THÉORIE DE LA SYNTHÈSE ABIOTIQUE: PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

La théorie de la synthèse abiotique est un postulat qui propose que la vie provienne de composés non vivants (abiotiques = non vivants). Cela suggère que la vie est née progressivement de la synthèse de molécules organiques. Parmi ces molécules organiques se distinguent les acides aminés, qui sont les précurseurs de structures plus complexes qui donnent naissance à des cellules vivantes.

Les chercheurs qui ont proposé cette théorie étaient le scientifique russe Alexander Oparin et le biochimiste britannique John Haldane. Chacun de ces scientifiques, enquêtant seul, est arrivé à la même hypothèse: que l'origine de la vie sur Terre provenait de composés organiques et minéraux (matière non vivante) qui existaient auparavant dans l'atmosphère primitive.

John Haldane, l'un des promoteurs de la théorie de la synthèse abiotique

En quoi consiste?

La théorie de la synthèse abiotique établit que l'origine de la vie sur Terre était due au mélange entre les composés inorganiques et organiques qui étaient dans l'atmosphère à ce moment-là, qui était chargé d'hydrogène, de méthane, de vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et l'ammoniac.

Théorie d'Oparin et Haldane

Oparin et Haldane pensaient que la Terre primitive avait une atmosphère réductrice; c'est-à-dire une atmosphère avec peu d'oxygène où les molécules présentes ont tendance à donner leurs électrons.

Par la suite, l'atmosphère changerait progressivement, donnant naissance à des molécules simples telles que l'hydrogène moléculaire (H2), le méthane (CH4), le dioxyde de carbone (CO2), l'ammoniac (NH3) et la vapeur d'eau (H2O). Dans ces conditions, ils ont suggéré que:

- Des molécules simples auraient pu réagir, en utilisant l'énergie des rayons du soleil, les décharges électriques des tempêtes, la chaleur du noyau terrestre, entre autres types d'énergie qui ont finalement affecté les réactions physico-chimiques.

- Cela a favorisé la formation de coacervats (systèmes de molécules dont la vie est née, selon Oparin) qui flottaient dans les océans.

- Dans ce "bouillon primitif", les conditions seraient adéquates pour que les éléments de base aient pu être combinés dans des réactions ultérieures.

- Des molécules (polymères) plus grosses et plus complexes telles que les protéines et les acides nucléiques se sont formées à partir de ces réactions, probablement favorisées par la présence d'eau dans les piscines près de l'océan.

- Ces polymères auraient pu être assemblés en unités ou structures susceptibles d'être maintenues et répliquées. Oparin pensait qu'il pouvait s'agir de "colonies" de protéines regroupées pour effectuer le métabolisme, et Haldane a suggéré que les macromolécules se sont enfermées dans des membranes pour former des structures semblables à des cellules.

Considérations sur la théorie

Les détails sur ce modèle ne sont probablement pas tout à fait corrects. Par exemple, les géologues pensent maintenant que l'atmosphère primitive ne rétrécissait pas et il n'est pas clair si les étangs au bord de l'océan sont un site probable pour la première apparition de la vie.

Cependant, l'idée de base «une formation graduelle et spontanée de groupes de molécules simples, puis la formation de structures plus complexes et enfin l'acquisition de la capacité à s'auto-répliquer» reste au cœur de la plupart des hypothèses sur les origines du la vie réelle.

Expériences soutenant la théorie de la synthèse abiotique

Expérience de Miller et Urey

En 1953, Stanley Miller et Harold Urey ont fait une expérience pour tester les idées d'Oparin et Haldane. Ils ont découvert que des molécules organiques pouvaient être produites spontanément dans des conditions réductrices similaires à celles de la Terre primitive décrites précédemment.

Miller et Urey ont construit un système fermé contenant une quantité d'eau chauffée et un mélange de gaz que l'on croyait abondants dans l'atmosphère de la Terre primitive: méthane (CH4), dioxyde de carbone (CO2) et ammoniac (NH3).

Pour simuler les éclairs qui auraient pu fournir l'énergie nécessaire aux réactions chimiques qui ont abouti à l'apparition de polymères plus complexes, Miller et Urey ont envoyé des décharges électriques à travers une électrode dans leur système expérimental.

Expérience de Miller et Urey

Après avoir mené l'expérience pendant une semaine, Miller et Urey ont découvert que divers types d'acides aminés, de sucres, de lipides et d'autres molécules organiques s'étaient formés.

De grandes molécules complexes - comme l'ADN et les protéines - manquaient. Cependant, l'expérience de Miller-Urey a montré qu'au moins certains des éléments constitutifs de ces molécules pouvaient se former spontanément à partir de composés simples.

L'expérience de Juan Oró

Poursuivant sa recherche des origines de la vie, le scientifique espagnol Juan Oró a utilisé ses connaissances biochimiques pour réaliser la synthèse, dans des conditions de laboratoire, d'autres molécules organiques importantes pour la vie.

Oró a reproduit les conditions de l'expérience de Miller et Urey, qui produit des dérivés de cyanure en grande quantité.

En utilisant ce produit (acide cyanhydrique), plus de l'ammoniaque et de l'eau, ce chercheur a pu synthétiser des molécules d'adénine, l'une des 4 bases azotées de l'ADN et l'un des composants de l'ATP, une molécule fondamentale pour fournir de l'énergie à la plupart des êtres vivants..

Lorsque cette découverte a été publiée en 1963, elle a eu non seulement un impact scientifique mais aussi populaire, car elle a démontré la possibilité de l'apparition spontanée de nucléotides sur la Terre primitive sans aucune influence extérieure.

Il a également réussi à synthétiser, recréant en laboratoire un environnement similaire à celui qui existait sur la Terre primitive, d'autres composés organiques, principalement des lipides faisant partie des membranes cellulaires, certaines protéines et enzymes actives importantes dans le métabolisme.

Expérience Sydney Fox

En 1972, Sydney Fox et ses collaborateurs ont mené une expérience qui leur a permis de générer des structures aux propriétés membranaires et osmotiques; c'est-à-dire semblables aux cellules vivantes, qu'ils appelaient microsphérules protéinoïdes.

En utilisant un mélange sec d'acides aminés, ils ont procédé à les chauffer à des températures modérées; ainsi ils ont réalisé la formation de polymères. Ces polymères, lorsqu'ils sont dissous dans une solution saline, forment de minuscules gouttelettes de la taille d'une cellule bactérienne capable de réaliser certaines réactions chimiques.

Ces microsphérules avaient une double enveloppe perméable, similaire aux membranes cellulaires actuelles, qui leur permettait de s'hydrater et de se déshydrater en fonction des changements de l'environnement dans lequel elles se trouvaient.

Toutes ces observations obtenues à partir de l'étude des microsphérules, ont montré une idée sur le type de processus qui auraient pu être à l'origine des premières cellules.

L'expérience d'Alfonso Herrera

D'autres chercheurs ont mené leurs propres expériences pour tenter de reproduire les structures moléculaires qui ont donné naissance aux premières cellules. Alfonso Herrera, un scientifique mexicain, a réussi à générer artificiellement des structures qu'il appelait sulfobios et colpoïdes.

Herrera a utilisé des mélanges de substances telles que le sulfocyanure d'ammonium, le thiosanate d'ammonium et le formaldéhyde, avec lesquels il a pu synthétiser de petites structures de poids moléculaire élevé. Ces structures riches en soufre étaient organisées de la même manière que les cellules vivantes, c'est pourquoi il les a appelées sulfobies.

De même, il a mélangé de l'huile d'olive et de l'essence avec de petites quantités d'hydroxyde de sodium pour générer d'autres types de microstructures qui étaient organisés de la même manière que les protozoaires; il a nommé ces microsphères colpoïdes.

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