Coacervat

Définition

Un coacervat est une gouttelette de polypeptides, d'acides nucléiques et de polysaccharides. Formée en laboratoire, on pense qu'elle a pu être la première forme cellulaire apparue sur la Terre dans le bouillon primitif sous forme de protocellule.

Le processus de coacervation a été présenté par Alexander Oparin comme étant crucial dans ses premières théories sur l'abiogenèse (origine de la vie). Cette théorie propose qu'un métabolisme antérieur à la réplication de l'information, bien que la question de savoir si le métabolisme provenait de ces molécules d'abord dans les origines de la vie reste ouvert.

Structure interne d'une microcapsule de coacervat :

La coacervation liée à la formation d'alginate de calcium peut être considérée comme une méthode classique de préparation de microsphères et de microcapsules. Les ions calcium forment des liaisons croisées entre l'acide α-l-guluronique et les unités acide β-d-mannuronique d'alginate, organisant ainsi les chaînes polymères en une «structure d'oeuf». Cette liaison chimique permet de former des microsphères ou des noyaux stables, des microcapsules en coque. Ici, la structure interne de la microsphère de coacervat est vue par microscopie électronique à balayage (l'échelle indique 500 µm), suite à l'interaction entre le calcium et l'alginate.

Explications

Sydney Fox a découvert que, lorsque les protéines sont mélangées à de l'eau froide, elles se réorganisent et s'auto-assemblent en petites gouttelettes qu'il a appelées microsphères (des microparticules sphériques), qui se développent en absorbant les protéinoïdes du milieu jusqu'à ce qu'elles deviennent si grosses et instables qu'elles se cassent; Dans tous les cas, les produits résultants créent une nouvelle "fille" avec des constituants similaires à la microsphère d'origine.

Bien que la plupart des coacervats ne peuvent pas se reproduire; ils ne peuvent donner que des traces de polymères donnant lieu à de nouvelles "gouttelettes"; toutefois, considérant qu'il s'agit d'un modèle hautement probable des premiers protobiontes et que, dans l'environnement archaïque de la Terre, les mers étaient si vastes et la matière organique abondante, ce mécanisme suggéré pour la réplication des coacervats chimiques était né :

• Ce moule est séparé du coacervat.
• En raison de la grande quantité de composés organiques dans le support, la moisissure commence à attirer les composés capables de se lier, recréant ainsi le coacervat original.
• Le moule est séparé (avec sa destruction probable) du coacervat, donnant ainsi naissance à un "fils".

Cette hypothèse est une base fondamentale de la théorie chimiosynthétique de l'origine de la vie dans les premiers moments, avant les protobiontes avec ARN ou ADN qui ont été répliqués grâce à ces bases azotées et à des processus de médiation plus similaires à ceux de la bactérie procaryote. océan primaire chaud réuni des acides aminés, des protéines et d'autres types d'hydrocarbures pour former ce que nous appelons "coacervats". Les acides aminés forment spontanément des coacervats, de la même manière que les gouttes de vinaigre sont liées à l'huile. L'expérience Miller-Urey a montré que les acides aminés se forment dans des conditions similaires à celles de l'environnement primaire de la Terre. Il est possible que ces grains ou coacervats soient les systèmes les plus simples, pouvant être assemblés même sans membrane; c'est pourquoi son intérieur et son extérieur sont si différenciés. L'océan primaire pourrait constituer un milieu de formation idéal, car il était très vaste et que l'eau pouvait maintenir les coacervats en suspension pendant de longues périodes sans être dérangée.

En raison de l'incroyable capacité "prouvée" des coacervats, ils sont considérés comme les protobiontes à l'origine de la vie avant l'ARN ou l'ADN, dans les mers agitées de la terre primitive, regorgeant de substances organiques et de grandes quantités d'énergie Les radiations et la chaleur produites par les volcans et les éruptions constantes donnent à penser que les polymères ont donné naissance à des coacervats et à des microsphères de protéines. de même, les phospholipides, bien qu'ils ne soient pas reconnus comme des substances donnant lieu à des coacervats, sont capables de générer une forme de membrane cellulaire lorsqu'ils sont organisés ensemble dans l'eau en tant que substance amphipathique, avec présence de résidus d'acide gras hydrophobes et insolubles dans l'eau, et les têtes de phosphate sont solubles dans l'eau et donc hydrophiles, ce qui les amène à s'organiser sous la forme de sphères formant des systèmes similaires aux membranes cellulaires, mais pas exactement similaires, bien que leur chimie soit la même dans les membranes cellulaires "actuelles" nous trouvons des protéines ou d'autres composants plutôt que de simples phospholipides.

On considère que ces trois facteurs, ensemble, ont donné naissance aux protobiontes entre le purement chimique et le premier pas vers le biologique; les phospholipides, attirés par les coacervats ainsi que les microsphères, pourraient constituer les premières membranes cellulaires donnant lieu à une sélectivité aussi concrète que celle des cellules actuelles sans disposer des mécanismes protéiques régulateurs, qui pourraient toutefois provenir des microsphères.

L'hypothèse de reproduction suggérée explique également que c'est dans les premiers cas où la sélection naturelle est apparue; ainsi, les protobiontes imparfaits, incapables de former des moules en béton et même incapables de se reproduire, ont disparu et ont été résorbés par d'autres protobiontes lorsqu'ils sont devenus instables, donnant naissance aux protéines et / ou à la matière organique qui les avaient formés auparavant; C'est pourquoi seuls les protobiontes les plus sélectifs et les plus résistants étaient les seuls à pouvoir s'approprier les mers primitives, qui pendant des millions d'années ont servi de laboratoire pour que leurs composés donnent progressivement les premiers nucléotides et les premiers acides eux-mêmes. nucléique par l'union de la même chose.

Bien que la terre primitive à ses débuts ne contienne pas la matière organique nécessaire à la création de polymères susceptibles de donner naissance à des protobiontes, les expériences de Miller démontrent la capacité de certaines substances organiques synthétisées en soumettant un mélange de méthane, d'ammoniac, d'hydrogène et de méthanol. l'eau aux décharges électriques de 60 000 volts. En conséquence, on a observé la formation d'une série de molécules organiques, parmi lesquelles on distingue l'acide acétique, l'ADP-glucose et les acides aminés glycine, alanine, acide glutamique et acide aspartique, utilisés par les cellules comme piliers de base pour la synthèse de leurs protéines. L'énergie des 60 000 volts est proposé provenir d'orage électrique dans la terre archaïque.

En rapport avec "coacervat"

• acide nucléique

  

  Un acide nucléique est une macromolécule formée d'une chaîne de molécules répétitives composées de trois éléments, avec un groupe phosphate, un sucre...

• microsphère

  

  Une microsphère ou protocellule protéique est un petit agrégat moléculaire sphérique que certains scientifiques considèrent comme une étape importante...

• soupe primitive

  

  La soupe primitive (expression familière) désigne le milieu liquide dans lequel la vie est supposée être apparue.