1/13 eee`origine de la Vie et le rôle du hasard. Erreurs

1/13
eee’origine
de lasur
Viel’origine
et le rôle
Idées actuelles
de du
hasard.
la vie et le rôle du hasard.
Erreurs
antérieures
Erreurs
antérieureset idées
actuelles.
par Serge Nahon.
par Serge Nahon .
Résumé :
D’où vient la vie ?
Certainement pas du hasard.
La vie est née de l’évolution de la
matière inerte et de ses lois. Ces
lois sont celles de la physique et de
la chimie. C’est à cause d’elles que
certaines molécules, en présence
d’eau, se “ mettent en boule ”. Ces
“ gouttes ” possèdent un espace
intérieur séparé par une membrane
de l’espace extérieur. Ce qui
correspond à la caractéristique
fondamentale de la cellule d’un
organisme vivant.
A l’intérieur de ces “ gouttes ” se
trouve une “soupe” où des
réactions
chimiques
auront
nécessairement lieu. Certaines
gouttes “ réussiront ” c’est à dire
que leurs réactions chimiques
internes ne les feront pas éclater
(c’est la “ sélection naturelle
moléculaire ”) et aboutiront aux
molécules complexes d’un être
vivant. Mieux, ces “ gouttes ”
finiront
par
posséder
les
caractéristiques d’un être vivant.
En effet, elles assureront leur
propre
conservation,
leurs
échanges
avec
l'extérieur
(nourriture, énergie) et leur
reproduction (par l ‘ARN, antérieur
à l’ADN). Et tout cela de façon
déterministe,
comme
une
conséquence logique des lois de la
physique et de la chimie, sans
intervention du hasard !
On aura noté, au passage, l’importance
de la forme “ en boule ” , dans la genèse
de la vie.
1- Bref historique :
Il est toujours intéressant de se demander
pourquoi on s’est trompé !
Comment des scientifiques de haut
niveau ont-ils pu proposer des
raisonnements et donc des réponses qui
se sont avérées fausses par la suite ? Ils
connaissaient
pourtant
les
lois
nécessaires à la compréhension des
phénomènes en jeu !
Quelles erreurs de raisonnement ou de
méthodologie ont-ils commises ?
L’exemple qui est traité ici est celui du
rôle éventuel du hasard dans la genèse de
la vie .
Toute l’antiquité a cru à la génération
spontanée (voir livre de Jean Rostand).
Puis on a cru que la vie, issue de la
matière inerte, était impossible. Le
dogme d’alors était : la vie ne peut venir
que de la vie, plus exactement de germes.
Cette conception s’est en partie renforcée
à la suite des travaux de Pasteur, qui,
après des expériences restées célèbres,
montra que la génération spontanée
n’existe pas.
Aujourd’hui au contraire, l’apparition de
la vie issue de la matière inerte, est
considérée par les scientifiques non
seulement comme très probable mais
comme une conséquence possible -mais
non nécessaire- des lois de la physique et
de la chimie .
Comment est-on passé de la conception
“ vie improbable ” à la conception
opposée “ vie très probable ” ?
Pour la conception “ vie improbable ”,
Fred Hoyle et l’un de ses collaborateurs
ont pu, par un calcul simple exposé en
annexe, montrer que le hasard ne pouvait
2/13
pas avoir généré la vie à partir de la
matière “ inerte ”.
Pourtant, aujourd’hui, on est
pratiquement certain que la matière
“ inerte ” a bien généré la vie !
Où est l’erreur ? Pourquoi a-t-on
changé radicalement d’avis ?
Mais d’abord, qu’est ce que la vie ?
Rappelons pour commencer la
position du grand physiologiste
Claude Bernard. Pour lui, la
biologie doit être une science
expérimentale et “ la méthode qui
consiste à définir et à tout déduire
d’une définition peut convenir aux
sciences de l’esprit mais elle est
contraire à l’esprit même des
sciences expérimentales ” ; en
conséquence il suffit que l’on
s’entende sur le mot “ vie ” pour
l’employer, “ il est illusoire et
chimérique, contraire à l’esprit
même de la science d’en chercher
une définition absolue ”. Selon lui
un “ objet ” sera considéré comme
“ vivant ” s’il est désigné comme
tel par le sens commun.
Une définition plus récente et
surtout plus “ opératoire ” est
présentée dans l’article publié sur le
Net (1998) par L. Excoffier (voir
bibliographie) :
“ Curieusement, la plupart des
dictionnaires de biologie ne
fournissent pas de définition de la
vie au sens biologique. Voilà une
définition de la vie telle qu’on la
connaît aujourd’hui :
Un état organique caractérisé par
la capacité de reproduction, de
métabolisme et de réactions aux
stimulus. ”
2- Le hasard peut-il donner naissance
à la vie ?
De façon plus précise : les molécules
complexes qui ont constitué le premier être
vivant peuvent-elles avoir été conçues
uniquement par hasard ?
De quelles molécules s’agit-il ? Y a-t-il un
type de molécules nécessaires aux êtres
vivants ?
Oui , les protéines .
“ Par leur structure et leurs fonctions, les
protéines sont les constituants universels
et fondamentaux des êtres vivants. Elles
forment la trame des os, les substances
contractiles des muscles, véhiculent
l’oxygène
dans
le
sang
(par
l’hémoglobine qui est une protéine),
assurent la perméabilité de la peau …
Quand elles se trouvent sous la forme
d’enzymes, elles catalysent (c’est à dire
favorisent et accélèrent) les réactions
indispensables
du métabolisme (le
métabolisme est la totalité des réactions
chimiques qui ont lieu dans la cellule) ”
(Encyclopédie EDMA).
La question devient maintenant :
est-ce qu’une protéine peut
construite uniquement par hasard ?
Ou encore : d’où vient la protéine ?
Comment est-elle fabriquée ?
3- Les protéines :
molécules
fondamentales
êtres vivants
être
des
D’où viennent les protéines ?
De la synthèse protéique .
Nous n’entrerons pas dans les détails. Il
suffit de savoir que c’est l’ADN qui est
la source de la genèse d’une protéine.
Concrètement, le chemin de l'ADN vers
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la protéine passe par les
chromosomes puis par les gènes.
Le point important aujourd’hui
admis est que l’information va du
gène à la protéine, qui est le produit
final.
(L’annexe 1 donne quelques
informations supplémentaires).
La question du hasard comme étant
à l'origine de la vie peut maintenant
être traitée.
4- Comment calculer l’effet du
hasard sur la genèse de la
vie.
L’idée de base est simple.
On sait que lorsqu’un événement se
produit rarement, il est assez
naturel de penser que si on attend
“ assez ” longtemps, il finira par se
produire.
C’est cette idée qui est à la base du
calcul de Hoyle.
(L’influence
du
temps
sur
l’apparition d’un événement a
priori peu probable est en réalité
délicate à traiter. Le lecteur
intéressé se reportera à l’annexe 3).
La question de l’intervention du
hasard dans la genèse de la vie peut
maintenant être précisée de la façon
suivante :
On met en présence diverses
molécules : celles supposées exister
dans les temps lointains du début
des ères géologiques.
On attend “ assez ” longtemps et, à
cause du changement des conditions
ambiantes, du climat, de la présence
de la foudre, etc.. des associations
de
molécules,
des
réactions
chimiques vont se produire au
hasard des rencontres.
Question :
Dans ces conditions, obtiendra-t-on la
séquence de protéines qui correspond à
une cellule vivante ? On obtiendrait ainsi,
et par hasard, la première manifestation
de la vie .
(C'est la même question que celle du
singe placé devant une machine à écrire
et dont on se demande si, avec le temps,
il ne finira pas par taper, par hasard, un
roman comme les "Misérables" de Victor
Hugo ! )
Réponse :
La réponse est non .
Robert Shapiro -professeur de chimie à
l’Université de New-York et spécialisé
dans des recherches sur l’ADN- a écrit
un livre célèbre intitulé “ L’Origine de la
vie : Le sceptique et le Gourou ” publié
en France en 1988 où il présente diverses
hypothèses pouvant expliquer l’origine
de la vie. Il donne en particulier un calcul
assez simple, dû à Fred Hoyle, montrant
de façon claire que la vie ne peut pas
naître du hasard.
Le calcul, présenté en annexe 2 avec
quelques
variantes
mineures,
est
largement inspiré de celui de Hoyle
présenté par Shapiro.
Les hypothèses à la base du calcul sont
les suivantes :
1. la vie c’est la reproduction.
2. la vie est issue de réactions
chimiques.
3. il suffit d’obtenir un être unicellulaire
-auto reproductible- pour pouvoir dire
que l’on a créé de la vie .
4. Cet être étant très petit, les réactions
chimiques qui lui ont donné naissance
ont pu se produire dans un espace très
petit, par exemple un petit cube de 1
4/13
micron de coté (1 micron est
égal à 1/1000 de millimètre et
c’est l’ordre de grandeur de
petites cellules) .
5. Si on a des milliards de petits
cubes, on aura des milliards de
réactions chimiques qui vont se
produire tout à fait par hasard à
cause du changement des
conditions
ambiantes :
des
éclairs de foudre par exemple
peuvent
apporter
l’énergie
nécessaire au déclenchement de
certaines réactions chimiques .
6. Le milieu réactif sera l’eau. On
suppose donc que tous ces petits
cubes sont dans l’eau.
7. Si on attend assez longtemps,
par exemple des milliards
d’années, on peut penser qu’il
finira par se produire par hasard,
une
chaîne
de
réactions
chimiques qui conduiront à un
être vivant élémentaire. Ce
dernier serait alors à l’origine de
la vie sur Terre.
Comme on l’a écrit ci dessus, le
calcul complet est présenté en
annexe 2. Voici son résultat.
L’idée de base était que si on
laissait au hasard “ assez de temps ”
on finirait peut-être par avoir au
moins UNE réaction chimique qui
déclencherait la formation d’une
enzyme, premier maillon d’un être
vivant primitif. (l’enzyme est une
forme de protéine)
Mais le calcul montre que cela est
strictement impossible !
On s'aperçoit qu'avec des ordres de
grandeur raisonnables on n'arrive
pas à avoir un nombre assez grand
de réactions chimiques pour
permettre au hasard de tirer la bonne
séquence de 200 acides aminés
constitutive d'une enzyme “ moyenne ”.
En réalité ce calcul est encore optimiste.
En effet si l'objectif est que le hasard
“ fabrique ” une bactérie il faut savoir
qu'une bactérie c'est environ 2000
enzymes ! Mais il y a pire, en ce sens
qu’on a supposé l’existence préalable des
20 acides aminés de base …or ces acides
sont eux mêmes des molécules assez
complexes…
En conclusion le moins qu'on puisse dire
c'est que la vie n'est certainement pas née
du hasard. Inutile de dire que les
créationnistes (C'est Dieu qui a créé la
vie ) ont vite adopté cet argument...mais,
pour un scientifique, Dieu n'est pas une
explication. C'est pourquoi nous ne
retiendrons pas, ici, cette affirmation.
Mais alors si ce n'est pas le hasard, c'est
quoi ?
Critique du calcul précédent :
En résumé, avec les hypothèses faites, le
calcul précédent montre que le hasard ne
peut donner naissance à la vie.
Mais est-ce que cette réponse est
“ stable ”, “ robuste ” ?
Comme dans tout calcul, il faut évaluer
l’influence des hypothèses sur la réponse
obtenue. D’où la question :
Si on avait changé certaines hypothèses,
la réponse aurait-elle changé elle aussi ?
La réponse est OUI et c’est bien ce qui
s’est produit .
L’erreur dans le calcul de Hoyle est qu’il
n’a pas tenu compte des lois de la
physique et de la chimie…or les
molécules ne “ s’accrochent ” pas au
hasard….
La clé de la réponse actuelle réside dans
le fait que des molécules enfermées dans
un petit espace et dans certaines
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conditions, ont une forte probabilité
de réagir les unes sur les autres. Or
les conditions nécessaires à
l’apparition de la vie (planète située
à une “ bonne ” distance d’un
“ soleil ”, masse assez importante
pour retenir une atmosphère…etc..)
“ ne sont pas exceptionnelles et
peuvent être réunies dans de
nombreuses régions de l’univers ”
(livre cité réf 3).
5- Les idées actuelles sur
l'origine de la vie.
Les éléments de réponses présentés
ci dessous sont extraits d’un bon
livre de vulgarisation scientifique
intitulé “ La plus belle histoire du
monde – Les secrets de nos
origines ” (Editions du Seuil –Avril
1996) dont les auteurs, bien connus
du Grand Public
sont Hubert
Reeves, Joël de Rosnay et Yves
Coppens, interrogés par Dominique
Simonnet (rédacteur en chef adjoint
à l’Express).
Je vais me risquer à en résumer les
grands traits, aussi je demande au
lecteur de s’attacher non à la
précision des détails mais plutôt au
cheminement général des idées.
La naissance de la matière
Ce livre trace depuis le Big Bang
l’évolution de notre Univers .
Comme on le sait, parler de
“ l’avant Big Bang ” n’a pas de
sens physique, ce qui ne veut pas
dire qu’il n’y avait rien ;
simplement, aujourd’hui, on ne sait
pas répondre à cette question ; on
peut seulement dire que les notions
d’espace et de temps prennent sens
quelques instants (de l’ordre de quelques
milliardièmes de secondes) après
l’explosion initiale.
Toute l’épopée présentée dans le livre
cité ne sera pas reprise il suffit de savoir
que deux idées fondamentales sont à la
base des idées actuelles en ce qui
concerne l'origine de la vie sur la Terre :
1/ la matière inerte a évoluée depuis les
temps les plus anciens et s’est
complexifiée
jusqu’à
donner
des
molécules organiques , c’est à dire celles
des organismes vivants.
2/ Les
forces fondamentales de la
physique existaient au tout début du Big
Bang mais n’ont pu jouer leur rôle qu’à
partir d’un certain stade de l’évolution de
la matière.
De la matière inerte aux premières
“ gouttes ” de vie.
Et maintenant parcourons le chemin tel
qu’il est aujourd’hui imaginé (et en partie
validé) qui a pu permettre l'arrivée des
organismes vivants.
Au tout début, juste après le Big Bang, il
y a des particules élémentaires :
électrons, photons, quarks...etc…
Au bout d’une minute le premier noyau
atomique se constitue. C’est la force
nucléaire qui intervient en groupant, au
hasard, les quarks trois par trois et forme
les premiers noyaux atomiques : ce sont
ceux de l’hydrogène et de l’hélium (le
groupement de quark deux par deux n’est
pas stable).
Puis le temps passe, beaucoup de temps,
plusieurs millions d’années. Pendant ce
temps, l’expansion de l’univers se
poursuit et l’univers se refroidit jusqu’à
3000 degrés environ,
la force
électromagnétique peut alors intervenir
et mettre les électrons autour des
6/13
noyaux : ce sont les premiers
atomes qui se forment.
L’univers est alors rempli de
matière dispersée qui va être
regroupée en “ grumeaux ” sous
l’action de la force de gravité : ce
sont les premières galaxies. Le
système solaire apparaît. Les étoiles
apparaissent. L’univers continue
son expansion et se refroidit.
Pas les étoiles qui au contraire
subissent
un
échauffement
considérable. Elles deviennent des
creusets pour l’élaboration de la
matière (elles “ rejouent ” un mini
Big Bang). Cet échauffement est dû
à l’effondrement de l’étoile sous
son propre poids, c’est la force de
gravité qui intervient ici. La
température étant très élevée
(plusieurs millions de degrés) la
force nucléaire intervient de
nouveau et provoque la formation
de l’hélium. Ces réactions dégagent
beaucoup de lumière…
Surtout ces réactions nucléaires
vont provoquer des combinaisons
importantes pour la suite : trois
hélium s’associent pour former le
carbone et quatre hélium associés
donneront l’hydrogène.
Deux molécules fondamentales des
organismes
vivants
viennent
d’apparaître :
le
carbone
et
l’hydrogène.
Le cœur de l’étoile s’affaisse sur
lui même, la température atteint
cette fois le milliard de degrés ce
qui engendre des atomes plus
lourds, ceux des métaux (fer, cuivre,
zinc…) et cela jusqu’à l’uranium.
Mais l’étoile finit par éclater (c’est
une super nova) et les atomes
fabriqués sont éjectés dans l’espace.
Ces atomes éjectés dans l’espace vont
ensuite se regrouper pour former des
molécules de plus en plus lourdes :
l’oxygène et l’hydrogène vont donner
l’eau, l’azote et l’hydrogène, l’ammoniac
...etc…
A ce moment il n’y a que des boules de
feu et des gaz dans l’univers.
En se refroidissant, certains atomes :
silicium, oxygène, fer, vont s’associer et
donner les premiers silicates, les
premières matières solides. Ce sont de
minuscules grains mais l’attraction
universelle (la gravité), va regrouper tout
cela …
Les premières planètes -chaudesapparaissent. La Terre en a gardé un
“ souvenir ” avec son noyau encore
chaud …
Le gaz carbonique se dissout dans les
océans et se dépose sous forme de
carbonates.
A cette époque (-3 milliards d’années
environ), l’atmosphère terrestre initiale
contient du méthane, de l’ammoniac, de
l’hydrogène, de la vapeur d’eau et du gaz
carbonique.
Sous l’effet des éclairs et des ultraviolets
solaires ces gaz se combinent et donnent
les premiers acides aminés. (C’est la
fameuse expérience de Miller-Urey en
1952)
Ces molécules, les acides aminés et
d’autres (acides gras) qui sont dans
l’atmosphère, vont tomber en pluie sur la
Terre .
Le facteur déclenchant la suite des
évènements sera le couple “ pression
–température ”
La vie va apparaître, non pas dans les
océans comme on l’a longtemps cru
(c’était l’hypothèse de Hoyle) mais
ailleurs.
Il paraît ici utile et prudent de citer le
texte intégral de Joël de Rosnay extrait
7/13
du livre cité dessus. Donc la vie
n’est pas apparue dans les océans
mais …
“ très probablement dans des
lagunes ou des marécages, des
endroits secs et chauds le jour, froid
et humides la nuit, qui s’assèchent,
puis se réhydratent. Dans ces
milieux là il y a du quartz et de
l’argile dans lesquels les longues
chaînes de
molécules vont se
trouver piégées et vont s’associer
les unes aux autres. Des
expériences récentes qui ont permis
de
simuler
les
cycles
d’assèchement des mares, l’ont
confirmé : en présence d’argiles,
les fameuses “ bases ” s’assemblent
spontanément en petites chaînes
d’acides nucléiques, des formes
simplifiés de l’ADN, futur support
de l’information génétique.[…..]
L’argile agit sur ces molécules
comme un petit aimant. Ses ions
c’est à dire ses atomes qui ont
perdu des électrons ou qui en
possèdent en surplus attirent la
matière autour d’eux et l’incite à
réagir .
[….] Certaines molécules sont
hydrophiles, elles sont attirées par
l’eau ; d’autres sont hydrophobes,
elles en sont repoussées.
Les protéines qui se trouvent dans
les lagunes sont composées
d’acides aminés parmi lesquels
certains aiment l’eau, d’autres non.
Que
font-elles ?
Elles
se
pelotonnent ce qui les met en
contact avec l’eau à l’extérieur et à
l’écart de l’eau à l’intérieur .
- Elles se mettent en boule ?
En quelque sorte, elles se ferment
sur elle mêmes ” (fin de citation).
Le point très important ici est qu’on a
atteint, pour la première fois dans
l’histoire, quelque chose qui a un dedans
et un dehors. “ Parfois, le cocktail
chimique interne fait éclater la
membrane, les molécules se dispersent.
Parfois il contribue au contraire à
renforcer sa membrane et assure donc la
survie du système...C’est ainsi que
s’amorce une sorte de sélection des
gouttes qui va durer pendant des millions
d’années. Il y a une lutte pour la vie
avant la vie.” (livre cité réf.3)
C’est une sorte de “ sélection naturelle
moléculaire ”. On aura noté le “ Parfois ”
qui pourrait ainsi justifier un rôle au
hasard. La réalité est différente : cette
sélection moléculaire est déterministe.
Des
expériences
de
laboratoire
confirment ce point de vue. Par exemple
celle de Spiegelman en 1970 (Voir L.
Excoffier). Dans cette expérience,
parfaitement répétable, on obtient
systématiquement un résultat a priori très
improbable
(une séquence d’ARN
d’environ 200 nucléotides), ce qui
montre bien que le hasard n’a aucun rôle.
L. Excoffier écrit :
“ La sélection ne procède pas par essai de
toutes les combinaisons possibles, au
hasard, pour en retenir les meilleures. Le
processus de sélection est plutôt analogue
à celui qui consiste à grimper une colline.
La forme optimale [de la molécule] est
obtenue par une série d’étapes où chaque
intermédiaire est meilleur que le
précédent. Par un tel processus, et en un
faible nombre d’étapes, on peut aboutir à
une structure complexe
fortement
optimisée ”. (Le lecteur intéressé se
reportera à l’article très technique , et
documenté, de L. Excoffier).
En bref, ces “ gouttes ” seraient en
quelque sorte les ancêtres des
cellules…et donc de l’Humanité !
8/13
Voilà donc le tableau dans les
années 1996-1998. On peut dire
que l’idée générale associant la
naissance de la vie à l’évolution de
la matière est toujours acceptée .
On aura cependant remarqué les
points suivants :
a/ le hasard ne joue pas un rôle
dans la genèse de la vie mais dans
celle de la matière ! En effet, juste
après le Big-Bang, “ C’est la force
nucléaire qui intervient en groupant
au hasard trois quarks… ” (livre
cité réf. 3)
b/ actuellement il est admis que
l’information va du gène à la
protéine. Dans la conception
présentée ci dessus c’est l’inverse
qui se serait produit au temps de la
terre primitive.
Certaines protéines -en se mettant
“ en boule ”- vont en quelque sorte
favoriser des réactions chimiques
particulières
qui,
plus
tard,
donneront des êtres vivants.
c/ l’importance du rôle de la forme
“ en boule ” pour le “ vivant ”
apparaît dés le début de son
histoire.
Avant de conclure ….
Il paraît nécessaire de préciser que
dans ce domaine de recherche l’origine de la vie- les idées et les
expériences évoluent constamment.
Ici, UNE théorie explicative de
l’origine de la vie sur Terre a été
présentée.
D’autres
théories
existent. En voici deux exemples :
1/ la vie sur Terre serait d’origine
extraterrestre (Mars ?) et 2/ la vie
sur Terre serait issue de mélanges
gazeux rejetés par des volcans du
fond des océans primitifs, appelés
“ fumeurs noirs ” (Revue Science et
Avenir Réf 7).
D’autres problèmes restent à résoudre
Par exemple “ quelles audacieuses
bestioles ont bien pu sortir de l’eau il y a
près de 500 millions d’années pour
s’aventurer sur la terre ferme et désolée ?
C’est l’une des questions que soulève la
découverte
d’empreintes
fossilisées
d’arthropodes au Canada dans une strate
de sable éolien qui daterait […..] de –500
à –420 millions d’années ” (Site Sciences
et avenir Réf 8 –Cécile Dumas).
Un autre problème est celui du passage
d’être simples, comme des bactéries, à
des êtres plus complexes, comme
l’homme. “ Il a bien fallu que le génome
change de taille et multiplie la quantité
d’informations qu’il contient. La
duplication de segments entiers de
génome est l’une des explications
avancées pour expliquer cette évolution ”
( Site Sciences et avenir Ref : 8 – Cécile
Dumas).
Cette explication a été en partie vérifiée
par des chercheurs de l’Inserm qui ont pu
constater que des parties du génome
appartenant à un genre de “ vers ”, appelé
“ amphioxius ” était bien dupliquées dans
certaines régions du génome humain)
Bref la recherche continue …
6- Conclusion générale :
L’idée essentielle relative à l’origine de
la vie sur Terre est la suivante :
La vie ne serait qu’une conséquence
logique de l’évolution de la matière
inerte qui devient de plus en plus
complexe à cause des lois de la physique
et de la chimie.
Il paraît peu probable que cette idée soit
remise en cause dans les années à venir.
9/13
Un des intérêts de cette conception
est qu’elle peut justifier une vie
extraterrestre…
Le rôle du hasard se limiterait à la
construction de la matière mais il
n’intervient pas dans la genèse de
la vie. (On peut même se demander
si la structure des quarks n’exclut
pas l’intervention du hasard…)
Il faut pourtant reconnaître que le
“ mystère ”
reste
entier
et
qu’aujourd’hui on ne sait pas créer
une vie artificielle. Créer des
molécules de la vie n’est pas créer
la vie. Par exemple les acides
aminés obtenus en laboratoire dans
des conditions simulant la terre
primitive sont en quantités égales
dextrogyres et lévogyres. Or tous
les acides aminés biologiques sont
lévogyres.
Il manque donc, quelque part, une
“ information ” pour “ organiser ”
la matière . Certains pensent que
cette information serait stockée
dans des “ champs biologiques ”
(Voir les travaux d’Emile Pinel ou
de Jacqueline Bousquet)…mais
l’origine de cette information reste
encore inconnue.
En bref on n’a pas encore trouvé le
“ secret ” de la vie ! …
7- Bibliographie :
1/-EDMA-Livre de poche
(Encyclopédie du Monde Actuel)
La Biologie Moléculaire-1977
2/L’origine de la vie .
Le sceptique et le gourou.
Robert Shapiro.
Editeur :Eshel -Paris-1988
3-La plus belle histoire du monde.
Le secret de nos origines.
H.Reeves-J.de Rosnay-Y.CoppensD.Simonnet.
Editeur : Seuil -Avril 1996
4- La vie, expérience inachevée.
Salvador E. Luria
Editeur : Armand Colin - 1975
5- Courrier International -n°258 du 12 au 18/10/95 Nombre de gènes par organe.
6- Origine de la vie par Laurent Excoffier.
Laboratoire de Génétique et Biométrie.
Département d’Anthropologie
Université de Genève.
iginevie.html
7-Revue Science et Avenir
Août 2001.
H.Reeves :Mes plus belles histoires.
8 http://permanent.sciencesetavenir.com
Les premiers pas terrestres repoussés de
40 millions d’années –
Cécile Dumas – 07/05/2002
Et
Le génome et son double
Cécile Dumas 07/05/2002
9 La genèse de la vie .
Histoire des idées sur la génération
spontanée .
Jean Rostand
Edit :Librairie Hachette 1943
10 Les certitudes du hasard
Collection : Que sais-je ? N° 3
Marcel Boll- 1951-P.73
10/13
11 Science dans la Lumière
J.Bousquet –St Michel Editions1992
12 Au cœur du Vivant
J.Bousquet –St Michel
Editions-1992
Voir aussi le site
http://www.arsitra.org
Annexe 1 :
Le chromosome :
Chaque cellule
son corps en
milliards) est
comprenant
chromosomes.
d'un être humain (et
comporte plusieurs
doté d'un
noyau
23
paires
de
Par simplification, nous dirons que le
chromosome est constitué d'ADN (en
réalité
certains
chromosomes
contiennent en outre des protéines).
Résumé
En résumé la cellule contient un noyau
qui contient des chromosomes.
Ces chromosomes sont constitués de
gènes, pas toujours d’un seul tenant .
Les gènes sont les substances qui
permettent la fabrication des protéines .
Pour cela le gène, qui est un brin d’ADN,
utilise un code qui est le code génétique.
(La façon dont ce code fonctionne ne
sera pas traitée ici )
Autrement dit l’information va du gène à
la protéine qui est le produit final.
Le
schéma
suivant
résume
ce
cheminement :
Noyau
1 gène =
ADN
enroulé
Un chromosome contient des milliers
et des milliers de gènes.
Protéine
ADN + code génétique
Cellule
1 chromosome = des gènes
Le gène
Les gènes sont les supports des
caractères héréditaires (couleur des
yeux, des cheveux ..etc..)
Nous avons environ 100 000 gènes.
Plus l’organe est complexe, plus il faut
de gènes pour le caractériser: 3295
pour le cerveau, 1195 pour les
testicules, 1195 pour le cœur ..etc…
Le gène est constitué de morceaux
d'ADN, car il n'est pas nécessairement
d’un seul tenant.
Le gène sert à la fabrication des
protéines .
gènes
Chimie des protéines :
Du point de vue chimique , les protéines
sont des polymères, c’est à dire des
substances composées de chaînes de petites
molécules
(appelées
monomères)
s’ordonnant et se raccordant spécifiquement.
Ces monomères sont des acides aminés,
(appelés aussi amino-acides). Ce sont de
petites molécules qui contiennent
rarement plus de 10 atomes de carbone.
Chaque acide aminé est lui même
constitué d'ADN et d'ARN .
On a ainsi le “ chemin ” :
ADN ---> acide aminé ---> protéine.
Une protéine “ moyenne ” contient
environ 200 acides aminés, ce chiffre
11/13
pouvant varier de 50 à 1000 selon
la protéine considérée.
Une protéine, molécule de base des
êtres vivants est donc une molécule
assez complexe.
Annexe 2
Les calculs de Shapiro et de
Hoyle.
(légèrement modifiés)
On va maintenant “ mettre des
chiffres ” sur les hypothèses
présentées dans le texte principal.
Pour commencer ce calcul il faut
avoir une idée du temps de
reproduction d'un être vivant
relativement
élémentaire,
par
exemple une bactérie. Dans les
conditions les plus favorables une
colonie
d’E.coli
(Exactement
Escherichia coli, bactérie très
banale de l'intestin humain) peut
doubler en 20 minutes. Pour
simplifier et augmenter nos chances
de succès nous admettrons qu’il
suffit d’une minute à une bactérie
pour produire une copie d’elle
même. En conséquence nous
admettrons qu’il faut une minute
pour créer une bactérie.
Autre question : combien de temps
a-t-il fallu pour créer la vie sur Terre ?
L'âge du système solaire est estimé à
moins 4,5 milliards d’années.
Les premières traces de vie, des
bactéries
identifiées
par
des
paléontologues remontent à environ 3
milliards d’années.
Compte tenu de ces deux éléments, on peut
estimer qu'il a fallu environ un milliard
d'années pour que la vie prenne naissance.
Il y a donc eu 1 milliardx365x24x60= 5,25
14
x10 minutes de disponibles pour créer la
vie. C’est à dire un grand nombre puisqu’il
s’agit de 5,25 multiplié par 1 suivi de 14
zéros ce qui correspond à 525 000 milliards
de minutes !
Nous allons maintenant calculer combien de
tentatives simultanées nous pouvons faire .
On est pratiquement sûr que la vie est
apparue d’abord dans l’eau en conséquence
le milieu réactif c’est
l’eau. Il faut
maintenant estimer de combien de “ petits
cubes ” d’eau peut-on disposer ?
L’eau, c’est évidemment les océans.
La terre a la forme d’un ellipsoïde dont les
rayons sont de 6356 km aux Pôles et 6378
km à l’Equateur. Pour simplifier on va
admettre une Terre sphérique dont le rayon
est de 6370 km.
Reste maintenant à estimer l’épaisseur des
océans. On peut estimer que l’épaisseur des
océans depuis l’origine a été au maximum
d’environ 10 km . On a donc une couronne
d’eau dont le volume est calculable par la
formule:
V= (4/3)x pi x (63803 - 63703 ) km3
petits cubes
TERRE primitive
6370 Km
10 Km
Océans
Comme nos petits cubes ont un volume
12/13
3
micron
, cela donne
36
5,11x10
cubes de disponibles
simultanément. Comme on dispose
14
de 5,25 x10 minutes cela donne
36
14
5,11x10
x 5,25 x10
=
50
26,8x10
réactions chimiques
possibles c’est à dire tentatives
pour en obtenir au moins UNE - par
hasard- susceptible de donner
naissance à un être vivant,
évidemment très élémentaire, par
exemple une bactérie .
de
1
Que faut -il pour réaliser une
bactérie ?
Fred Hoyle et son collègue N.C.
Wickramasinghe
ont
d’abord
soutenu la génération spontanée
puis ils on changé d’avis . Pourquoi
? Parce qu’ils ont fait un petit
calcul…
Plutôt que de considérer une
bactérie qui est déjà un être très
élaboré, ils n’ont pris en
considération que son ensemble
d’enzymes. Or une enzyme
“ banale ” est constituée d’environ
200 acides aminés.
On sait que la nature a isolé 20
acides aminés pour l’ensemble du
monde vivant. Dans l’enzyme il y
aura donc, nécessairement, des
répétitions.
Il faut maintenant chercher quelle
est la probabilité que par le seul
hasard la Nature fabrique cette
chaîne de 200 acides aminés.
Le problème est le suivant :
Supposez que vous ayez un très
grand nombre de “ blocs ” de 20
acides aminés .
Quand vous tirez, au hasard, un acide
aminé, le bloc correspondant est éliminé
“ du jeu ”.
Vous retirez alors un autre acide aminé,
évidemment dans un nouveau “ bloc ”,
qui sera lui aussi éliminé et ainsi de
suite…
Quelle chance avez vous d’obtenir - par
le seul hasard des tirages - la séquence de
200 acides aminés nécessaires pour
fabriquer l’enzyme en question ?
La première fois vous avez une chance
sur 20 de tirer le “ bon ” acide aminé, on
dit que la probabilité de tirer le “ bon ”
acide aminé est de 1/20 .
Au deuxième tirage vous avez toujours
une chance sur 20 de tirer le “ bon ”
acide aminé (c’est à dire le deuxième
dans la chaîne de l’enzyme ) ….mais le
problème c’est qu’il vous faut tirer le
“ bon ” acide aminé au premier tirage ET
le “ bon ” acide aminé au deuxième
tirage .
On montre en probabilité que dans ce cas
les probabilités se multiplient.
Autrement dit vous avez (1/20) x (1/20)
chances de tirer successivement les
DEUX “ bons ” acides aminés de la
chaîne de l’enzyme (qui sont donc les
deux premiers).Il en résulte que la
probabilité de tirer successivement les
deux “ bons ” acides aminés est de 1/400.
Comme l’enzyme a 200 acides aminés, la
probabilité de tirer successivement les
200 “ bons ” acides aminés est de : (1/20)
x (1/20 ) x (1/20) et cela 200 fois ce qui
s’écrit (1/20)200 = Z.
Comme Z est un nombre très petit
cela veut dire qu’il faudrait au moins
(1/Z) essais pour avoir – par hasard- au
moins UNE enzyme. Or (1/Z)= 20200 =
1,61 x 10260
Appelons “ A ” le nombre (1/Z) et “ B ”
le nombre de réactions chimiques
13/13
50
possibles :B= 26,8x10 .Il est clair
que “ B ” est très inférieur à “ A ” .
On s'aperçoit donc qu'avec des
ordres de grandeur raisonnables on
n'arrive pas à avoir un nombre
assez grand de réactions chimiques
pour permettre au hasard de tirer la
bonne séquence d'acides aminés
constitutive d'une enzyme. En
réalité ce calcul est encore
optimiste. En effet si l'objectif est
que le hasard "fabrique" une
bactérie il faut savoir qu'une
bactérie
c'est
environ
2000
enzymes! Mais il y a pire, en ce
sens qu’on a supposé l’existence
préalable des 20 acides aminés de
base ..or ces acides sont eux mêmes
des molécules assez complexes…
Annexe 3 :
A propos de l’influence du temps
sur l’apparition d’un événement
rarissime
Voici ce qu’écrivait Marcel Boll
(ref :Que sais-je ?)
“ Un
événement
presque
impossible finit, à la longue, par se
réaliser sûrement, et, pourtant, à
l’instant où il allait apparaître, on
aurait eu raison de le tenir pour
pratiquement impossible.
“ Quel hasard inouï ! On ne pouvait
s’y attendre ! ” dira alors un
témoin. “ Il était sûr que cela
finirait bien par arriver…. ”
objectera un autre. Tous les deux
ont raison : cela devait arriver,
mais on ne pouvait pas prédire
quand, et personne n’était capable
de prévoir que c’était justement
pour cette fois là. Si l’on veut bien
réfléchir, on comprendra qu’il n’y
a, dans tout cela, aucune contradiction. ”
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