La chiralité de l'ADN et des protéines prouve-t-elle le dessein intelligent ?

Article du mois : juillet 2008

par
Dr.GH 

Objet:    | Résumé des problèmes liés à l'origine de la vie 3 - Revisit
Date:       | 14 juil. 2008
Message-ID: | 180c6e6f-8ade-4020-8120-792a2c111fc1@j22g2000hsf.googlegroups.com

apobetics a écrit :
>> Acides aminés

>> 1. Les acides aminés sont nécessaires à la vie, mais ils ne se forment pas spontanément ou naturellement.
>>

>> 2. Les acides aminés formés par Miller étaient un mélange d'acides aminés D- et L-
>> alors que les acides aminés D- sont toxiques pour les organismes vivants. Miller
>> devrait démontrer comment la première vie pouvait utiliser à la fois les acides
>> aminés D- et L- et évoluer ultérieurement pour n'utiliser que les acides aminés L-.

>> À toutes fins utiles, les acides aminés doivent être exclus comme
>> formés naturellement par eux-mêmes. Les acides aminés constituent une
>> preuve prima facie d'un Créateur surnaturel, qui est l'axiome réel et
>> primordial : « Au commencement, Dieu a créé les acides aminés ».

Devil's Advocaat a écrit :
> Et je souhaiterais formuler la réponse suivante.

> Des centaines d'acides aminés naturellement présents ont été isolés et
> identifiés, dont la majorité n'est jamais trouvée dans les organismes vivants.
> Les parois cellulaires de nombreuses bactéries contiennent de la D-alanine
> et de l'acide D-glutamique dans leur structure. Même certains des protéines
> produites par les conodontes contiennent des acides aminés D. Suggérer que
> les acides aminés ne peuvent pas se former
> « spontanément ou naturellement » ignore le fait que les réactions chimiques
> ne sont pas des événements aléatoires, et met en avant l'idée créationniste selon
> laquelle « X ne peut pas s'être produit par hasard, donc X a dû être
> délibérément créé ».

> Maintenant, passons à la partie où "apobetics" n'a pas obtenu de Carl
> Werner dans "Évolution : La Grande Expérience". "apobetics" affirme que
> "Les acides aminés constituent une preuve prima facie d'un Créateur surnaturel".

> Mais que veut-il dire par « preuves prima facia » ? La phrase exacte qu'il aurait dû taper est « prima facie », qui signifie « à première vue » ou « en premier lieu », et dans les cercles juridiques, désigne quelque chose qui, à l'examen initial, semble évident d'après les faits. Cela ne signifie pas que la chose est confirmée par les faits, comme semble le penser « apobetics » à partir de son message. « apobetics » est l'un de nombreux opposants à la théorie de l'évolution simplement parce qu'elle ne s'accorde pas avec leur vision du monde. À lui et aux autres de son espèce, je n'ai qu'une chose à dire : « necessitas probandi incumbit ei qui agit ».

L'article classique était bien sûr celui de Stanley Miller en 1953

Miller, Stanley L., 1953 « Production d'acides aminés dans des conditions possibles sur la Terre primitive » Science vol. 117:528-529

Avec un peu plus d'informations incluses dans :

Miller, Stanley, Harold C. Urey 1959 « Synthèse de composés organiques sur la Terre primitive » Science vol 139 Num 3370: 254-251

Miller a montré qu'un dispositif très simple qui imitait certains aspects clés de la Terre primitive pouvait produire rapidement des acides aminés, entre autres choses.

Ce résultat a été l'un des expériences les plus souvent répétées (et confirmées) que j'ai jamais rencontrées. Malgré cela, les créationnistes affirment régulièrement qu'il est invalide. Jonathan Wells, membre de l'Institut créationniste "Discovery Institute", prétend avoir réfuté l'expérience de Miller/ Urey (et tous les "icônes" darwiniennes qu'il a appelés.)

Mais, l'atmosphère n'est pas le seul lieu de synthèse. Par exemple

Amend, J. P., E. L. Shock 1998 « Énergétique de la synthèse des acides aminés dans les écosystèmes hydrothermaux » Science Volume 281, numéro 5383, édition du 11 sept., pp. 1659-1662.

Blank, J.G. Gregory H. Miller, Michael J. Ahrens, Randall E. Winans 2001 « Chimie expérimentale des solutions aqueuses d'acides aminés sous choc et l'apport cométaire de composés prébiotiques » Origins of Life and Evolution of the Biosphere 31(1-2):15-51, fév.-avr.

Chyba, Christopher F., Paul J. Thomas, Leigh Brookshaw, Carl Sagan 1990 « Apport cométaire de molécules organiques à la Terre primitive » Science Vol. 249:366-373

Engel, Michael H., Bartholomew Nagy, 1982 « Distribution et composition énantiomérique des acides aminés dans l'astéroïde de Murchison », Nature , 296, 29 avril, , p. 838.

Matthews CN. 1992 Polymérisation du cyanure d'hydrogène : une voie cosmochimique privilégiée. J. Br. Interplanet Soc. 45(1):43-8

Schoonen, Martin A. A., Yong Xu 2001 « Réduction de l'azote dans les conditions des cheminées hydrothermales : implications pour la synthèse prébiotique de composés C-H-O-N » Astrobiology 1:133-142

Les menteurs créationnistes aiment aussi insister sur le fait que sans une atmosphère réductrice, il ne pourrait y avoir de production d'acides aminés. Je pense qu'il était tout à fait approprié que la dernière publication de Stanley Miller, 55 ans après son article révolutionnaire, démontre que sous une atmosphère neutre, ou même avec une trace d'oxygène libre, une abondance d'acides aminés pouvait se former en présence de minéraux communs tels que la calcite.

H. James Cleaves & John H. Chalmers & Antonio Lazcano & Stanley L. Miller & Jeffrey L. Bada 2008 « Une réévaluation de la synthèse organique prébiotique dans les atmosphères planétaires neutres » Orig Life Evol Biosph 38:105-115

Donc, les acides aminés sont faciles à obtenir et abondants sur une Terre pré-vie (abiotique).

Concernant la chiralité (dont les créationnistes aiment pontifier sans la moindre idée de ce que cela signifie), il n'y a en réalité aucun problème du tout.

Pasteur a découvert que la plupart des acides aminés existent sous deux formes qui peuvent être identifiées par la manière dont ils réfractent la lumière. Nous désignons ces formes L- (pour levo ou gauche) et D- (pour dextro, ou droite). Ce qui est intéressant, c'est que la vie sur Terre utilise la forme L des acides aminés et utilise rarement la forme D-. Une solution ne contenant qu'une seule forme est dite « chirale » et un mélange de formes d'environ 50/50 est dit racémique. Les types (L ou D) sont appelés énantiomères.

Les bases d'acides nucléiques que j'ai mentionnées précédemment se trouvent également sous les formes L- et D-, mais dans ce cas, la vie sur Terre n'utilise que la forme D-.

Les créationnistes aiment présenter cela comme un mystère profond censé « prouver » qu'ils ont raison. Je tiens à mentionner un exemple élégant où les acides aminés à gauche et à droite sont tous deux utilisés dans un être vivant. Cela semble très rare, mais cela arrive bien. La prochaine fois qu'un créationnist se prétendra un « expert » et que la chiralité des acides aminés « prouve » quelque chose de surnaturel, vous pourrez les faire taire. La protéine s'appelle la Gramicidine A et elle contient 8 acides aminés L, 6 acides aminés D, et une glycine qui est un acide aminé qui n'est ni L ni D dans sa structure. J'ai constaté que même de nombreux biologistes parient sur un « boisson pour adultes » que tous les protéines sont exclusivement des acides aminés L.

Avant de continuer, il faut ajouter quelques faits chimiques de base à la discussion. Premièrement, les acides aminés L se convertissent aléatoirement en acides aminés D au fil du temps, et les formes D se convertissent en formes L. On appelle cela la « racémisation » car, à la fin, vous finirez par avoir des quantités égales d'acides aminés L et D. Le taux auquel cela se produit varie selon l'acide aminé et son environnement. La conversion la plus rapide se produit pour les molécules d'acides aminés toutes seules dans l'eau chaude. Dans des conditions froides et sèches, lorsque les acides aminés sont attachés les uns aux autres, ou mieux encore, s'ils sont également attachés à un minéral, la racémisation peut être très lente. Très, très lente.

Cela signifie que si, d'un côté ou de l'autre, il y a même un avantage minime, la forme favorisée deviendra la forme dominante. L'avantage provient d'une direction surprenante : l'espace extérieur.

Cronin, J. R. & Pizzarello, S., 1999. Excès énantiomérique des acides aminés dans les météorites : Origine et signification. Advances in Space Research 23(2): 293-299.

Service, RF, 1999. La chiralité de la vie provient-elle de l'intérieur ? Science 286: 1282-1283.

Antonio Chrysostomou, T. M. Gledhill,1 Fran‡ois M‚nard, J. H. Hough, Motohide Tamura et Jeremy Bailey 2000 "Polarimétrie des objets stellaires jeunes -III. Polarimétrie circulaire de OMC-1" Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume 312 Issue 1 Page 103 - Février

Michael H. Engel et Bartholomew Nagy, 1982 "Distribution et composition énantiomérique des acides aminés dans le météorite de Murchison", Nature , 296, 29 avril, , p. 838.

Jeremy Bailey, Antonio Chrysostomou, J. H. Hough, T. M. Gledhill, Alan McCall, Stuart Clark, Fran‡ois M‚nard, et Motohide Tamura 1998 Polarisation circulaire dans les régions de formation stellaire : Implications pour l'homochiralité des biomolécules Science 1998 31 juillet ; 281: 672-674. (in Reports)

Chyba, Christopher F. 1997 Origines de la vie : Une Système solaire gauche ? Nature 389, 234- 235 (18 Sep 1997)

Engel, M. H., S. A. Macko 1997 Preuves isotopiques d'acides aminés non racémiques extraterrestres dans le météorite de Murchison. Nature 389, 265 - 268 (18 Sep) Letters to Nature

Cela devrait suffire pour cela. La prochaine question est de savoir si l'avantage des acides aminés L peut être conservé lors de la formation de molécules plus complexes appelées « peptides ? » Oui.

Schmidt, J. G., Nielsen, P. E. & Orgel, L. E. 1997 Inhibition croisée énantiomérique dans la synthèse d'oligonucléotides sur un modèle achiral. J. Am. Chem. Soc. 119, 1494-1495

Saghatelion A, Yokobayashi Y, Soltani K, Ghadiri MR, 2001 « Un réplicateur peptidique chiro-sélectif », Nature 409: 797-51, fév

Singleton, D A, & Vo, L K, 2002 « Synthèse énantiomérique sans additifs optiquement actifs discrets » J. Am. Chem. Soc. 124, 10010-10011

Yao Shao, Ghosh I, Zutshi R, Chmielewski J. 1998 Amplification sélective par auto- et cross-catalyse dans un système peptidique réplicatif. Nature. 3 déc ;396(6710):447-50.

Et il semble qu'il existe d'autres avantages de la sélection L également. Par exemple :

Hazen, R.M., T.R. Filley, et G.A. Goodfriend. 2001. Adsorption sélective des acides aminés L- et D- sur la calcite : Implications pour l'homochiralité biochimique. Proceedings of the National Academy of Sciences 98(8 mai):5487.

Ainsi, la chiralité ne semble pas être un grand problème. C'est très différent de la manière dont les créationnistes présentent cela. Ils citent quelques rapports obsolètes et prétendent ensuite faussement que la vie chirale est impossible par des moyens naturels.

Il existe des arguments plus larges en faveur d'une origine racémique de la vie.

Edward Trifonov (2004) a confirmé deux idées, à savoir que les premiers acides aminés étaient ceux les plus faciles à former de manière abiotique, et que les codons et les acides aminés se sont organisés simultanément pour former de courts oligomères (ce qu'il n'a pas cité est l'idée que les oligomères peuvent se former spontanément, sont « sélectionnés » simplement parce qu'ils sont stables, et que les ARN (ou les PNAs de Lacanzo et Miller) marquent et répliquent les courts peptides « réussis ».) Trifonov a écrit : « La chronologie des acides aminés elle-même est l'essence même de la simplicité naturelle et de l'opportunisme : utilisez d'abord les acides aminés qui sont disponibles. Une fois épuisés tous les codons, passez aux acides aminés qui en ont trop. »

Le fait est qu'il existe une liste croissante de protéines courtes contenant des acides aminés D (D-aa), (les plus nombreuses dont j'ai connaissance sont des composants membranaires bactériens, mais il existe également des exemples chez les levures et les humains). Ajoutons à cela que la plupart des bactéries ont évolué des enzymes qui convertissent les acides aminés L (L-aa) en D-aa pour les mêmes acides aminés de Miller/prébiotiques. Encore une fois, même nous, les humains, possédons des enzymes pour utiliser les acides aminés D.

Argument :

  1. les premières cellules anciennes utilisaient des acides aminés L- et D- racémiques car ils étaient facilement disponibles,
  2. les événements biologiques et biochimiques ont réduit la disponibilité des acides aminés D-,
  3. les bactéries ont évolué des racémases pour maintenir/soutenir leurs voies métaboliques existantes, comme l'attestent les acides aminés racémases L- vers D- trouvés même chez les humains. Donc : le problème de la chiralité dans l'origine de la vie n'est pas un problème.

Trifonov, Edward N. 2004 « Le code triplet à partir des premiers principes » Journal of Biomolecular Structure & Dynamics, ISSN 0739-1102 Volume 22, Numéro 1,

[Retour aux articles du mois de 2008]