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Les études sur l’origine de la vie ont pour objectif de comprendre sa nature en explorant ses premières manifestations et ses complexités.
Les premiers pas de la vie traite, dans un premier temps, de l’habitabilité de l’Univers et de la logique derrière la chimie prébiotique et ses modèles possibles et probables. L’ouvrage analyse ensuite le problème de la chiralité, le rôle des minéraux dans la biogenèse et les environnements biogéniquement fertiles ainsi que la délimitation de l’espace évolutif obtenue par les membranes. Il explore également l’évolution des codes, la structure de LUCA et ses protométabolismes, et la signification des biomorphes biologiques existants, illustrés par les viroïdes. Ces sujets sont strictement traités dans le contexte de l’évolution de l’information et de la complexité.
Cet ouvrage propose un aperçu large de ce domaine de recherche et un regard approfondi sur les opinions et les résultats obtenus par certains chercheurs actifs dans ce sujet philosophiquement fascinant.
1. L’émergence de conditions propices à la vie dans l’univers
2. Chiralité et les origines de la vie
3. Le rôle du formamide dans la chimie prébiotique
4. Un éloge de l’imperfection : émergence et évolution du métabolisme
5. Virus, viroïdes et les origines de la vie
6. Sur la validité de la théorie hétérotrophe de l’origine de la vie
7. Générer une vie sans biochimie en un tube à essai
8. L’hydrothermalisme, facteur d’évolution chimique des systèmes simples semblables à la vie sur la Terre hadéenne
9. Études de protométabolismes assistés par des minéraux
10. Une logique de l’évolution du code génétique en relation avec la stabilité de l’ARN et les structures protéiques
Ernesto di Mauro
Ernesto di Mauro est biologiste. Il a été professeur de biologie moléculaire à l’Université Sapienza de Rome où il a étudié les codes des interactions moléculaires complexes dans la topologie de l’ADN, l’ADN topoisomérase et l’ARN polymérase, ainsi que les possibilités de la génération autogène de la vie.
Chapitre 1
L’émergence de conditions propices à la vie dans l’univers (pages : 21-52)
Un aperçu de l'apparition des conditions nécessaires à la vie dans l'Univers est fourni. Les propriétés de vie sont utilisées pour déduire quels ingrédients et conditions sont requis pour l’habitabilité. L'assemblage d'ingrédients prébiotiques dans l'espace, la formation de planètes rocheuses et la recherche de mondes habitables sont décrits. Les environnements planétaires propices à l'abiogenèse et les perspectives de détection de biosphères éloignées sont résumés.
Chapitre 2
Chiralité et les origines de la vie (pages : 53-77)
Ce chapitre introduit le concept de chiralité, explique son importance en biologie, et donne des exemples détaillés de molécules et de structures chirales se trouvant dans la vie et dans l’Univers. L’asymétrie moléculaire de la vie et les théories actuelles visant à l’expliquer y sont discutées, et deux missions spatiales sont mises en avant dans ce contexte : Rosetta et ExoMars.
Chapitre 3
Le rôle du formamide dans la chimie prébiotique (pages : 79-104)
Plusieurs indices suggèrent que le formamide et certains de ses dérivés pourraient agir comme précurseurs prébiotiques pour la synthèse de nombreuses molécules organiques. Les réactions étudiées montrent une grande efficacité en présence de minéraux terrestres et extraterrestres et se produisent sous le contrôle de formes d'énergie largement répandues au niveau planétaire et spatial. L'action contemporaine de l'évolution moléculaire et de la chimomimèse, associée à la capacité de modéliser différents conditions géochimiques et géophysiques primitives, font de la chimie prébiotique du formamide un valable moyen d'enquête pour étudier l'origine de la vie.
Chapitre 4
Un éloge de l’imperfection : émergence et évolution du métabolisme (pages : 105-125)
La promiscuité des enzymes joue un rôle essentiel dans l'évolution du métabolisme. Les catalyseurs multifonctionnels ne résolvent pas seulement le problème de la régression infinie, mais contribuent également à l'adaptabilité et à l'innovation des systèmes biologiques. Les imperfections inhérentes à la vie, telles que la dégénérescence fonctionnelle intrinsèque, la plasticité structurelle et la stochasticité, remettent en question les idéaux d'ingénierie de la biologie synthétique.
Chapitre 5
Virus, viroïdes et les origines de la vie (pages : 127-143)
Qu’est-ce qui est apparu en premier ? Les acides nucléiques de type viral ou la vie cellulaire ? Le plus petit virus possède un génome de 859 paires de bases et deux gènes. Les viroïdes, brins infectieux d'ARN circulaire composés de 250 à 400 nucléotides seulement, sont encore plus petits. Ce chapitre explore la proposition selon laquelle les viroïdes pourraient avoir émergé en tant qu’entités libres bien avant que la vie cellulaire ne commence.
Chapitre 6
Sur la validité de la théorie hétérotrophe de l’origine de la vie (pages : 145-161)
En 1924, A. I. Oparin, un jeune biochimiste soviétique, proposa que les premiers organismes étaient des bactéries hétérotrophes anaérobies formées à partir de l'évolution de composés organiques synthétisés et accumulés au début de la Terre. Au milieu de profondes turbulences politiques et sociales, une vision multidisciplinaire a été développée pour étudier l'origine de la vie.
Chapitre 7
Générer une vie sans biochimie en un tube à essai (pages : 163-192)
Sur la base des progrès récents dans la chimie des polymères de carbone et dans la physique de l'auto-assemblage, ce chapitre traite de la synthèse aqueuse de protocellules strictement non biochimiques. À partir d'un mélange homogène de molécules non amphiphiles, il montre l'émergence de systèmes polymères entièrement fonctionnels qui imitent pleinement la existante et simple vie naturelle, y compris l'exclusion compétitive.
Chapitre 8
L’hydrothermalisme, facteur d’évolution chimique des systèmes simples semblables à la vie sur la Terre hadéenne (pages : 193-224)
L’hypothèse du monde à ARN est importante et, en même temps, elle devrait être compatible avec l’environnement terrestre primitif. Ce chapitre évalue l'hypothèse du monde à l'ARN du point de vue de l'hydrothermalisme. L’évolution chimique de l’ARN et des peptides a été analysée en profondeur à l’aide de réacteurs à flux hydrothermal. De ces études dérive la possibilité d’un monde à ARN sur la Terre Hadéenne.
Chapitre 9
Études de protométabolismes assistés par des minéraux (pages : 225-249)
Le métabolisme, une des caractéristiques définissant le vivant, consiste en un ensemble complexe de réactions chimiques imbriquées. Comment a-t-il pu émerger ? Ce chapitre explore la possibilité qu’une bonne partie des réactions du métabolisme ait débuté dans un monde minéral complexe, où les surfaces ont pu agir sur la thermodynamique des réactions, et les accélérer par catalyse, jouant un rôle similaire aux enzymes.
Chapitre 10
Une logique de l’évolution du code génétique en relation avec la stabilité de l’ARN et les structures protéiques (pages : 251-263)
Ce chapitre discute des preuves de l'évolution du code génétique vers sa forme actuelle. Il suggère que la sélection initiale des paires codon-anticodon dépendait de la conservation d'une structure d'ARN relativement stable contenant l'anticodon et également de la stabilisation des structures d'ARNm simple brin par empilement de bases.
