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  • Une simulation de la création des éléments permettant l’apparition de la vie

    Posté le 9 septembre 2014

    Miller-Reaction_prebiotique_illustration

    Comment la vie apparait-elle ? Personne ne le sait. Mais une simulation destinée à la recherche des origines de la vie nous permet d’avancer dans cette quête.

    En 1953 le biochimiste Stanley Miller a conduit une expérience célèbre, démontrant la possibilité d’une formation spontanée des molécules de la vie à partir de molécules simples. Après avoir soumis une « soupe primordiale » à une décharge électrique, il a observé la formation de molécules plus complexes et notamment de glycine, un acide aminé.

    Des scientifiques ont depuis exploré d’autres sources d’énergie potentiellement capables d’initier ces réactions, telles l’irradiation ultra-violette, les sources hydrothermales, l’impact de météorites etc. Mais le problème est que ces expériences, menées dans des conditions difficilement contrôlables, produisent de nombreuses molécules, ce qui rend difficile leur interprétation

    Pour la première fois, 2 physiciens ont pu étudier l’effet que produisait un champ électrique intense sur un mélange de molécules simples grâce à des simulations.

    Ces physiciens travaillent respectivement à l’Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie et à l’lnstituto per i Processi Chimico-Fisici/CNR.

    Pour observer la formation de nouvelles molécules, les physiciens ont déterminé pas à pas le mouvement de chacun des atomes composant leur “soupe primordiale” , au total une quarantaine de molécules “simples” : eau, méthane, ammoniac, hydrogène, azote et monoxyde de carbone.

    Ils ont pu montrer que les réactions prébiotiques ne se manifestent qu’à partir d’intensités de champ de l’ordre de 50 MV/cm. Ces conditions, extrêmes à l’échelle macroscopique, sont pourtant très courantes au niveau microscopique, notamment à la surface des minéraux.

    Leurs simulations indiquent que le champ électrique induit la formation spontanée de molécules organiques simples, tel l’acide formique, l’acide cyanhydrique et la formamide et que, contrairement aux hypothèses émises jusque-là pour expliquer les expériences de Miller, ce dernier composé est la véritable «plaque tournante» de ces phénomènes.

    Puis, pour déterminer la suite de l’évolution dans un temps raisonnable, ils ont “concentré” leur soupe en mettant en place un nouveau mélange composé d’eau, d’ammoniac, de monoxyde de carbone, d’acide formique et de formamide, contenant 8 molécules de chaque espèce.

    Au même seuil de champ électrique, 50 MV/cm, ils ont alors observé la formation de proto-acides aminés (hydroxyglycine, dehydroglycine), qui se stabilisent ensuite en glycine, l’acide aminé le plus simple et le composant de base le plus élémentaire pour la formation des protéines.

    Ce travail, publié dans la revue PNAS, montre le potentiel des simulations numériques en chimie quantique pour comprendre les mécanismes à l’oeuvre dans la formation des molécules prébiotiques et la détermination quantitative de leurs conditions de formation.

    Source : CNRS


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