La théorie de l'évolution biochimique, ses avantages et ses inconvénients. Théorie de l'évolution biochimique Qui est l'auteur de la théorie moderne de l'évolution biochimique


Le plus répandu au 20e siècle. a reçu la théorie de l'évolution biochimique, proposée indépendamment l'un de l'autre par deux scientifiques exceptionnels : le chimiste russe A. I. Oparin (1894-1980) et le biologiste anglais John Haldane (1892-1964). Cette théorie repose sur l’hypothèse selon laquelle, dans les premiers stades du développement de la Terre, il y a eu une longue période pendant laquelle des composés organiques se sont formés de manière abiogénique. La source d'énergie pour ces processus était le rayonnement ultraviolet du Soleil, qui à cette époque n'était pas retenu par la couche d'ozone, car il n'y avait ni ozone ni oxygène dans l'atmosphère de l'ancienne Terre. Composés organiques synthétisés accumulés dans l'océan antique pendant des dizaines de millions d'années, formant ce que l'on appelle le « bouillon primaire », dans lequel la vie est probablement née sous la forme des premiers organismes primitifs - les probiontes.
Cette hypothèse a été acceptée par de nombreux scientifiques de différents pays et, sur cette base, en 1947, le chercheur anglais John Desmond Bernal (1901-1971) a formulé une théorie moderne de l'origine de la vie sur Terre, appelée théorie de la biopoïèse.
Bernal a identifié trois étapes principales de l'origine de la vie : 1) abiogénique
l'apparition de monomères organiques ; 2) formation de polymères biologiques ; 3) formation de structures membranaires et d'organismes primaires (probiontes). Examinons de plus près ce qui s'est passé à chacune de ces étapes.
Occurrence abiogénique de monomères organiques. Notre planète est née il y a environ 4,6 milliards d'années. La densification progressive de la planète s'est accompagnée de la libération d'une énorme quantité de chaleur, de composés radioactifs se désintégrant et d'un flux de rayonnement ultraviolet dur provenant du Soleil. Après 500 millions d’années, la Terre a commencé à se refroidir lentement. La formation de la croûte terrestre s'est accompagnée d'une activité volcanique active. Gaz accumulés dans l'atmosphère primaire - produits de réactions se produisant dans les entrailles de la Terre : dioxyde de carbone (CO2), monoxyde de carbone (CO), ammoniac (NH3), méthane (CH4), sulfure d'hydrogène (H2S) et bien d'autres. Ces gaz sont encore rejetés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques.



























L'eau, s'évaporant constamment de la surface de la Terre, s'est condensée dans les couches supérieures de l'atmosphère et est tombée à nouveau sous forme de pluie sur la surface chaude de la Terre. La baisse progressive de la température a entraîné des averses accompagnées d'orages continus qui ont frappé la Terre. Des réservoirs ont commencé à se former à la surface de la Terre. Les gaz atmosphériques et les substances qui ont été éliminées de la croûte terrestre se sont dissoutes dans l'eau chaude. Dans l'atmosphère, des substances organiques simples (formaldéhyde, glycérine, certains acides aminés, urée, acide lactique, etc.) se sont formées à partir de ses composants sous l'influence de décharges électriques fréquentes et fortes, d'un puissant rayonnement ultraviolet, d'une activité volcanique active, qui était accompagné d'émissions de composés radioactifs. Comme il n’y avait pas encore d’oxygène libre dans l’atmosphère, ces composés, entrant dans les eaux de l’océan primaire, ne s’oxydaient pas et pouvaient s’accumuler, devenant plus complexes dans leur structure et formant un « bouillon primaire » concentré. Cela a duré des dizaines

millions d'années (Fig. 49).
En 1953, le scientifique américain Stanley Miller a réalisé une expérience dans laquelle il a simulé les conditions qui existaient sur Terre il y a 4 milliards d'années (Fig. 50). Au lieu des décharges de foudre et des rayons ultraviolets, le scientifique a utilisé une décharge électrique à haute tension (60 000 volts) comme source d'énergie. La décharge de plusieurs jours correspondait en quantité d'énergie à une période de 50 millions d'années sur l'ancienne Terre. Après la fin de l'expérience, des composés organiques ont été découverts dans l'installation construite : de l'urée, de l'acide lactique et quelques acides aminés simples.

Riz. 50. Expérience de S. Miller simulant les conditions de l’atmosphère primaire de la Terre

L'essence de cette théorie est que l'évolution biologique - c'est-à-dire L'émergence, le développement et la complication de diverses formes d'organismes vivants ont été précédés par l'évolution chimique - une longue période de l'histoire de la Terre associée à l'émergence, à la complication et à l'amélioration de l'interaction entre les unités élémentaires, dont les « éléments constitutifs » sont tous les êtres vivants sont composés de molécules organiques.

Selon la plupart des scientifiques (principalement des astronomes et des géologues), la Terre s'est formée comme corps céleste il y a environ 5 milliards d'années par la condensation de particules d'un nuage de gaz et de poussière tournant autour du Soleil.
Durant cette période, la Terre était une boule chaude dont la température à la surface atteignait 4 000-8 000°C.
Progressivement, en raison du rayonnement d'énergie thermique vers l'espace, la Terre commence à se refroidir. Il y a environ 4 milliards d'années, la Terre s'est tellement refroidie qu'une croûte solide s'est formée à sa surface ; en même temps, des substances légères et gazeuses jaillissent de ses profondeurs, s'élevant vers le haut et formant l'atmosphère primaire. La composition de l’atmosphère primaire était très différente de celle moderne. Il n'y avait pas d'oxygène libre dans l'atmosphère de la Terre antique et sa composition comprenait de l'hydrogène (H 2), du méthane (CH 4), de l'ammoniac (NH 3), de la vapeur d'eau (H 2 O), de l'azote (N 2), du carbone monoxyde et dioxyde de carbone ( CO et C0 2).
L'absence d'oxygène libre dans l'atmosphère de la Terre primordiale est une condition préalable importante à l'émergence de la vie, car l'oxygène s'oxyde facilement et détruit ainsi les composés organiques. Par conséquent, en présence d’oxygène libre dans l’atmosphère, l’accumulation de quantités importantes de substances organiques sur la Terre antique aurait été impossible.
Lorsque la température de l’atmosphère primaire atteint 100°C, la synthèse d’éléments simples y commence. des molécules organiques telles que des acides aminés, des nucléotides, des acides gras, etc.sucres chauds, alcools polyhydriques, acides organiques, etc. L'énergie de synthèse est fournie par les décharges de foudre, l'activité volcanique, le rayonnement cosmique dur et, enfin, le rayonnement ultraviolet du Soleil, contre lequel la Terre n'est pas encore protégée par un bouclier d'ozone, et les scientifiques considèrent le rayonnement ultraviolet comme la principale source d'énergie pour la synthèse abiogénique (c'est-à-dire se déroulant sans la participation d'organismes vivants) de substances organiques.

Lorsque la température de l'atmosphère primaire est inférieure à 100°C, l'océan primaire se forme, la synthèse commence des molécules organiques simples, puisbiopolymères complexes. Les prototypes d'organismes vivants sont des gouttes de coacervat apparues dans l'océan primordial et formant un bouillon organique.Les gouttes de coacervat ont un semblant de métabolisme :

  • peut absorber sélectivement certaines substances de la solution et libérer leurs produits de désintégration dans l'environnement et se développer ;
  • lorsqu'elles atteignent une certaine taille, elles commencent à « se multiplier », en faisant bourgeonner de petites gouttelettes qui, à leur tour, peuvent croître et « bourgeonner » ;
  • en cours de mélange sous l'influence des vagues et du vent, ils peuvent se recouvrir d'une coque de lipides : une seule coque, rappelant les micelles de savon (avec une seule larme d'une goutte à la surface de l'eau, recouverte d'une couche lipidique ), soit une double coque, rappelant une membrane cellulaire (avec chute répétée d'une goutte recouverte d'une membrane lipidique monocouche, sur le film lipidique recouvrant la surface du réservoir).

Les processus d'émergence des gouttelettes de coacervat, leur croissance et leur « bourgeonnement », ainsi que leur « pansement » avec une membrane d'une bicouche lipidique sont facilement simulés en laboratoire.

Ainsi, les processus de synthèse abiogénique de molécules organiques étaient reproductiblesed dans des expériences sur modèles.

En 1828, l'éminent chimiste allemand F. Wöhler synthétisa une substance organique, l'urée, à partir d'une substance inorganique, le cyanate d'ammonium.

En 1953 un jeune chercheur américain, étudiant diplômé de l'Université de Chicago, Stanley Miller, a reproduit dans un flacon en verre avec des électrodes enfermées l'atmosphère primaire de la Terre, qui, selon les scientifiques de l'époque, était constituée d'hydrogène méthane CH 4, ammoniac NH 3 et vapeur d'eau H 2 0. S. Miller a fait passer des décharges électriques à travers ce mélange gazeux pendant une semaine, simulant des orages. À la fin de l'expérience, des acides α-aminés (glycine, alanine, asparagine, glutamine), des acides organiques (succinique, lactique, acétique, glycolique), de l'acide y-hydroxybutyrique et de l'urée ont été trouvés dans le ballon. En répétant l'expérience, S. Miller a pu obtenir des nucléotides individuels et de courtes chaînes polynucléotidiques de cinq à six unités.

J. Oro, en chauffant modérément un mélange d'hydrogène, de carbone, d'azote, de NH 3, H 2 O, a obtenu de l'adénine, et en faisant réagir une solution ammoniacale d'urée avec des composés issus de gaz sous l'influence de décharges électriques, il a obtenu de l'uracile.

L. Orgel (années 1980) a synthétisé des chaînes nucléotidiques longues de six unités monomères dans des expériences similaires.

S. Akabyuri a obtenu des polymères des protéines les plus simples.

La synthèse abiogénique de molécules organiques peut se produire sur Terre à l'heure actuelle (par exemple, lors d'une activité volcanique). Dans le même temps, dans les émissions volcaniques, on peut trouver non seulement de l'acide cyanhydrique HCN, qui est un précurseur d'acides aminés et de nucléotides, mais également des acides aminés individuels, des nucléotides et même des substances organiques aussi complexes que les porphyrines. La synthèse abiogénique de substances organiques est possible non seulement sur Terre, mais aussi dans l'espace. Les acides aminés les plus simples se trouvent dans les météorites et les comètes.

Théorie évolution moléculaire abiogénique de la vieà partir de substances inorganiques a été créé par le scientifique russe A.I. Oparin (1924) et le scientifique anglais J. Haldane (1929). Selon les naturalistes, la Terre est apparue il y a environ 4,5 à 7 milliards d'années. Au début, la Terre était un nuage de poussière dont la température oscillait entre 4 000 et 8 000°C. Peu à peu, au cours du processus de refroidissement, les éléments lourds ont commencé à se situer au centre de notre planète et les éléments plus légers à la périphérie.

On suppose que les organismes vivants les plus simples sur Terre sont apparus il y a 3,5 milliards d’années. La vie est d'abord le résultat chimique, et puis évolution biologique.

Les protobiontes ne constituent pas non plus une forme de vie complète. On suppose qu’ils ont progressivement acquis des composés similaires aux enzymes (coenzymes, enzymes elles-mêmes) et à l’ATP, par des moyens abiogéniques.

Emergence de la cellule (synthèse matricielle)

L'émergence de la synthèse matricielle résultant de l'adaptation mutuelle et de la fusion des fonctions des protéines et des acides nucléiques a joué un rôle majeur dans la transformation des protobiontes en cellules réelles.

Synthèse matricielle est la synthèse biologique de molécules protéiques basée sur les informations contenues dans les acides nucléiques.

Avec l’émergence du processus de synthèse matricielle, l’évolution chimique a cédé la place à l’évolution biologique. Le développement de la vie s'est désormais poursuivi à travers l'évolution biologique.

A.I. Oparin a été le premier à avancer l'idée d'étudier expérimentalement l'origine de la vie. En effet, S. Miller (1953) a créé un modèle expérimental des conditions primaires de la Terre. En influençant le méthane chauffé, l'ammoniac, l'hydrogène et la vapeur d'eau avec une décharge électrique, il a synthétisé des acides aminés tels que l'asparagine, la glycine, la glutamine (dans un tel système, les gaz imitent l'atmosphère, la décharge électrique imite la foudre ; Fig. 57).

D. Oro, en chauffant du cyanure d'hydrogène, de l'ammoniac et de l'eau, réalise la synthèse de l'adénine. Le ribose et le désoxyribose ont été synthétisés en exposant le méthane, l'ammoniac et l'eau à des rayonnements ionisants. Les résultats de ces expériences ont été confirmés par de nombreuses études. Au cours du processus d'évolution, les monomères se sont progressivement transformés en polymères biologiques (polypeptides, polynucléotides), ce qui a également été confirmé expérimentalement. Ainsi, dans les expériences de S. Fox, des protéinoïdes (substances semblables aux protéines) ont été synthétisés en chauffant un mélange d'acides aminés. Par la suite, des polymères de nucléotides ont été synthétisés expérimentalement.

Des composés similaires aux coacervats ont été synthétisés expérimentalement et étudiés de manière approfondie par A.I. Oparin et ses étudiants. Matériel du site

Cependant, on ne savait pas ce qui était arrivé en premier dans l’évolution biochimique de la vie : les protéines ou les acides nucléiques. Selon la théorie d'A.I. Oparin, les molécules protéiques sont apparues en premier. Les partisans de l’hypothèse génétique pensaient au contraire que les acides nucléiques étaient apparus en premier. Cette hypothèse a été avancée en 1929 par G. Miller. Des études en laboratoire ont prouvé la possibilité de réplication des acides nucléiques sans l'influence des enzymes. Selon les scientifiques, les ribosomes primaires étaient constitués uniquement d'ARN et la capacité de synthétiser des protéines aurait pu apparaître plus tard. Plus tard, de nouvelles données ont été obtenues confirmant cette hypothèse. La réplication de l'acide ribonucléique sans la participation d'enzymes, la transcription inverse, c'est-à-dire la possibilité d'une synthèse d'ADN basée sur l'ARN - tout cela témoigne de l'hypothèse génétique.

Evolution de la vie sur Terre

Le problème de l’origine de la vie sur Terre est l’un des plus grands problèmes des sciences naturelles. Ce problème a attiré l’attention de l’humanité depuis des temps immémoriaux. Cependant, à différentes époques et à différents stades de développement de la culture humaine, ce problème a été résolu de différentes manières. Les théories concernant l’origine de la Terre, et même de l’univers tout entier, sont variées et loin d’être fiables. Voici les principaux :

1. Créationnisme. Selon cette idée, la vie a été créée par un créateur (du mot latin créer – créer).

2. Hypothèse de l’état d’équilibre. La vie, comme l'Univers lui-même, n'a pas toujours existé et existera pour toujours, puisqu'elle n'a ni début ni fin.

3. L'hypothèse de la génération spontanée, selon laquelle la vie naît spontanément de la matière inanimée.

4. La théorie de la panspermie est l’idée selon laquelle la vie a été introduite sur Terre depuis l’extérieur, depuis l’espace. Il faut dire que cette théorie a toujours la cote auprès des scientifiques.

Toutes ces théories sont pour la plupart spéculatives et n’ont aucune preuve directe. Actuellement, il n’existe pas de consensus sur l’origine de la vie parmi les scientifiques. L’hypothèse la plus largement reconnue dans la science moderne est celle formulée par le scientifique soviétique Acad. A.I. Oparin et le scientifique anglais J. Haldane.

Théorie de l'évolution biochimique

(théorie biochimique de l'origine de la vie)

En 1923, le scientifique soviétique Oparin a exprimé l'opinion que l'atmosphère terrestre n'était pas la même qu'aujourd'hui. Sur la base de considérations théoriques, il a suggéré que la vie est née progressivement à partir de substances inorganiques au cours d'une longue évolution moléculaire.

1. On pense que la Terre et les autres planètes du système solaire se sont formées à partir d’un nuage de gaz et de poussière il y a environ 4,5 milliards d’années. Au début de son existence, la Terre avait une température très élevée. À mesure que la planète se refroidissait, les éléments lourds se déplaçaient vers le centre, tandis que les éléments plus légers restaient à la surface. Par exemple, les atomes de fer étaient concentrés au centre (selon les scientifiques, le noyau terrestre actuel est constitué de fer en fusion, chauffé à plusieurs milliers de degrés Celsius et est 2 fois plus petit que la Lune). Des atomes moins lourds de silicium et d'aluminium forment la croûte terrestre. Les plus légers sont restés dans les couches externes du nuage et ont formé l’atmosphère primaire de la Terre. Il était constitué de H2 libre et de ses composés : eau, méthane, ammoniac et HCN et était donc de nature réductrice (les composés hydrogènes entrent facilement dans des réactions chimiques, abandonnant de l'hydrogène et en même temps s'oxydant).

Les composants atmosphériques ont été exposés à diverses sources d’énergie :

· Dur, proche du rayonnement X à ondes courtes du Soleil


· Décharges de foudre

Température élevée dans les zones d'activité éclair et volcanique (c'est-à-dire lave chaude, sources chaudes, geysers)

· Ondes de choc provenant de météorites pénétrant dans l'atmosphère terrestre.

À la suite de ces impacts, les composants chimiquement simples de l’atmosphère ont interagi, se modifiant et devenant plus complexes. Des molécules de sucres, d'acides aminés, de bases azotées, d'acides organiques (acétique, formique, lactique) et d'autres composés organiques simples sont apparues.

L'absence d'oxygène dans l'atmosphère et un environnement réducteur étaient une condition nécessaire à l'émergence de molécules organiques par des moyens non biologiques. L'oxygène interagit avec les substances organiques et les détruit ou les prive de propriétés utiles aux systèmes prébiologiques. Par conséquent, si les molécules organiques de la Terre primitive entraient en contact avec l’oxygène, elles n’existeraient pas longtemps et n’auraient pas le temps de former des structures plus complexes.

En 1953, Stanley Miller, dans une série d’expériences, a simulé des conditions censées exister sur la Terre primitive. Les conditions atmosphériques ont été créées dans un flacon scellé (vapeur d'eau, ammoniac, méthane, acide cyanhydrique, dioxyde de carbone). Le contenu incolore du ballon a été exposé à des températures élevées et à des décharges électriques et a par conséquent acquis une teinte rouge en raison de la formation d'acides gras, d'urée, de sucres et d'acides aminés.

D'autres scientifiques ont mené des expériences similaires en utilisant différentes sources d'énergie. Dans toutes les expériences, en l’absence d’oxygène, il a été possible d’obtenir une large gamme de produits organiques différents. Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la possibilité de formation d’acides aminés – après tout, ce sont les éléments constitutifs des molécules protéiques. Plus tard, il s'est avéré que de nombreux composés simples faisant partie des polymères biologiques - protéines, acides nucléiques et polysaccharides - pouvaient être synthétisés de manière abiogénique.

La possibilité d'une synthèse abiogénique de composés organiques est prouvée par le fait qu'ils se trouvent également dans l'espace. Du cyanure d'hydrogène, du formaldéhyde, de l'acide formique, des alcools méthylique et éthylique et d'autres composés organiques simples ont été découverts dans l'espace. Certaines météorites contiennent des acides gras, des sucres et des acides aminés. Ces composés se forment aujourd’hui lorsque les produits gazeux des éruptions volcaniques et de la lave réagissent avec l’eau.

Tout cela indique que les composés organiques pourraient être apparus de manière purement chimique dans les conditions qui existaient sur Terre il y a environ 4 milliards d'années. Les conditions nécessaires pour cela sont :

· Caractère réducteur de l'atmosphère (manque d'O 2)

· Chaleur

Sources d'énergie (rayonnement UV du Soleil, foudre, etc.)

2. L'étape suivante était la formation de polymères à partir de monomères.

À mesure que la Terre se refroidissait, la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère se condensait et la pluie tombait à la surface de la Terre, formant de vastes étendues d'eau. La réaction de polymérisation des unités primaires ne se produit pas dans une solution aqueuse, car lorsque deux acides aminés ou deux nucléotides sont combinés, une molécule d'eau est séparée. La réaction dans l’eau ira dans la direction opposée. Le taux de dégradation (hydrolyse) des biopolymères sera supérieur au taux de leur synthèse. Il est clair que les biopolymères n’auraient pas pu apparaître d’eux-mêmes dans l’océan primordial.

Peut-être que la synthèse primaire des biopolymères s'est produite lorsque l'océan primaire a été gelé ou lorsque ses résidus secs ont été chauffés.

Le chercheur américain Sydney Fox, chauffant un mélange sec d'acides aminés à 130 ° C, a montré que dans ce cas, une réaction de polymérisation se produit (l'eau libérée s'évapore) et des protéinoïdes artificiels sont obtenus, similaires aux protéines avec jusqu'à 200 acides aminés ou plus dans la chaîne. . Dissous dans l’eau, ils possédaient les propriétés des protéines, fournissaient un milieu nutritif aux bactéries et catalysaient (accéléraient) même certaines réactions chimiques, comme de véritables enzymes.

Peut-être sont-ils apparus à l'ère prébiologique sur les pentes chaudes des volcans, puis les pluies les ont emportés dans l'océan primordial. Il existe également un point de vue selon lequel la synthèse des biopolymères a eu lieu directement dans l'atmosphère primaire et les composés résultants sont tombés dans l'océan primaire sous forme de particules de poussière.

C'est ainsi que sont nés les prototypes de protéines et d'acides nucléiques modernes. Parmi les polypeptides formés de manière aléatoire, il pourrait y avoir ceux qui avaient une activité catalytique et pourraient accélérer les processus de synthèse des polynucléotides.

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Présentation - Evolution biochimique

Texte de cette présentation

Théorie de l'abiogenèse (évolution biochimique). Modèle A. Oparin -J. Haldane. Expériences de S. Miller. Problèmes et contradictions de la théorie

En 1923, le biochimiste soviétique Alexei Oparin développa la théorie de l'évolution biochimique.

A. I. Oparin, biochimiste et académicien russe, a publié son premier livre sur ce problème de l'origine de la vie à travers l'évolution biochimique en 1924.
2 mars 1894 – 21 avril 1980

il y a des milliards d'années, lors de la formation de la planète, les premières substances organiques étaient des hydrocarbures, formés dans l'océan à partir de composés plus simples.
La base de cette théorie était l'idée :

A. Oparin considérait l'émergence de la vie comme un processus naturel unique, qui consistait en l'évolution chimique initiale qui s'est produite dans les conditions de la Terre primitive, qui s'est progressivement déplacée vers un niveau qualitativement nouveau - l'évolution biochimique.

L'essence de l'hypothèse :
L'origine de la vie sur Terre est un long processus évolutif de formation de matière vivante dans les profondeurs de la matière non vivante.
Cela s'est produit grâce à l'évolution chimique, à la suite de laquelle les substances organiques les plus simples se sont formées à partir de substances inorganiques sous l'influence de facteurs physico-chimiques puissants.

Oparin identifie trois étapes de transition de la matière inanimée à la matière vivante :
1) l'étape de synthèse des composés organiques initiaux à partir de substances inorganiques dans les conditions de l'atmosphère primaire de la Terre primitive ; 2) l'étape de formation de biopolymères, de lipides, d'hydrocarbures à partir de composés organiques accumulés dans les réservoirs primaires de la Terre ; 3) l'étape d'auto-organisation de composés organiques complexes, l'émergence sur leur base et l'amélioration évolutive des processus de métabolisme et de reproduction des structures organiques, aboutissant à la formation de la cellule la plus simple.

Première étape (il y a environ 4 milliards d'années)
À mesure que la planète se refroidissait, la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère se condensait et tombait en pluie sur la Terre, formant d’immenses étendues d’eau.
Comme la surface de la Terre restait chaude, l’eau s’évaporait puis, se refroidissant dans la haute atmosphère, retombait à la surface de la planète.
Ainsi, divers sels et composés organiques ont été dissous dans les eaux de l'océan primaire
Ces processus se sont poursuivis pendant plusieurs millions d'années

Seconde phase
Les conditions sur Terre s'adoucissent ; sous l'influence des décharges électriques, de l'énergie thermique et des rayons ultraviolets sur les mélanges chimiques de l'océan primaire, il est devenu possible de former des composés organiques complexes - des biopolymères et des nucléotides, qui se combinent progressivement et deviennent plus complexes.
Le résultat de l'évolution de substances organiques complexes fut l'apparition de coacervats, ou gouttes de coacervat.

Les coacervats sont des complexes de particules colloïdales dont la solution est divisée en deux couches :
couche riche en particules colloïdales
liquide presque exempt d'eux
Les coacervats se sont révélés capables d'absorber diverses substances organiques de l'environnement extérieur, ce qui a permis un métabolisme primaire avec l'environnement.

les gouttes de coacervat conservées avaient la capacité de subir un métabolisme primaire
Troisième étape
La sélection naturelle a commencé à agir
en conséquence, seule une petite partie des coacervats a été préservée
Ayant atteint une certaine taille, la goutte mère pouvait se diviser en gouttes filles, qui conservaient les caractéristiques de la structure parentale.

Plus tard, la théorie de l'évolution biochimique a été développée dans les travaux du scientifique anglais John Haldane.

J. Haldane, généticien et biochimiste anglais, a développé depuis 1929 des idées conformes aux idées d'A.I. Oparin.

La vie était le résultat de composés carbonés à longue évolution. Des substances similaires dans leur composition chimique aux protéines et autres composés organiques qui constituent la base des organismes vivants sont apparues à base d'hydrocarbures.
John Haldane a formulé une hypothèse

Par la suite, en absorbant les substances protéiques de l'environnement, la structure des coacervats est devenue plus complexe et ils sont devenus similaires aux cellules primitives, mais déjà vivantes, et les composés chimiques de leur composition interne leur ont permis de croître, de muter, de métaboliser et de se multiplier.
Le coacervat (du latin coacervātus - "rassemblé en tas") ou "bouillon primaire" est un complexe multimoléculaire, des gouttes ou des couches avec une concentration plus élevée de substance diluée que dans le reste de la solution de même composition chimique.

La théorie de l'évolution biochimique et de l'origine de la vie sur Terre, exprimée par Alexei Oparin, est reconnue par de nombreux scientifiques, mais en raison du grand nombre d'hypothèses et d'hypothèses, elle soulève certains doutes.

Postule que la vie sur Terre est née précisément de la matière inanimée, dans des conditions qui existaient sur la planète il y a des milliards d'années. Ces conditions comprenaient la présence de sources d'énergie, un certain régime de température, de l'eau et d'autres substances inorganiques - précurseurs de composés organiques. L’atmosphère était alors dépourvue d’oxygène (la source d’oxygène aujourd’hui est constituée par les plantes, mais il n’y en avait pas à l’époque).
"Hypothèse Oparin-Haldane"

Étapes du développement de la vie sur Terre selon l'hypothèse d'Oparin-Haldane
Période de temps Étapes de l'origine de la vie Événements survenant sur Terre
De 6,5 à 3,5 milliards d'années 1 Formation de l'atmosphère primaire contenant du méthane, de l'ammoniac, du dioxyde de carbone, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et de la vapeur d'eau
2 Refroidissement de la planète (en dessous de la température de +100 °C à sa surface) ; condensation de vapeur d'eau; formation de l'océan primaire ; dissolution des gaz et des minéraux dans son eau ; orages puissants Synthèse de composés organiques simples - acides aminés, sucres, bases azotées - sous l'action de puissantes décharges électriques (foudre) et du rayonnement ultraviolet
3 Formation des protéines les plus simples, des acides nucléiques, des polysaccharides, des graisses ; coacervat
De 3,5 à 3 milliards d'années 4 Formation de protobiontes capables de s'auto-reproduire et de réguler leur métabolisme grâce à l'émergence de membranes à perméabilité sélective et aux interactions d'acides nucléiques et de protéines
Il y a 3 milliards d'années 5 L'émergence d'organismes à structure cellulaire (procaryotes-bactéries primaires)

Des preuves très convaincantes de la possibilité de mettre en œuvre les 2e et 3e étapes du développement de la vie ont été obtenues grâce à de nombreuses expériences sur la synthèse artificielle de monomères biologiques.

Pour la première fois en 1953, S. Miller (USA) a créé une installation assez simple dans laquelle il a réussi à synthétiser un certain nombre d'acides aminés et d'autres composés organiques à partir d'un mélange de gaz et de vapeur d'eau sous l'influence d'une irradiation ultraviolette et de décharges électriques.

Une publication dans la revue Science décrit des données qui échappaient aux scientifiques il y a plus de 50 ans.
Un jeune employé de l'Université de Chicago, Stanley Miller, mène ses célèbres expériences sur la synthèse de molécules biologiques. 1953 //Archive du Département de Chimie de l'Université de Californie à San Diego

Puis le lauréat du prix Nobel Harold Urey, qui a reçu un prix prestigieux pour la découverte de l'eau lourde et s'est ensuite intéressé aux problèmes de la cosmochimie,
a inspiré à l'un de ses étudiants, Stanley Miller, la théorie d'une soupe abiotique préhistorique, à partir de laquelle, sous l'influence de facteurs externes, ont émergé les premières molécules organiques.
29 avril 189 - 5 janvier 1981 (87 ans)

Afin de recréer des réactions en laboratoire dans des conditions similaires à celles qui régnaient sur Terre il y a des milliards d'années, Miller a développé un dispositif chimique original.

L'appareil se compose d'un grand ballon de réaction contenant des vapeurs de méthane, d'ammoniac et d'hydrogène, dans lequel de la vapeur d'eau chaude est pompée par le bas. Au-dessus se trouvent des électrodes en tungstène qui génèrent une décharge d'étincelle. En simulant ainsi les conditions d’un orage à proximité d’un volcan côtier actif, Miller espérait obtenir des molécules biologiques par synthèse.
L'eau bouillante (1) crée un flux de vapeur qui est amplifié par la buse de l'aspirateur (en médaillon), une étincelle sautant entre deux électrodes (2) déclenche une série de transformations chimiques, le réfrigérateur (3) refroidit le flux de vapeur d'eau contenant produits de réaction qui se déposent dans un piège ( 4).// ​​​​Ned Shaw, Indiana University.

Dans son expérience, Miller a utilisé un mélange gazeux composé de :
ammoniac
méthane
hydrogène
vapeur d'eau
Selon l'hypothèse de Miller, c'est ce mélange qui prédominait dans l'atmosphère primaire de la Terre.

Comme ces gaz ne pouvaient pas réagir dans des conditions naturelles, Miller les a exposés à l'énergie électrique, simulant des décharges de foudre dont l'énergie était censée être obtenue dans la première atmosphère.
A une température de 100°C, le mélange a été bouilli pendant une semaine, systématiquement exposé à des décharges électriques.
Une analyse de chimiosynthèse réalisée en fin de semaine a montré que sur les vingt acides aminés qui constituent la base de toute protéine, seuls trois étaient formés.

Après la mort de Stephen Miller, en fouillant dans ses journaux et archives, proches et collègues ont découvert des notes liées aux œuvres des années 50, ainsi que plusieurs bouteilles signées.
Les signatures indiquaient que le contenu des flacons n’était rien d’autre que des produits de synthèse dans l’appareil de Miller, conservés par l’auteur sous une forme inviolable.

Les expériences de Stanley Miller, qui a tenté de reproduire l'origine de la vie sur Terre dans un tube à essai, ont été bien plus réussies que Miller lui-même ne le croyait. Les méthodes modernes ont permis de trouver non pas cinq, mais les 22 acides aminés dans des récipients chimiques scellés par des scientifiques il y a plusieurs décennies.

Au cours des 20 années suivantes, il a été créé :
L'atmosphère de l'expérience de Miller était fictive
L'atmosphère primitive de la Terre n'était pas composée de méthane et d'ammoniac, mais d'azote, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, et l'expérience de Miller n'était rien d'autre qu'un pur mensonge.
Dans les expériences, pour obtenir des acides aminés, ils ont pris de l'ammoniac prêt à l'emploi, et par lui-même, de manière abiogénique, il ne se forme qu'à haute pression et température à partir d'un mélange équilibré d'hydrogène et d'azote, en présence d'un catalyseur.

Miller a utilisé le mécanisme du « piège froid » dans l’expérience, c’est-à-dire que les acides aminés résultants ont été immédiatement isolés de l’environnement externe.
Sans ce mécanisme, les conditions atmosphériques détruiraient immédiatement ces molécules.

Miller, en utilisant la méthode du « piège froid », a lui-même écrasé sa propre affirmation sur la possibilité de la libre formation d'acides aminés dans l'atmosphère.
En conséquence, tous les efforts ont montré que même dans des conditions idéales de laboratoire, il est impossible de synthétiser des acides aminés sans un mécanisme de « piège froid » pour empêcher la dégradation des acides aminés déjà sous l'influence de leur propre environnement, il ne peut donc être question de leur apparition accidentelle dans la nature.

Problèmes scientifiques des expériences de Miller
Les acides aminés résultants se sont révélés « non vivants » : ils étaient dans le mauvais sens de rotation – l’effet de « chiralité ». À la suite de l’expérience, de nombreux acides aminés D ont été obtenus. Les acides D-aminés sont absents dans la structure d'un organisme vivant.

"problèmes de chiralité" À la suite de l'expérience, des acides aminés ont été obtenus avec des rotations (orientations) différentes de l'axe imaginaire, ce qui rend presque impossible leur combinaison en protéines (b-ok)

chiralité
Le terme « chiralité » vient du mot grec « chiros » – main.