Mise à jour le 06/12/00
        

La Vie


L'ADN



Définition de la vie

Des molécules à la cellule

Nous sommes tous vivants, et pourtant, il n'existe aucun consensus quant à la définition de la vie.
Chacun a une petite idée plus ou moins précise, mais aucune ne fait l'unanimité.

Si l'on se concentre sur l'aspect purement matériel, il semble que l'on puisse alors réduire cette définition à celle que la NASA utilise pour ses recherches en exobiologie :
"La vie est un système chimique auto-entretenu capable d'évolution darwinienne."

Mais peut-on réellement faire abstraction des aspects spirituels et religieux pour définir la vie ?
L'avenir nous le dira...

Le côté spirituel étant non quantifiable, il reste affaire de foi.
La recherche se concentre donc sur la compréhension des mécanismes chimiques et biologiques de la vie et sur son origine.


Les origines de la vie

Stromatolithes

La vie est apparue sur notre planète il y a près de 4 milliards d'années et cet évènement demeure une énigme.
C'est dans les stromatolithesvoir photo ci-dessus ), des concrétions d'algues bleues, qu'ont été retrouvées les plus anciennes traces de vie sur Terre, datant de 3,8 millards d'années.

C'est le russe Alexandre Oparine, chimiste et biologiste, qui propose en 1924 une théorie de l'origine de la vie à partir des composés chimiques de l'atmosphère terrestre primitive.

L'expérience de Miller Stanley Miller

En 1953, à Chicago, Stanley Miller met à l'épreuve cette théorie en plaçant dans un ballon de verre les éléments gazeux et liquides qui étaient supposés entrer dans la composition de l'atmosphère de la Terre primitive.
Il simule les orages par des décharges électriques.
Au bout d'une semaine, dans sa soupe primitive sont apparus plusieurs acides aminés, les molécules de base des protéines qui constituent la majorité des corps vivants de notre planète.

C'est à partir de ces briques élémentaires que sont construits les acides nucléiques, qui ont cette capacité essentielle de se reproduire et d'évoluer :

  • L'ADN, l'acide désoxyribonucléique, qui contient le patrimoine génétique de tout être vivant.

  • L'ARN, l'acide ribonucléique, qui recopie les instructions de l'ADN pour les faire exécuter au sein des cellules.

L'ADN et L'ARN

Les scientifiques se sont retrouvés confrontés à l'énigme de la poule et de l'oeuf, des protéines et de l'ARN.
En effet, ce dernier a besoin de protéines, elles-mêmes fabriquées en exécution du programme génétique exprimé par l'ARN. Deux hypothèses sont alors émises :

  • Les protéines seraient apparues en premier et c'est un "hasard miraculeux" qui aurait formé l'ARN.

  • L'ARN serait à la fois la poule et l'oeuf.
    Cette dernière hypothèse semble la plus probable mais soulève de nombreux autres problèmes car les molécules d'ARN sont très difficiles à produire en laboratoire contrairement aux protéines.

Face à ces deux théories dominantes apparaissent de temps à autre des alternatives, comme par exemple celles qui suivent :

  • En 1990, Julius Rebek et ses collègues du M.I.T. sont parvenus à synthétiser une molécule organique capable de se répliquer.
    L'ETAA, l'Ester de Triacide d'AminoAdésine est composé de deux éléments proches à la fois des protéines et des acides nucléiques.
    Mais cette molécule semble se répliquer trop parfaitement pour une quelconque évolution.

  • En juin 2 000, Doron Lancet de l'Institut des Sciences Weizmann a démontré que les lipides peuvent s'agglutiner, former de grandes structures et se diviser en gardant leur forme.
    L'information "génétique" ne repose pas sur la position des protéines par l'ADN mais sur les atomes qui semblent attirer ceux dont ils ont besoin et repousser les autres, inutiles.
    Le modèle mathématique, informatisé, montre des molécules de lipides qui s'agglutinent, croissent, se divisent, se répliquent et évoluent !

  • Günther Wächtershäuser, un avocat de Munich titulaire d'un doctorat de chimie organique, passionné par le problème de l'origine de la vie, a émis l'hypothèse de la pyrite, un sulfure de fer.
    Il pense que, plutôt qu'à la suite d'une auto-réplication moléculaire dans une solution, la vie serait apparue après un processus métabolique, une réaction chimique cyclique entretenue par une source d'énergie, à la surface d'un solide.
    La première cellule aurait été un grain de pyrite entouré d'une membrane organique.
    Des expériences effectuées à l'université de Regensburg, en Allemagne, semblent étayer son hypothèse.

  • Pour le chimiste de l'université de Glasgow, A. Cairns-Smith, le support physique ayant servi à l'apparition de la vie serait l'argile.

  • Pour le belge Christian de Duve, lauréat du prix Nobel en 1974 pour ses travaux sur la structure de la cellule, ce sont les thioesters ( composés de soufre ) de la soupe primitive qui sont à l'origine de l'ARN.


L'autre problème concomitant à ces mécanismes est celui du milieu d'origine de la vie qui dépend lui-même de l'époque où elle est apparue.
Il existe plusieurs hypothèses ( qui ne s'excluent pas forcément mutuellement d'ailleurs ):

  • Le milieu dans lequel la vie est apparue sur Terre a une influence directe sur ses mécanismes :

    •  
      L'expérience de Miller

      L'hypothèse dominante est celle de l'expérience de Miller, dans des eaux chaudes et peu profondes.
      La remise en cause de cette hypothèse vient du fait que "l'atmosphère primitive" utilisée par Miller est maintenant controversée, sans parler du bombardement météoritique important dont était victime notre planète et qui aurait rendu très difficile la survie des premières formes de vie.

       
    •  
      Les fumeurs noirs

      C'est pourquoi, la découverte à la fin des années 70 des "fumeurs noirs" dans les fonds abyssaux présentait une alternative intéressante.
      En effet, les sources hydrothermales auraient pu fournir tous les nutriments utiles aux premières formes de vie tout en les protégeant du milieu hostile qui régnait à la surface.
      Mais les fumeurs actuels s'obturent après seulement quelques dizaines d'années et leur température, qui peut monter jusqu'à 350°c, détruirait la plupart des molécules organiques complexes.

       

Au XIXe siècle, un chimiste suédois, Svante Arrhenius a émis une théorie hérétique, la "panspermie".
La Terre aurait été ensemencée par des micro-organismes errant dans l'espace.

  • Il faudra attendre juillet 1996 pour que la NASA étaye cette hypothèse en dévoilant au public qu'un fossile de bactérie aurait été découvert au sein d'une météorite d'origine martienne.
    Cette fameuse "ALH-84001", découverte en 1984 dans l'Antarctique, aurait quitté Mars il y a 16 millions d'années pour finalement être capturée par notre planète il y a environ 13 000 ans.
    La vie serait donc apparue très tôt, sur Mars, et le chaos régnant au début du système solaire aurait pu ensemencer la Terre.

    Bactérie martienne fossilisée

    Regardez le film de la bactérie fossile.

    Cette découverte, annoncée au moment où le congrès s'apprêtait à voter les crédits pour la recherche spatiale, a été contestée car on a retrouvé les mêmes structures sur des météorites lunaires et, si l'on peut admettre une vie naissante sur Mars, il semble plus difficile de l'admettre sur la Lune, même si l'eau existe aussi sur notre satellite.
    Cependant, depuis, on a retrouvé des indices encore plus probants dans deux autres météorites martiennes nommées Shergotty et Nakhla.

  • On a également retrouvé dans des météorites nommées chondrites carbonées des acides aminés, des hydrocarbures, des alcools et des lipides.
    On pense que les comètes seraient encore plus riches en molécules organiques que les météorites.

  • Les astronomes ont découvert des molécules organiques variées autour des étoiles et dans le vide interstellaire.

  • En janvier 2 000, Sun Kwok, astronome à l'université de Calgary, qui étudie les étoiles géantes rouges dans les nébuleuses proto-planétaires, a constaté, grâce au télescope spatial Hubble, que celles-ci synthétisent de grandes quantités de molécules organiques en quelques milliers d'années seulement.

En plus de tous ces nouveaux indices en faveur de la panspermie, il faut noter que l'on a trouvé en 1989 des acides aminés caractéristiques des météorites bordant une couche d'argile du crétacé. A suivre...


La grande diversité de la vie

La grande diversité de la vie

Partout où se porte notre regard nous découvrons la vie !

Là où l'on pensait la vie impossible, on découvre qu'elle existe :

  • Dans les zones volcaniques, au coeur des sources les plus chaudes de la planète, où la température dépasse les 100°c, dans les geysers, les soufrières, les mares acides et les flaques de boue, de nombreux micro-organismes s'épanouissent. La première de ces bactéries thermophiles, la thermus aquaticus, a été découverte en 1969 par Thomas Brock dans le parc national de Yellowstone.

  •  
    L'écosytème des abysses

    En 1979, lorsque le sous-marin "Alvin" plonge sur la dorsale du Pacifique oriental, à 2 600 mètres de profondeur, le monde découvre avec stupéfaction, l'existence d'un véritable écosystème autonome organisé autour des fumeurs noirs.
    Là où la pression hydrostatique est plus de 250 fois supérieure à celle de la surface et où la température de l'eau peut monter à 350°c, vivent non seulement une multitude de micro-organismes mais aussi des vers géants, des crustacés et même des poissons.

  •  
    Un microbe qui vit dans la glace

    En juillet 2 000, Edward J. Carpenter, un microbiologiste américain, révèle qu'il a découvert dans les glaces du pôle Sud des bactéries qui ne sont pas en hibernation mais qui croissent et se multiplient à des températures de -17°c !
    Cette bactérie, d'une espèce inconnue, est proche de la famille des Deinococcus.

     
  • C'est dans cette famille que l'on trouve les bactéries les plus résistantes, grâce notamment à leur capacité à réparer leur ARN de manière très efficace.
    En novembre 1999, aux Etats-Unis, au coeur d'une centrale nucléaire, on a découvert une bactérie rose, la Deinococcus radiodurans, capable de survivre dans un environnement radioactif de 1,5 million de rads de rayons gamma, soit 3 000 fois la dose mortelle pour un être humain.

  • On savait que le vent transportait dans les airs et dans les nuages un grand nombre de bactéries.
    Mais en août 2 000, Birgitt Sattler, biologiste à l'université d'Innsbrück, a découvert que des bactéries, encore inconnues, vivent et se multiplient dans les nuages.
    Les conséquences de cette découverte qui peut sembler anodine, sont sans doute très importantes et pourraient apporter des réponses intéressantes sur la formation de la pluie ainsi que sur la couche d'ozone et donc sur l'ensemble de la climatologie.

  • Lors d'une expérience, 10 % d'une colonie de Bacillus subtilis a survécu à un séjour de six ans dans l'espace.

  • Par ailleurs, on sait depuis Pasteur que des micro-organismes peuvent vivre sans oxygène.


La vie s'échelonne de sa forme la plus primitive, la bactérie, jusqu'à celle que nous supposons, faute de mieux, la plus évoluée, l'Homme.
Peut-être existe t-il une forme supérieure de vie... A suivre l'hypothèse GAÏA...

Quel est le plus grand être vivant connu ?...
Une Baleine ?...

Non, c'est un champignon, ou plus exactement, sa partie souterraine, le mycélium, qui couvre 880 hectares.
Découvert aux Etats-Unis en août 2 000, ce champignon de l'espèce Armillaria ostoyae est âgé d'au moins 2 400 ans et peut-être 3 fois plus.
Il détrône ainsi un autre armillaire de 600 hectares découvert en 1992.


Les énigmes à résoudre :

  • L'Origine de la vie.

  • Les Mécanismes du vivant.

  • L'Homochiralité, pourquoi tous les acides aminés constituant les protéines sont lévogyres et pourquoi tous les sucres de l'ADN sont dextogyres ?.

  • La vie existe-t-elle uniquement sur Terre ? ( voir l'exobiologie )

  • Peut-on créer la vie ex nihilo ?

  • Comment s'est effectué le passage de simples molécules à la vie ?

  • La vie serait-elle inhérente à la matière ?

  • etc...

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