« Life is a self-replicating, evoluing system based on organic chemistry » Qu’est ce qui est vivant ?

« Life is a self-replicating, evoluing system based on organic chemistry » Qu’est ce qui est vivant ? Comment définit-on un vivant ? Jusqu’à aujourd’hui, mille et une personnes ont voulu définir la vie. Et encore maintenant nous retrouvons une multitude de définitions différentes. Dans ce texte, nous avons choisi de prendre une définition et de l’analyser pour démontrer pourquoi cette définition est, pour nous, la meilleure ! La définition est la suivante : « Life is a self-replicating, evoluing system based on organic chemistry » ce qui nous donne en français : « La vie est un système évolutif qui se réplique lui-même et qui repose sur la chimie organique ». Cette définition a été rédiger par Pace en 2001. Nous allons prendre les trois éléments de cette définition, c’est-à-dire l’autoréplication, le système évolutif ainsi que la chimie organique et les approfondir. L’autoréplication: Cet aspect nous semble important, car ce dernier a permis à la vie d'évoluer. Si l'on a choisi cette définition de la vie, c'est car d'une part car elle souligne cet aspect, soit : " Life is a self-replicating[...]" Pour rappels, il y a 4 milliards d'années, la surface de la planète terre nouvellement formée autour d'une étoile de taille moyenne commence à se refroidir. C'est un endroit violent, bombardé de météorites et dévasté par des éruptions volcaniques, avec une atmosphère pleine de gaz toxiques. Des piscines et des océans se forment à sa surface. À cette période quelque chose d'extraordinaire se produit. Une molécule, ou peut-être un ensemble de molécules, capables de se répliquer se pose. Malgré que cette étape reste énormément flou ayant bon nombre de mystères et d’hypothèse, les scientifiques présument pour l'instant que la vie est dû grâce à l'ARN. La molécule d'ARN est une cousine de l'ADN, cette dernière a pour caractéristique d'évoluer, interagir avec son environnement et surtout, peut se répliquer. L'ARN est composé de nucléotides. Ce sont des petites molécules de variété A, U, C, G. Ces derniers vont se lier créant ainsi des liaisons fortes entre elles, ce qui donne lieux à des chaines d'ARN (FIGURE 1). Chaîne d’ARN FIGURE 1 Lorsque une chaine d'ARN est en suspension dans de l'eau froide ayant une forte concentration de nucléotide libre, ces derniers vont venir s'apparier au nucléotide composant la chaine d'ARN. Cependant, tout ceci ne se fait pas par hasard. Les nucléotides A "s'accoupleront" avec les nucléotides U, et les C s'accoupleront avec les G et inversement(FIGURE 2). Au final, ce procédé donnera lieu à un nouveau brin d'ARN. (FIGURE3) Figure 2 Figure 3 Nucléotides s’appariant Nouvelle chaîne d’ARN Si la température de l'eau augmente, ces 2 brins d'ARN vont se séparer, ce qui donne lieu à la figure 4. Lorsque la température baissera, le processus recommencera, ainsi, après un certain temps nous obtenons la figure 5. Figure 5 Figure 4 Nouvelle chaîne d’ARN *1 *1 Cette nouvelle chaine n'est pas encore une duplication de la première chaine. Ces deux chaine sont séparées, lorsque des nouveaux nucléotides s'accoupleront avec les nucléotides de la chaine du bas, puis se sépareront dus à la température, on obtiendra donc une copie de la première chaine, figure 5. C'était l'aube de l'évolution. Une fois que les premières entités autorépliquées sont apparues, la sélection naturelle apparaît, favorisant ainsi toute progéniture avec des variations qui les rendaient plus aptes à se répliquer. Bientôt, les premières cellules simples apparaissent. C’est donc pour cela que l’on trouvait important qu’une définition souligne le rôle de l’autoréplication dans la création de la vie. Système évolutif: Deuxièmement, on nous parle d’évolution basée sur la chimie organique. Nous allons commencer par le fait que le vivant à la capacité à évoluer. En effet, le vivant évolue. Quelque soit le règne, le vivant se développe et change. Le changement peut être bénéfique ou non. C’est à ce moment-là qu’apparaît la sélection naturelle. Le changement que l’on peut aussi appeler mutation conjuguée à la sélection nous donne l’immense biodiversité que nous avons aujourd’hui. Ce qui nous intéresse ici est la mutation. Celle-ci ce passe lors du recopiage d’ADN (Acide désoxyribonucléique). Une erreur de recopiage peut arriver et donner naissance à une mutation. Pour en revenir au vivant, l’ADN est présent uniquement chez les vivants (et aussi chez de nombreux virus mais nous n’allons pas y prêter attention). Pour illustrer ce principe de mutation, de sélection naturelle et d’évolution, prenons le cas des bactéries qui deviennent résistantes aux antibiotiques. Une bactérie mute lors de sa création, cette mutation va lui être bénéfique car elle va rendre la bactérie résistante à l’antibiotique. La bactérie aura alors évolué. Comme les autres bactéries sensibles à l’antibiotique vont mourir, la bactéries résistante va avoir plus de place pour se développer et créer une nouvelle colonie, on parle alors de sélection naturelle. (Je tiens à préciser que j’ai simplifié le développement de la résistance aux antibiotiques.) Pour conclure, de fil en aiguille, l’évolution comme nous venons de la décrire est une faculté réservée au vivant et donc, inversement, l’évolution définit le vivant. Pour mieux comprendre comment le vivant peut évoluer grâce à son ADN, il faut zoomer sur la deuxième partie de la définition, basé sur la chimie organique. Chimie organique La chimie organique est la chimie du carbone et de ses composés que l’on nomme composés organiques. Il existe une chimie spécifique à cet élément car ses atomes ont la capacité à s’enchaîner les uns aux autres, par des liaisons covalentes, pour construire des chaînes carbonées d’une immense diversité. Ces diverses chaînes caractérisent les molécules dites « organiques ». Ces molécules jouent un rôle important dans les réactions chimiques se produisant dans les organismes vivants, on parle alors de biochimie. La biochimie s’intéresse tout particulièrement aux structures, aux interactions, et aux fonctions des macromolécules (grandes molécules) comme les glucides, les protéines, les lipides et les acides nucléiques ! L’ADN est un type d’acide nucléique. La chimie du carbone est donc à la base du fonctionnement de l’ADN et donc de l’évolution du vivant. De plus les macromolécules citées auparavant constituent les structures cellulaires or la cellule la base du vivant. Donc la chimie organique est à la base de l’évolution, et de bien d’autres facultés du vivant que nous avons décidé de ne pas citer, et comme dit précédemment l’évolution est une part non négligeable du vivant et le définit. Conclusion Nous avons choisie la définition « Life is a self-replicating, evoluing system based on organic chemistry » car cette dernière soulignait trois points que nous trouvions essentiels lorsqu'il faut définir " la vie" : soit l'autoréplication, système évolutif ainsi que la chimie organique Images prisent de la vidéo «  What’s the RNa World Hypothesis » de Stated Clearly https://youtu.be/K1xnYFCZ9Yg https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Hypothèse_du_monde_à_ARN https://en.m.wikipedia.org/wiki/Self-replication https://www.google.ch/amp/s/www.newscientist.com/article/ mg21128251-300-first-life-the-search-for-the-first-replicator/ amp/ https://publishing.aip.org/publishing/journal-highlights/originslife-new-model-may-explain-emergence-self-replication-early https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Chimie_organique https://fr.m.wikibooks.org/wiki/Chimie_organique/ Bases_de_chimie_organique https://fr.khanacademy.org/science/organic-chemistry