Molécules dans l'universde l'hydrure d'hélium aux acides aminés

Base réelle

• Ion hydrure d'hélium (HeH⁺) : la première molécule formée dans l'univers. Elle n'a été détectée pour la première fois qu'en 2019, dans une nébuleuse planétaire.

• Hydrogène moléculaire (H₂) : la molécule la plus abondante de l'univers. Avant la naissance des premières étoiles, le gaz en avait besoin pour évacuer sa chaleur par rayonnement et pouvoir s'effondrer.

• Hydroxyle (OH) : en 1963, la première molécule détectée dans l'espace interstellaire par des radiotélescopes.

• Monoxyde de carbone (CO) : la deuxième molécule la plus abondante des nuages moléculaires ; les radioastronomes s'en servent pour cartographier les nuages invisibles d'hydrogène moléculaire.

• Eau (H₂O) : abondante dans les grains de glace interstellaires, les comètes et les disques planétaires. Une partie de l'eau de la Terre vient peut-être d'astéroïdes.

• Ammoniac (NH₃) : détecté en 1968, la première molécule polyatomique trouvée dans l'espace interstellaire.

• Méthane (CH₄) : Titan a des lacs et de la pluie faits de méthane.

• Poussière de silicate (SiO₄) : le principal constituant de la poussière interstellaire, qui s'est ensuite agglomérée en planètes rocheuses.

• Cyanure d'hydrogène (HCN) : très toxique, mais peut-être une matière première clé pour fabriquer les bases azotées et les acides aminés quand la vie a commencé.

• Formaldéhyde (H₂CO) : la première molécule organique polyatomique interstellaire, détectée en 1969.

• Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) : parmi les grosses molécules les plus courantes de l'espace interstellaire, censées piéger une bonne part du carbone du cosmos.

• Fullerènes (C₆₀) : trouvés dans une nébuleuse planétaire en 2010, et parmi les plus grosses molécules interstellaires connues.

• Glycolaldéhyde (C₂H₄O₂) : l'une des plus simples molécules de sucre, trouvée dans un nuage de gaz près du centre de la Voie lactée.

• Olivine ((Mg,Fe)₂SiO₄) : le principal minéral du manteau supérieur ; ses cristaux se trouvent aussi dans la poussière de comète.

• Pyroxène ((Mg,Ca)SiO₃) : un minéral courant dans le basalte et les roches lunaires.

• Magnétite (Fe₃O₄) : le minéral naturel le plus fortement magnétique ; certaines bactéries et certains oiseaux migrateurs en portent aussi des microcristaux.

• Quartz (SiO₂) : le minéral caractéristique de la croûte continentale et le principal constituant du sable.

• Feldspath (KAlSi₃O₈) : le groupe de minéraux le plus abondant de la croûte terrestre.

• Zircon (ZrSiO₄) : extrêmement durable. Des zircons d'Australie montrent que de l'eau liquide existait peut-être déjà sur Terre il y a 4,4 milliards d'années.

• Diamant (C) : des atomes de carbone serrés selon un motif tétraédrique, la substance naturelle la plus dure. Certaines météorites cachent des nanodiamants plus vieux que le système solaire.

• Minéraux argileux (Al₂Si₂O₅(OH)₄) : la surface des argiles a peut-être aidé des fragments d'ARN primitifs à s'aligner et à se lier.

• Calcite (CaCO₃) : un constituant du calcaire et de nombreuses coquilles ; les yeux des trilobites étaient des cristaux de calcite.

• Apatite (Ca₅(PO₄)₃) : le principal constituant inorganique de l'émail dentaire et des os.

• Pyrite (FeS₂) : surnommée « l'or des fous ». Une hypothèse sur l'origine de la vie veut que les premières réactions métaboliques aient eu lieu à la surface de sulfures de fer.

• Glycine (C₂H₅NO₂) : le plus simple des acides aminés ; Rosetta l'a aussi détectée sur la comète 67P.

• Adénine (C₅H₅N₅) : l'une des bases azotées de l'ADN et de l'ARN ; elle peut être assemblée à partir de 5 molécules de cyanure d'hydrogène.

• Ribose (C₅H₁₀O₅) : le squelette sucré de l'ARN ; il peut se former quand le formaldéhyde polymérise à la surface de minéraux.

• Nucléotides (NMP) : l'unité de base des acides nucléiques : une base, un ribose et un phosphate liés ensemble.

• Acides gras (RCOOH) : placés dans l'eau, ils forment spontanément des vésicules à double couche, qui ont peut-être été les premières membranes cellulaires.

• ARN : une molécule capable à la fois de stocker l'information et de catalyser des réactions, la vedette de l'hypothèse du monde à ARN.

• ATP : la monnaie énergétique de la cellule. L'ATP total que le corps humain fabrique et dégrade chaque jour avoisine son propre poids.

• ADN : une molécule génétique plus stable que l'ARN ; tous les organismes cellulaires vivants s'en servent pour stocker leurs gènes.

• Chlorophylle (C₅₅H₇₂MgN₄O₅) : absorbe la lumière rouge et bleue et réfléchit le vert, avec un seul atome de magnésium en son centre.

• Hémoglobine (Hb) : transporte l'oxygène sur des atomes de fer, ce qui rend le sang rouge.

• Formamide (HCONH₂) : chauffer du formamide sur des catalyseurs minéraux peut donner d'un coup les quatre bases azotées et des précurseurs de nombreux acides aminés.

• Urée (CO(NH₂)₂) : en 1828, Wöhler a synthétisé de l'urée à partir de matière inorganique, première preuve que les composés organiques n'ont pas besoin de venir d'êtres vivants.

• Alanine (Ala) : l'un des acides aminés au meilleur rendement dans l'expérience de Miller–Urey de 1953 ; on la trouve aussi dans la météorite de Murchison.

• Acide aspartique (Asp) : présent à la fois dans l'expérience de Miller–Urey et dans les météorites ; c'est aussi le point de départ de la fabrication de nombreux autres acides aminés.

• Sérine (Ser) : son nom vient de la soie (latin « sericum ») ; elle a d'abord été isolée de la séricine, une protéine de la soie.

• Acide glutamique (Glu) : le principal composant du glutamate monosodique est le glutamate de sodium, qui donne aux aliments leur goût « umami ».

• Valine (Val) : l'anémie falciforme est causée par le remplacement d'un acide glutamique de l'hémoglobine par de la valine.

• Guanine (G) : d'abord isolée de fientes d'oiseaux (guano), d'où vient son nom.

• Cytosine (C) : forme trois liaisons hydrogène avec la guanine, la plus forte des paires de bases.

• Uracile (U) : une base propre à l'ARN. La cytosine devient de l'uracile en perdant un groupe amine ; l'uracile a aussi été détecté dans la météorite de Murchison.

• Leucine (Leu) : l'un des acides aminés les plus courants dans les protéines ; le corps humain ne peut pas la fabriquer.

• Isoleucine (Ile) : a exactement les mêmes atomes que la leucine, agencés autrement ; les deux sont des isomères.

• Proline (Pro) : sa chaîne latérale se reboucle sur la chaîne principale, agissant comme un « coude » dans la chaîne de la protéine ; le collagène en est particulièrement riche.

• Thréonine (Thr) : découverte seulement en 1935, le dernier des 20 acides aminés standards à avoir été trouvé.

• Homochiralité (L / D) : la vie n'utilise que des acides aminés gauches et des sucres droits. La météorite de Murchison contient un peu plus d'acides aminés gauches, ce qui laisse penser que cette préférence pourrait venir de l'espace.

• Phospholipides (PL) : une extrémité aime l'eau et l'autre la repousse, donc ils s'alignent d'eux-mêmes en doubles couches. Toutes les membranes cellulaires actuelles en sont faites.

• Amas fer-soufre (Fe–S) : parmi les plus anciens cofacteurs de protéines ; leur structure ressemble beaucoup aux minéraux de sulfure de fer des sources chaudes, ce qui appuie l'hypothèse que la vie a commencé près de sources hydrothermales des grands fonds.

• Ribozyme (ARN*) : un ARN doté d'un pouvoir catalytique. Cech et Altman ont reçu le prix Nobel de chimie 1989 pour sa découverte.

• Peptide (Gly-Ala) : une courte chaîne d'acides aminés reliés par perte d'eau. Des cycles répétés d'humidification et de séchage au bord d'une source chaude peuvent relier des acides aminés d'eux-mêmes.

• ARNt : un petit ARN en forme de trèfle qui reconnaît un codon à une extrémité et porte un acide aminé à l'autre, le « traducteur » du code génétique.

• NAD⁺ : une coenzyme qui transporte des électrons, avec un nucléotide complet dans la molécule ; ce serait peut-être une relique du monde à ARN.

• Coenzyme A (CoA) : un carrefour central du métabolisme, nécessaire à la fois au métabolisme des acides gras et au cycle de l'acide citrique.

• Cystéine (Cys) : un acide aminé soufré ; deux cystéines peuvent former un pont disulfure. Faire une permanente, c'est rompre puis reformer ces liaisons.

• Méthionine (Met) : le premier acide aminé de presque toutes les protéines ; c'est ce que code le codon d'initiation AUG.

• Histidine (His) : un « porteur » courant dans les sites actifs des enzymes, capable d'accepter et de céder des protons.

• Lysine (Lys) : un acide aminé essentiel, rare dans les céréales, donc vivre uniquement de céréales mène facilement à une carence.

• Arginine (Arg) : le corps s'en sert pour fabriquer du monoxyde d'azote, qui aide les vaisseaux sanguins à se détendre.

• Asparagine (Asn) : isolée du jus d'asperge en 1806, le premier acide aminé jamais découvert.

• Glutamine (Gln) : l'acide aminé le plus abondant du sang, qui fournit de l'énergie aux cellules immunitaires et intestinales.

• Ribosome (ARNr) : la machine moléculaire qui traduit l'ARN messager en protéine. Le catalyseur est de l'ARN, pas une protéine, donc on le voit comme un fossile vivant du monde à ARN.

• Code génétique (64 → 20) : 64 codons de trois lettres représentent 20 acides aminés plus des signaux d'arrêt, et presque tous les organismes partagent le même code.

• Protéine : prédire la structure d'une protéine à partir de sa séquence fut un problème pendant un demi-siècle, et en 2020 AlphaFold l'a pour l'essentiel résolu.

• Phénylalanine (Phe) : en 1961, Nirenberg a utilisé un ARN ne contenant que des U pour synthétiser une chaîne de phénylalanine, déchiffrant le premier codon, UUU.

• Tyrosine (Tyr) : d'abord isolée du fromage, et son nom vient du mot grec pour « fromage ».

• Tryptophane (Trp) : le plus gros des acides aminés standards ; le corps s'en sert pour fabriquer la sérotonine et la mélatonine.

• Thymine (T) : de l'uracile plus un groupe méthyle. L'ADN l'utilise à la place de l'uracile, ce qui rend plus faciles à repérer et à réparer les erreurs dues à la désamination de la cytosine.

• Désoxyribose (C₅H₁₀O₄) : a un atome d'oxygène de moins que le ribose, ce qui rend l'ADN bien plus stable que l'ARN.

• Enzymes (E) : des catalyseurs biologiques. Certaines réactions prendraient des dizaines de millions d'années sans enzyme et seulement quelques millisecondes avec.

• Glucose (C₆H₁₂O₆) : le produit de la photosynthèse. Le cerveau humain utilise environ 120 g de glucose par jour.

• Cellulose ((C₆H₁₀O₅)ₙ) : le composé organique le plus abondant sur Terre, fait de glucose en chaîne. Les bovins et les moutons ont besoin de microbes dans leur estomac pour la digérer.

• Collagène (Col) : la protéine la plus abondante chez les animaux, qui colle les cellules en tissu. L'essor des animaux pluricellulaires n'aurait peut-être pas été possible sans lui.

• Chitine ((C₈H₁₃NO₅)ₙ) : le principal constituant des exosquelettes d'arthropodes et des parois cellulaires des champignons, le deuxième polysaccharide le plus abondant dans la nature.

• Lignine : rend rigides les tiges des plantes pour qu'elles puissent pousser en hauteur. Les énormes gisements de charbon du Carbonifère sont peut-être liés au fait que les champignons de l'époque ne savaient pas encore bien la décomposer.

Recherches liées

Ces études sont liées au sujet mais ne prouvent pas directement le contenu de cette page.

• L'expérience de Miller–Urey: Un étudiant en thèse a scellé de l'eau, du méthane, de l'ammoniac et de l'hydrogène dans un ballon et l'a soumis à des étincelles en continu : il en est sorti les acides aminés qui composent les protéines.

  Source : Miller, Science 1953, "A production of amino acids under possible primitive earth conditions"

• Nucléotides sans enzymes: On a trouvé une voie chimique plus « naturelle » pour fabriquer directement des composants d'ARN dans des conditions primitives.

  Source : Powner, Gerland & Sutherland, Nature 2009, "Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions"

• Acides aminés dans l'espace: Des acides aminés d'origine non terrestre ont été trouvés dans la météorite de Murchison. Les matières premières de la vie sont peut-être communes dans l'univers.

  Source : Kvenvolden et al., Nature 1970, "Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite"

• Sources chaudes des grands fonds: Des écosystèmes qui ne dépendent pas de la lumière du soleil existent autour des sources chaudes des grands fonds, offrant un nouveau site candidat pour l'origine de la vie.

  Source : Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"