et de glucose phosphate (G-1-P) donnait aux coacervats, avec la synthèse d'amidon,

un semblant de métabolisme (fig. 1.8) et prolongeait leur vie.

Fig. 1.8

L'amidon, nouveau polymère, se fixe sur la paroi du coacervat qui augmente de

volume et finit par éclater. Seuls les coacervats néoformés, qui possèdent la

phosphorylase, subsistent et croissent : une activité métabolique est donc un facteur

de survie. A. OPARIN a obtenu également une prolongation de leur existence en

rajoutant dans la solution une deuxième enzyme, l'amylase (fig. 1.9) ; la dégradation

de l'amidon néoformé donne des molécules de maltose, suffisamment petites pour

franchir la paroi du coacervat.


Fig. 1.9

Ces structures ressemblent à celles des premières cellules rudimentaires : les

protobiontes. Finalement, d'après ces travaux, la vie a pu apparaître à partir de

composés plus ou moins complexes, présents dans les « soupes » originelles. Rien

ne s'opposait à leur multiplication et leur survie était prolongée grâce à des activités

métaboliques. Au début du Précambrien, la sélection naturelle est exclusivement

chimique.

Bien que les lipides soient les constituants fondamentaux des systèmes

membranaires, on ne sait toujours pas comment ils ont pu se former dans des

conditions prébiotiques.


- Les molécules instructives

Les deux acides nucléiques ADN et ARN sont formés par des unités répétitives :

les nucléotides. Chaque nucléotide est composé d'un sucre (ribose ou désoxyribose)

d'un phosphate et d'une base [adénine (A), guanine (G), thymine (T) ou uracile (U) et

cytosine (C)]. De même que les biochimistes expliquent difficilement l'apparition de

chacun de ces constituants, de même ils ignorent la façon dont ceux-ci ont pu

s'assembler correctement pour former les acides nucléiques. En utilisant le ribose, on

sait polymériser dans des conditions artificielles abiotiques des chaînes

nucléotidiques (fig 1.10) ; les liaisons les plus fréquentes qui unissent les nucléotides

sont de type 5'- 2' et non, comme c'est le cas dans l'ADN ou l'ARN, 5'-3'. Cette

dernière, dont l'apparition est difficile à dater, possède sans doute un avantage

sélectif, car plus fiable que l'autre : l’ADN artificiel double brin 5’-2’ se révèle en effet

instable.


Fig 1.10

Après la découverte des ribozymes et malgré les objections au « monde ARN »,

on a estimé probable que l’existence de l’ARN a précédé celle de l’ADN, qui s’est

imposé, après une sélection plus chimique que biologique, pour deux raisons. La

première est la plus grande stabilité de l’ADN, car le désoxyribose ne contient plus

l’oxygène réactif du ribose ; la deuxième est la plus grande fiabilité de l’ADN, car le

message génétique contenu dans l’ADN est moins facilement dégénéré : dans l’ARN,

les bases sont (A), (U), (G) et (C), la transformation spontanée possible de la cytosine

(C) en uracile (U) dénature le message contenu sur l’unique brin d’ARN, mais le

complexe enzymatique correcteur ne peut la détecter car la copie complémentaire


originale est inexistante. Dans l’ADN, les bases complémentaires des deux brins sont

(A)-(T), (G)-(C) et la transformation de la cytosine en uracile ne peut manquer d’être

repérée et corrigée. La position interne des bases dans l’hélice α renforce la stabilité

de l’ADN.

- Les molécules de réaction

L'acide aminé est l'élément de base de toute protéine, et donc des enzymes.

Dans la nature, il existe quelques 300 acides aminés, mais seulement 20 d'entre eux

entrent dans la composition des protéines. Dans leurs expériences de 1953, Stanley

MILLER et Harold UREY ont obtenu, au moins pour moitié, des composés non

organiques et, pour l’autre moitié, des isomères organiques en proportions égales.

C'est le cas des acides aminés, qui appartiennent à des formes D (dextrogyres) ou

bien des formes L (lévogyres). Seules les formes L entrent dans la composition des

protéines. L'origine de leur sélection n'est toujours pas élucidée : le protocode

génétique permettrait l'utilisation des deux isomères et la contingence aurait retenu

les formes L par la suite. Aucune hypothèse n'est à rejeter, car on ignore comment

s'est formé le code génétique.

La nature chimique des premières enzymes est incertaine : des peptides divers

manifestent spontanément une activité catalytique, tels les protéinoïdes de S. FOX. En

1981, Thomas CECH et Sidney ALTMAN ont découvert chez un Protozoaire proche de la

Paramécie, Tetrahymena pyriformis, un ARN ribosomique doué de propriété

autocatalytique. Pour devenir mature, cet ARN doit perdre un segment de sa

molécule ; en 1986, ils ont montré que le petit fragment de l'ARN est capable de

procéder lui-même à son excision et d'épisser ensuite les deux extrémités de l'ARN.

Ce fragment d'ARN, doué de capacités catalytiques, a été baptisé ribozyme. Cette

découverte a étonné, car on croyait que l'activité catalytique était réservée

uniquement aux protéines ; ce phénomène a été retrouvé chez de nombreux ARN

d'origine variée. L'ARN est donc une possibilité sérieuse et non une curiosité réservée

à Tetrahymena. Probablement à la suite de cette découverte, Walter GILBERT (1986) a

élaboré sa théorie du monde ARN : les premiers organismes seraient des molécules

d'ARN qui auraient été capables de synthétiser des protéines et de se répliquer. En

outre, Manfred EIGEN a prouvé que des ARN peuvent s'adapter à plusieurs molécules

et évoluer. Cette activité métabolique, ces synthèses et cette évolution ont le temps

de s’accomplir car les vitesses des réactions anaboliques, c’est-à-dire des réactions

créatrices de nouvelles molécules, sont plus rapides que les vitesses des réactions

cataboliques, c’est-à-dire destructrices, dues principalement à deux phénomènes

majeurs : pyrolyse assurée par le passage de la totalité des eaux océaniques dans


les sources hydrothermales à 350°C en 10 Ma, et hydrolyse naturelle, qui demande

parfois des centaines d’années ; par exemple, la tranformation spontanée de la

cytosine (C) en uracile (U) demande trois cents ans.

La réplication de ces protoorganismes d'ARN se serait réalisée par formation

spontanée d'un brin complémentaire inactif, qui aurait ensuite servi de modèle à un

autre brin complémentaire actif. On pense également que deux brins

complémentaires restés associés ont donné naissance à la molécule d'ADN, une fois

le ribose remplacé par le désoxyribose.

Mais la théorie du monde ARN n'est pas entièrement satisfaisante, pour les

raisons biochimiques suivantes :

- Les molécules d'ARN sont difficiles à produire en laboratoire, et le seraient

certainement plus encore dans des conditions naturelles, parfois défavorables.

- Les bases pyrimidiques (C, T ou U) sont exceptionnellement obtenues dans des

conditions prébiotiques.

- La polymérisation se réalise si les nucléotides sont dextrogyres, les autres

conditions expérimentales étant optimales. Des chimistes tels que Stanley MILLER ou

Leslie ORGEL ont montré que le mélange équimolaire des formes lévogyres et

dextrogyres qui devaient exister dans les océans primitifs inhibe la polymérisation.

- À la suite d'expériences, L. ORGEL n'a jamais pu observer la formation spontanée

d'ARN complémentaires ; l'addition d'enzyme(s) s'est toujours avérée nécessaire à sa

réplication.

- La chaîne de synthèse du ribose entraîne la formation de sucres divers,

inhibiteurs de la synthèse du ribose lui-même et de l'ARN.

- Le ribose n'est le produit final d'aucune réaction connue. Des interactions entre

des molécules de formaldéhyde (H-CHO) donnent parfois du ribose, mais il est très

peu abondant.

- L’oxygène libre du ribose est réactif. Si la température est élevée, comme on peut

le supposer à l’ère archéenne, cet oxygène déstabilise la molécule d’ARN en coupant

les liaisons qui unissent les nucléotides entre eux.

- Les phosphates, éléments rares, deviennent des composants essentiels.

On peut donc maintenant compléter la chronologie des événements

hypothétiques archéens qui ont conduit aux cellules actuelles :

- apparition des monomères et polymères prébiotiques,

- apparition de l’ARN et naissance de protocellules, les protobiontes,

- sélection de l’ADN et naissance des progénotes LUCA.


La synthèse de molécules organiques

En 1924, A. OPARIN et, en 1929, un mathématicien, généticien et biochimiste

anglais John Burdon Sanderson HALDANE (1892-1964) ont expliqué, chacun dans un

article, que la génération spontanée aurait pu résulter de molécules inertes et

organiques présentes dans certaines conditions physico-chimiques. J. HALDANE, le

premier, a suggéré la nature exceptionnelle de ces conditions uniques qui ont permis

l'apparition de la vie : une atmosphère réductrice sans oxygène, sans couche d'ozone

pour filtrer les rayons ultraviolets qui fournissaient de l'énergie aux systèmes

chimiques et déclenchaient une photochimie semblable à celle qui existe dans les

nuages interstellaires. Ainsi, l'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) et l'ammoniac

(NH3) sont capables d’engendrer pour partie des molécules précurseurs ou présentes

chez les êtres vivants.

Mais, accueillis avec le plus grand scepticisme, les travaux d'A. OPARIN et de

J. HALDANE sont restés sans écho jusqu'à ce que S. MILLER et H. UREY les relancent en

1952. À l'aide de décharges électriques, ils sont arrivés, au bout d'une semaine, à

synthétiser des molécules organiques à partir d'un mélange de gaz réducteurs

composé de méthane (CH4), d'ammoniac (NH3) mais surtout du diazote (N2), d'eau

(H2O) et de dihydrogène (H2). Le méthane, l’ammoniac et l’eau atmosphériques

représentent respectivement la forme complètement réduite du carbone, de l'azote et

de l'oxygène. Actuellement, on ne croit plus guère à l'abondance du NH3 dans

l'atmosphère primitive qui, sans doute, a été moins réductrice qu'on ne l'a dit.

Quelques composés organiques obtenus au cours de leurs diverses expériences sont

présentés dans la figure 1.11.

fig. 1.11


Le dégazage des laves est sans doute l'origine des gaz atmosphériques choisis

par S. MILLER et H. UREY. Il y a émission de CH4 et de CO2 ; NH3 et H2 résultent de la

décomposition respective de nitrures et de sulfures (le dihydrogène sulfuré H2S par

exemple). Comme la formation de molécules organiques nécessite un apport

d'énergie, S. MILLER et H. UREY ont fait un inventaire des sources énergétiques

naturelles (fig. 1.12) et une estimation de leur puissance. Même occasionnelles, la

plupart d'entre elles sont suffisantes pour favoriser la genèse des molécules

organiques. Les rayons ultraviolets, source énergétique non négligeable, sont connus

surtout pour leur pouvoir mutagène ; mais filtrés par les eaux, ils deviennent ainsi

compatibles avec l'évolution des premières cellules qui naîtront à partir des molécules

prébiotiques.

Fig. 1.12

Après avoir changé le mélange atmosphérique et remplacé le rayonnement

ultraviolet par des décharges électriques, ces chercheurs ont chaque fois réalisé la

synthèse de molécules organiques, parmi lesquelles de nombreux acides aminés. La

chaîne simplifiée de synthèse d'un acide aminé, la glycine, est donnée figure 1.13.

L'acide cyanhydrique (HCN) et/ou le cyanogène (CN)2 et les aldéhydes R-CHO (le


formaldéhyde H-CHO en particulier) se forment rapidement à mesure que les gaz

initiaux disparaissent ; ces composés constituent une étape intermédiaire inévitable

qui conduit, en particulier, à l'acide propanoïque (CH3-CH2-COOH). Sa combinaison

avec l'ammoniac aboutit à la synthèse d'un acide aminé, la glycine : NH2-CH2COOH.

Fig. 1.13

La synthèse de polymères organiques

Seule l'apparition de monomères (molécules simples) a été abordée, mais la

matière organique comprend des polymères, enchaînement de très nombreuses

molécules, soit identiques dans le cas des homopolymères (amidon...), soit différentes

dans le cas des hétéropolymères (protéines, acides nucléiques...), dont l’importance

dans les systèmes vivants est fondamentale. Leur synthèse suppose des conditions

physico-chimiques différentes de celles nécessaires à la formation des monomères.

La polymérisation par condensation, seule possible alors, requiert l'élimination de


molécules d'eau et un apport énergétique important ; le bilan réactionnel suivant

résume cette réaction :

M + M + M + M + E <----------> M-M-M-M + H2O

La polymérisation aurait commencé dans les océans ; si la réaction se déroule

dans l'eau, l'équilibre du bilan réactionnel précédent devrait se déplacer vers la

gauche et le polymère M-M-M-M se dissocier. Pour déplacer l'équilibre vers la droite,

c'est-à-dire vers la formation du polymère, plusieurs solutions sont possibles :

1) Augmenter la concentration des molécules M ou enlever l'eau dès qu'elle se

forme. Selon J. HALDANE, les polymères sont apparus dans des lagunes, des flaques

dont l'évaporation est forte ; l'eau de mer concentrée constitue alors un milieu

favorable à l'apparition des molécules organiques. C'est l'hypothèse de la « soupe

primitive » de J. HALDANE.

2) Coupler la réaction de polymérisation avec une deuxième qui, elle, libère de

l'énergie. Par un couplage enzymatique entre les deux réactions, les molécules M se

polymérisent en utilisant l'énergie dégagée par la dégradation des molécules A.

A <----------> A' + énergie E1

M + M + M + M + E1 <-------> M-M-M-M + H2O

Les premiers composés énergétiques étaient probablement le cyanogène (CN)2, N -

= C-C =- N, ou le cyanamide 2(N -= C-NH2) ou encore le carbodiimide CN2 (N -C =-

N). Ces molécules énergétiques se fixent préférentiellement sur les monomères plutôt

que sur d'autres composés et, en particulier, sur les molécules d'eau : le couplage

préalable des monomères sur des molécules chargées négativement, comme les

groupements phosphates, aurait pu concurrencer efficacement l'attraction exercée

par les molécules d'eau sur les composés énergétiques.

Une remise en question de l'hypothèse de la « soupe primitive »

Si la vie est apparue il y a 4 000 Ma, la Terre vit une période de son histoire

particulièrement agitée et spécifique :

- Les impacts météoritiques nombreux et parfois cataclysmiques participent à

l’échauffement de la planète. La Terre est soumise à un bombardement incessant de

météores et météorites de toutes tailles : selon le scénario qui semble consensuel


aujourd’hui, la Lune serait un fragment de la Terre arrachée par l’impact tangentiel

d’un météore de la taille de Mars.

- La proximité de la Lune aux alentours de 20 000 km de la Terre (contre 384 403

km aujourd’hui) participe également à l’échauffement de la planète en provoquant

une intense activité volcanique : du fait de l’attraction lunaire, la croûte terrestre est

soumise à des contraintes qui provoquent sa rupture. La température des eaux

océaniques pouvaient atteindre 80°C.

- Cette proximité lunaire provoque aussi des gigantesques marées dont l’amplitude

serait 200 fois celles d’aujourd’hui.

- L’énergie solaire probablement plus faible possède un spectre différent ; le soleil

encore assez jeune commence à transformer son hydrogène en hélium.

- Le rayonnement U-V, toujours aussi mutagène, est beaucoup plus intense.

Dans ces conditions, il s’avère peu probable que la vie ait pu s’organiser aussi vite

alors que les différents facteurs externes sont globalement défavorables d’une part à

son apparition et d’autre part à l’existence de milieux aquatiques calmes, tièdes et

protégés (cf. R. RAYNAL : « Les origines de la vie », APBG, n° 2, 2004).

Les biochimistes s'accordent à dire que les conditions d'évaporation et de

concentration du milieu étaient favorables non seulement à la concentration des

monomères, mais aussi à la disparition des précurseurs de monomères, tels que

l'acide cyanhydrique (HCN), le cyanogène (CN)2, les aldéhydes (R-CHO) ou

l'ammoniac (NH3) qui sont tous volatils. L'explication de J. HALDANE comporte donc une

lacune.

La stabilité dans l'eau de certaines molécules, précurseurs des macromolécules,

est parfois trop courte. Par exemple, André BRACK estime que les nucléosides

(association d'une base azotée et d'un groupement phosphate) ont une demi-vie d'un

millier d'années à 25°C et pH = 8, temps bien insuffisant pour qu'ils aient pu former

des macromolécules. La fixation des molécules sur des argiles augmenterait leur

stabilité.

Selon Antoine DANCHIN, la « soupe primitive » devait contenir non seulement les

petites molécules du métabolisme intermédiaire, précurseurs des macromolécules,

mais aussi des molécules très proches des précédentes, constituant des poisons

métaboliques. L'affinité des enzymes pour ces poisons est variable et parfois bien

supérieure à celle des substrats normaux. Mais, dans tous les cas, la formation du

complexe enzyme-poison est irréversible. Dans ces conditions, on conçoit que tout


système métabolique risque d'être bloqué à plus ou moins long terme. C'est pourquoi

A. DANCHIN rejette définitivement l'hypothèse de la « soupe primitive ».

Dans les années 1960, le chimiste John Desmond BERNAL et son collègue

Aharon KATCHALSKY ont proposé une explication différente : la concentration des

monomères a pu augmenter malgré le milieu liquide, à la condition que ceux-ci se

fixent sur des minéraux, comme les argiles ou les micas chargés électriquement. La

constitution de ces minéraux en feuillets, véritables pièges à ions, favorise également

la fixation d'un grand nombre de monomères, créant des conditions favorables à leur

polymérisation. Des polymérisations d'acides aminés ont été obtenues après leur

fixation sur une argile. Le basalte s'est également révélé doué de propriétés

catalytiques ; après avoir placé 18 acides aminés au contact d'un basalte à la

température de 170°C, S. FOX avait obtenu des protéinoïdes. De nombreuses

synthèses de molécules, dont l'importance biologique est reconnue, ont été ainsi

réussies. Mais les argiles sont très polymorphes et le dosage des composés

organiques dans une matrice argileuse est très difficile ; aussi les résultats

expérimentaux sont-ils peu reproductibles. On ne sait pas encore déterminer

précisément si l'argile constitue une surface adsorbante ou catalytique.

Dans le modèle de Christian De DUVE (1974), la source d'énergie nécessaire aux

protocellules provient de la synthèse de thioesters qui requiert un milieu chaud, acide

et riche en sulfures, comme le sont les sources hydrothermales sous-marines. À

l'origine de la vie, il n'est donc pas surprenant de constater la présence de thioesters

dans le métabolisme des cellules actuelles.

Le biochimiste Günther WÄCHTERSHÄUSER, en 1985, propose un autre modèle. Les

premiers organismes chimiolithotrophes primitifs et très rudimentaires, chargés

négativement, se sont fixés sur des surfaces minérales chargées positivement. Si le

minéral était de la pyrite (FeS2), le sulfure de fer réagissant avec le dihydrogène

sulfuré (H2S) d'origine diverse, les protocellules ont pu tirer bénéfice de cette réaction

en profitant de l'énergie libérée pour fixer le carbone du CO2 atmosphérique et donner

de l’acide succinique (CH2-COOH)2. Les premières protocellules se seraient donc

développées autour d'un grain de pyrite.

Dans le modèle d'Alexandre Graham CAIRNS-SMITH, le support n'est plus la pyrite

mais l'argile, dont les charges auraient retenu les composés organiques. Les feuillets

argileux capables de concentrer des acides aminés favorisent leur polymérisation

même en milieu liquide. L'évolution de ces composés aurait été spontanée, mais


tributaire des ratés de la réplication des feuillets d'argile : un nouveau feuillet mal

formé entraîne la formation d'un nouveau composé organique.

Ces propriétés étonnantes, jointes aux arguments défavorables à l'hypothèse

de la « soupe primitive », font de ces minéraux de nouveaux candidats au berceau de

la vie.

Malgré ces divergences, il est néanmoins admis que les conditions terrestres

initiales ont été favorables à l'apparition de la vie. Mais, depuis la découverte dans

l'espace interstellaire de nombreuses molécules organiques, des chercheurs ont

pensé qu'accidentellement quelques-unes d'entre elles ont pu être déposées sur

Terre. Bénéficiant de conditions favorables, elles ont donné naissance ensuite aux

proto-cellules : c'est l'hypothèse de la théorie exogène.


1.2.2 - La théorie exogène

Bien qu'il ne puisse représenter une théorie scientifique, le dogme biblique

fixiste de la création divine est rappelé dans la figure 1.14.

Fig. 1.14

Ce dogme, qui a imprégné pendant de nombreux siècles la réflexion sur

l’histoire de la nature, sera évoqué dans plusieurs chapitres. La séparation entre les

discours scientifiques et religieux s'est nettement accentuée avec la propagation de la

pensée darwinienne.

Si la présence de Bactéries sur Terre est admise dès 3 500 Ma, certains

scientifiques pensent que ces microorganismes sont le fruit d’une évolution qui

repousserait leur apparition de 200 ou 300 Ma. En admettant le postulat d’une

évolution de la vie qui procède du plus simple au plus complexe, on peut penser, en

effet, que les premières Cyanobactéries photosynthétiques, vieilles de 3 700 Ma, sont

issues d’une longue évolution pendant laquelle la photosynthèse anaérobie ou

aérobie s’est mise en place : la photosynthèse est un phénomène complexe qu’il est

difficile d’imaginer apparaissant directement. La vie serait donc apparue aux alentours


de 4 000 Ma, c’est-à-dire très tôt dans l’histoire de la Terre, qui vit une période

mouvementée, et si rapidement même que le scénario d’une origine de la vie

purement terrestre est remis en question (ibid).

Selon la théorie exogène, les composés organiques simples ne se sont pas

formés sur Terre, mais dans l'espace : la Terre aurait été ensemencée par des

météorites provenant soit du système solaire, comme la majorité d'entre eux, soit d'un

autre système.

Tout commence en 1864, en France, dans le village français d'Orgueil, près de

Montauban en France, où tombe une grosse météorite de la taille d’un ballon de

football qui livre ses secrets à mesure que les techniques d'analyse se perfectionnent.

En 1963, selon les études de chimistes comme Ian KAPLAN, elle contient de

nombreux acides aminés. Soit les acides aminés se sont formés sur la météorite, soit

il y a eu contamination par des microorganismes terrestres. Après de nouvelles

analyses, la météorite contient autant d'acides de forme D que de forme L (D/L =1).

On sait que les cellules ne fabriquent que des formes L ; dans le cas d'une

contamination due aux cellules terriennes, les acides aminés L n'auraient pas pu

donner spontanément naissance à des formes D (voir la section 2.1.1 : « La

racémisation ») dans l'intervalle de temps qui sépare la chute de la météorite et sa

découverte. Les acides aminés d'Orgueil sont donc d'origine abiotique et par

conséquent extraterrestre.

On s'est interrogé sur l'origine de ces acides aminés. En 1970, les astronomes

détectent des molécules organiques dans le nuage interstellaire d'Orion, puis dans

plusieurs autres. Plus d'une centaine ont été identifiées, dont la plus simple : le

formaldéhyde (H-CHO) qui est, avec l'acide cyanhydrique (HCN), à l'origine de

plusieurs chaînes de biosynthèse. Mais on trouve aussi des molécules prébiotiques

plus complexes telles que des hydrocarbures, des alcools dont le méthanol et

l’éthanol, des glycoaldéhydes à l’origine possible du glucose et du ribose, des

quinones à la base des pigments végétaux, des acides aminés. L’énergie nécessaire

à cette chimie interstellaire provient des U-V. Une concentration en deutérium, isotope

de l'hydrogène, 500 à 10 000 fois supérieure à la moyenne terrestre est un cachet

authentifiant l'origine interstellaire des molécules. C'est à partir des nuages

interstellaires que naissent les étoiles ; notre système solaire aurait acquis quelques-

unes de ces molécules à sa naissance et la contamination terrestre aurait été opérée

par des comètes et des météorites. À leur passage à proximité du soleil ou de

l’atmosphère terrestre, les comètes fondent partiellement et ensemencent l’espace de

diverses molécules carbonées qu’elles transportent. Les météorites comme celle


d’Orgueil apportent un nombre considérable de molécules prébiotiques. Ainsi, tombée

en 1969, la météorite de Murchison (Australie) a livré jusqu’à maintenant 500

molécules organiques. Les micrométéorites participent également à cet apport ; leur

fusion est, en effet, souvent partielle, car elle dépend non seulement des matériaux

qui les composent, mais aussi de leur masse et de leur vitesse d’entrée dans

l’atmosphère. On estime aujourd’hui à 130 t/an la masse de carbone apportée par les

micrométéorites et à 10 000 109 t. la masse de carbone apportée pendant 300 Ma il y

a 4 000 Ma (ibid). L'étude quantitative des retombées météoritiques montre que le

phénomène est possible : il tombe environ 100 t de météorites de plus de 100 g par

an et 10 000 à 15 000 t de micrométéorites dont la taille est comprise entre 5 et 100

micromètres, estimation sans doute faible par rapport au bombardement beaucoup

plus intense au début du Précambrien, ainsi que le suggèrent les datations de

cratères météoritiques lunaires. Avec une atmosphère ténue, la pulvérisation des

météorites à leur entrée dans l'atmosphère n'était pas aussi complète

qu'actuellement, et la contamination était certainement plus facile et plus fréquente.

De surcroît, d'après Michel MAURETTE, l'analyse des micrométéorites signale souvent

une teneur en carbone supérieure à celle d'Orgueil. La contamination d'origine

extraterrestre est donc une hypothèse à conserver.

Actuellement, les astronomes considèrent que l’isolement des planètes du

système solaire entre elles n’a jamais été complet : à la faveur d’impacts

météoritiques, des fragments de planètes ont été expulsés dans l’espace et ont pu se

déposer sur d’autres. Les biologistes pensent même que, si des bactéries sont

apparues sur l’une de nos planètes, elles ont été transportées sur les autres. Lorsque

leur exposition au milieu spatial n’est pas directe, les Bactéries peuvent résister à leur

transport.

Alors que le nombre des arguments scientifiques en faveur d’un transfert de

molécules prébiotiques voire de Bactéries d’un monde à l’autre augmente

régulièrement, la théorie exogène qui semblait relever de la science-fiction s’avère de

plus en plus plausible (ibid).

L'histoire de la vie ne correspond pas à un paysage idyllique dans lequel les

formes se seraient diversifiées, tout en augmentant leur degré de complexité. Elle est,

au contraire, fort mouvementée, comme en témoignent les archives paléontologiques,

qui gardent la trace de nombreuses périodes d'explosions démographiques

spécifiques suivies d'extinctions brutales. La section suivante, « Les aléas de la vie »,

retrace quelques-uns de ces épisodes et tente d’y apporter une explication.


Bibliographie de la section 1.2

Livres

BRACK A. et RAULIN F. , L'Évolution chimique et les origines de la vie, Paris, Masson, 1991.

LOCQUIN M. (Ouvrage coordonné par), Aux origines de la vie, Paris, Fayard, 1987.

MAUREL M.-C. , Les Origines de la vie, Paris, Syros, 1994.La Naissance de la vie - de l’évolution prébiotique à l’évolution

biologique, Paris, Diderot, 1997.

Articles

BRACK A. , « Oparin », « Origine de la vie », Dictionnaire du darwinisme et de l'évolution, Paris, PUF, 1996.

DANCHIN A. , « L'origine de la vie », La Recherche, n° 201, juillet-août 1988.

DICKERSON R. , « L'évolution chimique et l'origine de la vie », Pour La Science, n° spécial : L'évolution, Paris, Belin, 1980.

HORGAN J. , « L'apparition de la vie », Pour La Science, n° 162, avril 1991.

LAMBS L. , « Origine de la vie », La Recherche, n° 270, novembre 1994.

ORGEL L. , « L'origine de la vie sur Terre », Pour La Science, n° 206, décembre 1994.

RAYNAL R. : « Les origines de la vie », APBG, revue de l’Association des Professeurs de Biologie et Géologie, n° 2, 2004.

ROBERT F. , « Les premières molécules organiques », La Recherche, n° 220, avril 1990.

SCHOPF J. W. , « L'évolution des premières cellules », Pour La Science, n° spécial : L'évolution, Paris, Belin, 1980.

SILVERA D. , « Quand les enzymes ne sont pas des protéines », La Recherche, n° 220, avril 1990.


1.2.1 - La théorie endogène · les liaisons qui unissent les nucléotides entre eux. - Les...

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