L'origine de la vie, Cent ans d'histoire: De Oparin à nos jours

1996/02/01 Irazabal, Nagore Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Historia

XIX. L'origine de la vie dominicale était expliquée par la "génération spontanée" ou création spontanée. Chercheurs français Lamarck XVIII. Quand, au XXe siècle, il a exposé la première théorie évolutionnaire, il a présenté le concept d'évolution. Selon sa théorie, l'environnement peut modifier l'apparence et l'héritage des êtres vivants.

Cette théorie était basée sur quatre prémisses: La première est la présence dans la nature de différents niveaux naturels; la seconde est la tendance interne de tous les êtres vivants au changement; la troisième l'héritage des caractéristiques obtenues et la quatrième la création spontanée ou «génération spontanée».

En 1859, il a publié dans son livre écrit par Darwin sa théorie de l'évolution. Darwin, à bien des égards assez lamarckien, a nié la capacité de changer l'environnement sur les êtres vivants. Pour expliquer l'évolution des espèces, il a été attribué à une capacité ou une caractéristique interne des êtres, même s'ils ne savent rien sur la génétique à l'époque, et l'environnement devrait maintenir ou non cette caractéristique. Sa théorie reposait donc sur deux prémisses: l'évolution des espèces et la sélection de la nature.

Au cours de l'histoire, Haeckel a considéré les structures cristallines comme une transition entre les êtres vivants et la matière inorganique. Il divisa les êtres vivants en trois groupes, les Royaumes de Plantes, Animaux et Monera. Il a noté que le premier être vivant devait être du royaume de Monera et plus autotrophique, c'est-à-dire le fixateur du dioxyde de carbone atmosphérique.

Dans la littérature scientifique du début de ce siècle, il existe d'autres idées qui expliquent l'origine de la vie, comme celle de l'origine extraterrestre de la vie ou de la Panspermia (Arrehnius, 1908), l'idée qui explique l'origine de la vie dans des sources thermales à haute température (Harvey, 1924), l'hypothèse d'une enzyme de base créée au hasard dans les océans initiaux (1928).

Nous ne pouvons pas oublier, cependant, la théorie du rôle des acides organiques extraterrestres à l'origine de la vie (Chamberlin et Chamberlin, 1918). En 1926, Muller décrit le gène lui-même comme sa première vie, avec l'autocatalyse (reproduction), l'hétérocatalyse (métabolisme) et la capacité de mutation (évolution). Malgré l'abondance de ces théories, la plupart étaient incomplètes, car les caractéristiques connues des systèmes biologiques s'opposaient ou avaient un grand point de vue spéculatif, ce qui rendait impossible.

On sait que lorsque Oparin écrivit pour la première fois sur l'origine de la vie, la discussion du problème était détournée de la simple spéculation. Comme il l'a souligné lui-même, il semblait alors impossible de résoudre par des méthodes de recherche objectives et scientifiques. Oparin n'a pas fait un simple expérimental pour expliquer l'origine de la vie, mais il a élaboré sa théorie en recueillant les résultats et les observations de nombreuses matières et en essayant d'appliquer les principes évolutifs de Darwin à la matière inorganique.

Oparin a proposé que l'origine de la vie a eu lieu sur terre, un fait qui a été très tôt dans l'histoire de la terre. Au début, des composés simples ont été formés par différents processus, qui ont ensuite réagi en formant des polymères. Ils ont également organisé des structures plus complexes qui ont conduit à la vie. Cette idée est assez nouvelle, puisque Oparin l'a mentionnée pour la première fois en 1924 et plus tard en 1938, avec la collaboration de Haldane (1929), Urey (1952) et Bernal (1952). Ils sont souvent appelés hypothèses de Oparin-Haldane ou hypothèse hétérotrophique.

Plus tard, Urey, s'appuyant sur les idées de Oparin et prenant les composants de l'atmosphère originale de l'hypothèse de Haldan, proposa que l'utilisation du méthane (CH4), de l'ammonium (NH3), de la vapeur d'eau (H20) et de l'hydrogène moléculaire (H2) permette d'obtenir une formation chimique de composés organiques. Dans un an, en 1953, Miller, récemment diplômé, a mené une expérience classique aujourd'hui. Après avoir appliqué les décharges électriques aux précomposés comme source d'énergie, il a obtenu des acides aminés et des nucléotides.

À Oparin, il est né à Uglich en 1894. Il est diplômé en 1917 de l'Université de Moscou après des études d'histoire naturelle, de biochimie et de physiologie végétale. Instruit avec les idées de Haeckel, il accepta la division des êtres vivants en trois royaumes (plantes, animaux et protistes), tandis que le cristal considérait que c'était une transition entre la vie et la non-vie, défendant la continuité évolutionnaire de la vie et la non-vie. Il croyait aussi à l'idée évolutive et à la sélection naturelle de Darwin, car à cette époque le darwinisme était très répandu en Russie.

Oparin était un physiologiste très bon et a éliminé l'idée que le premier animé était photosynthétique, puisque la photosynthèse est un processus très compliqué (dans lequel il faut des enzymes, chlorophylle et mécanismes de fixation du dioxyde de carbone), qui ne peut se produire que par suite de l'évolution. Pour Oparin, il était impossible de concilier la sophistication de la photosynthèse avec les idées d'évolution progressive de Darwin pour indiquer que la vie est née du métabolisme autotrophique.

Selon lui, le premier mode de vie ou progenot devait être anaérobie fermenteur. Dans le milieu réducteur original il y avait très peu ou pas de O2 libre et les composés générés dans le temps précédant l'apparition de la vie abonderaient. Sur la base de ces prémisses, il a proposé que l'évolution suive les étapes suivantes:

À partir des composés inorganiques simples générés avant l'apparition de la vie conformément à l'origine de la Terre, des composés plus complexes ont été formés que, organisés en structures sous forme de gouttes formées par des gels colloïdaux (appelés coacervados), constituaient la première forme de vie anaérobie hétérotrophique. Il a expliqué l'origine progressive de la vie, mais pas du tout son origine lente. Oparin a passé les instructions de Darwin du domaine biologique à la chimie évolutive complétant sa théorie.

Compte tenu de son travail, avec Oparin nous pouvons conclure que, d'une part, il a démontré que l'origine de la vie est un sujet qui peut être étudié, ce n'est pas un sujet qui doit rester dans une perspective purement spéculative. D'autre part, l'origine de la vie doit être étudiée du point de vue de plusieurs matières. Et enfin, il a supprimé l'idée réductionniste de ce que l'origine de la vie doit apparaître dans une seule molécule.

102 ans se sont écoulés depuis sa naissance à Opari et la théorie la plus répandue et orthodoxe qui explique l'origine de la vie actuelle explique la formation abiotique des composés organiques dans le bouillon primitif, à température mesophile et en milieu réducteur.

Compte tenu de ces prémisses, l'idée que le métabolisme du premier vivant soit anaérobie fermenteur est une idée de grande cohérence. D'autre part, en ce qui concerne l'information génétique, il semble que la première molécule d'information pourrait être l'ARN, indépendamment de l'information génétique, peut être répliquée et prouvée son activité catalytique, c.-à-d., est capable d'effectuer quelques réactions biochimiques. Ceci est appelé le monde d'ARN.

Depuis l'époque de Oparin il semble que les idées n'ont pas tellement changé, bien que ces dernières années certaines hypothèses ont transformé la validité du schéma de Oparin. De nombreux scientifiques, basés sur ces théories, ont fait beaucoup à Ian, y compris les scientifiques les plus orthodoxes.

Woese, en 1982 et en utilisant l'ARN ribosomique, très conservé dans toutes les espèces, a montré l'existence de trois groupes principaux ou zones (eucariotes, eubactéries et archéobactéries), formant l'arbre phylogénétique qui les relie. Localiser le domaine des archéobactéries et les caractériser a été très important au niveau scientifique. Les êtres vivants les plus anciens qui apparaissent dans cet arbre, aujourd'hui classique, sont les eubactérie et archéobactéries, toutes hypertherophies, c'est-à-dire vivant à des températures très élevées et chimiolitho-autotrophées.

Que signifie cela ? Que l'idée que l'origine de la vie soit un thermomètre n'est rien de stupide. Cela rejette l'origine mesophile de la vie et ainsi la théorie orthodoxe qui s'est formée dans son environnement. Si la température de la terre d'origine est élevée, l'idée de bouillon primitif est impossible, car l'eau serait sous forme de vapeur et non à l'état liquide. Parallèlement à cela, beaucoup de composés qui peuvent être formées ouvertement seraient très instables à ces températures

Quant à la formation d'acides nucléiques (ARN et ADN), il existe différentes théories qui proposent la polymérisation des acides nucléiques sur des cristaux ou des minéraux, qui en prenant le rôle des moules n'ont pas besoin d'eau pour réaliser des réactions de polymérisation. Pour les nouvelles questions, il faudra donc inventer de nouvelles réponses. Le renversement d'une théorie obligera à aborder des théories alternatives.

En 1988 un chercheur allemand a mentionné les nouvelles idées originales, cohérentes, de la vie. M. Wachtershauser a mentionné l'importance que pourrait avoir le pyrite (FeS2) dans une terre chaude originale. Cela signifiait un métabolisme chimio-trophique, à savoir un métabolisme qui peut utiliser le composé inorganique comme source d'énergie et de carbone. Il existe actuellement des minéraux tels que les bactéries et les archéobactéries qui, étant à l'intérieur de la pyrite, l'utilisent comme source d'énergie.

La chimiolitrophie anaérobie est donnée uniquement en archéobactéries. Par conséquent, selon cet auteur, le premier mode de vie qui peut être produit dans le sol chaud anaérobie original est la chimiolithotrophie anaérobie, et de voir les êtres vivants qui existent aujourd'hui, le royaume des archéobactéries serait le groupe le plus lié à cette première forme de vie. Cette idée exclut jusqu'à présent les idées de la théorie classique en détournant les voies de recherche du problème. En plus de cette théorie, il y en a d'autres qui essaient d'expliquer l'origine des nouvelles théories vivantes et qui, le cas échéant, devraient être prises en compte.

La recherche sur l'origine de la vie a toujours été un sujet passionnant dans le monde scientifique. Comment la vie a surgi, dans quelles conditions, quel type de forme de vie était la première et comment elle a évolué, s'il est possible qu'ailleurs dans l'univers nous ayons le même mode de vie que nous connaissons ou tout autre type de vie, si les conditions de la terre originale se répètent, le type de vie que nous connaissons aujourd'hui serait recréé? Ces questions et beaucoup d'autres n'ont pas encore été répondues et pour cela, les scientifiques ont la responsabilité de répondre à ces questions en analysant objectivement le travail, les soupçons ou les données, en acceptant les erreurs avec humilité et en éliminant la subjectivité, qui est la seule manière d'avancer la science.