Chimie prébiotique

La chimie prébiotique est une branche de la biochimie qui se propose d'étudier les conditions primitives de la vie sur Terre, et surtout la manière dont elle est apparue à partir de quelques molécules inertes.

Après de multiples réflexions et hypothèses, le biochimiste soviétique Alexandre Oparine est parvenu à créer de petites structures sphériques appelées coacervats à partir d'une émulsion contenant des protéines histones et de la gomme arabique, en 1922. Il s'agissait de sphérules colloïdales, de quelques microns de diamètre en suspension et liées entre elles. Les savons et les émulsions sont des substances de type colloïde.

Les coacervats d'Oparine ont la propriété d'être séparés du monde par une surface hydrophobe (Ils ont un intérieur et un extérieur) tout comme les cellules biologiques (mais dans le cas étudié, il ne s'agit pas de lipides). La similarité ne s'arrête pas là : en présence de catalyseurs, ces coacervats échangeaient des substances avec le monde extérieur, grossissaient et finissaient par se multiplier par scission.

C'est à partir de cette expérience que l'on imagina la synthèse possible d'un système vivant à partir de molécules organiques, d'eau et d'énergie provenant d'un rayonnement électromagnétique (Soleil, éclairs) : la "soupe prébiotique".

Reprenant ces travaux, l'anglais John Haldane proposa, en 1929, que ces systèmes "biologiques" ne pouvaient évoluer dans une atmosphère réductrice, en présence d'oxygène. En effet, la survie des molécules organiques (glucides, lipides, protéines ...) n'est possible qu'en l'absence de leur oxydation par l'oxygène.

En 1953, le chimiste américain Stanley Miller réalisa une série d'expériences dans le cadre de sa thèse de doctorat. Les expérience de Miller-Urey furent décisives dans la compréhension de la chimie prébiotique. En effet, à partir d'eau (H₂O), de méthane (CH₄), d'ammoniac (NH₃) et d'hydrogène (H₂), on a recueilli des acides aminés (dont 13 des 22 qui sont utilisés pour fabriquer des protéines dans les cellules des organismes), des sucres, des lipides, et quelques composants des acides nucléiques mais pas d'acides nucléiques entiers (ADN ou ARN). Des mélanges racémiques des énantiomères gauche lévogyre et droite dextrogyre se sont formés.

Les travaux révolutionnaires de Miller ont donné lieu à de très nombreuses publications, la composition de l'atmosphère terrestre primitive faisant débat.

Le scénario de la "soupe primitive" ayant des limites, les scientifiques commencèrent à repenser l'évolution de la vie prébiotique sans membrane, et imaginèrent des molécules organiques capable de croître sur une surface minérale.

Le prix Nobel de chimie Thomas Cech indiqua que l'ARN pouvait être la première molécule vivante du fait de ces propriétés catalytiques et auto-catalytiques (on pensait que seules les protéines-enzymes en étaient capables).

Les chimistes G.Cairns-Smith et G.Wächtershäuser, montrèrent que les argiles et les cristaux de pyrite permettent l'agglutination des molécules organiques facilement. Une surface est plus stable qu'un espace tridimensionnel comme l'eau, mais aussi plus réduit (deux dimensions). Dans un espace tridimensionnel, les molécules sont sujettes à des contraintes selon tous les axes. Ainsi, à la surface des cristaux le milieu devient très réactif et facilite l'agglomération des molécules organiques.

• Portail de la biologie
• Portail de la chimie
• Portail de la biochimie
• Portail de la biologie cellulaire et moléculaire