Introduction à la biologie cellulaire/L'origine des cellules
LUCA et l'origine des cellules
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On suppose que la vie existait dès 3,8 milliards d'années, ce qui correspond à l'âge des plus anciennes traces de molécules organiques. Les premières cellules ayant laissé des fossiles sont elles daté de 3,45 milliards d'années. Ce sont les cyanobactéries des stromatolites d'Australie occidentale.
Problématiques soulevées
modifierLa première problématique fut celle de la génération spontanée, mise à mal par Pasteur qui prouva dans les années 1860 qu’il n'y a pas de génération spontané et par Darwin avec la théorie de l'évolution.
La théorie de l’évolution part du principe qu'un premier être vivant s'est formé à partir de la matière non-vivante et s'est reproduit. Avec les générations, des transformations ont conduit à l'apparition d'organismes différents, jusqu'à donner toutes les formes de vie sur terre.
Cependant l'émergence de la vie cellulaire n’a laissé aucune trace ce qui en fait une théorie. Elle est à l’heure actuelle la plus plausible.
Origine de la vie
modifierPlusieurs modèles réactionnels forment des monomères et polymères biologiques à partir de précurseur plus ou moins complexes. Compte tenus de l'expérience de Miller et Urey il semblerait que la genèse se soit fait dans un environnement "extrême" : L'expérience de Miller et Urey en 1953 montra qu'avec une "soupe primitive" composé de molécules inorganiques soumis à des décharges électriques l’on peut obtenir des molécules organiques (urée, formaldéhyde, bases et acides aminés).
On remarque également qu'au fond des océans, de la vie s'est développée à proximité des sources thermales.
Des macromolécule à la première cellule
modifierLes cellules sont composées en grande partie de protéines. Celles-ci, indispensables à la cellule, sont synthétisées à partir d'ADN (acide désoxyribonucléique). Certaines sont également nécessaires à la réplication et à l’expression de l’information contenue dans l'ADN.
Se pose alors la question de la synthèse de protéines à partir de l'ADN.
La théorie de l'ARN
modifierOn suppose qu'un monde composé d'ARN (acides ribonucléiques) a, pendant un temps, précédé l'apparition de cellules comportant de l'ADN et des protéines. Ces ARN devant alors être à la fois matériel génétique et catalyseurs de réactions chimiques.
Les points confortant cette théorie sont les suivant :
- ARN catalytique
- Virus à ARN
Les points mettant à mal cette théorie :
- Fragilité relative de l'organisme
- ARN non auto réplicative
Le processus serait celui-ci :
- Soupe prébiotique électrifiée donnant des nucléotides
- Formation d'ARN courts avec des séquences aléatoires
- Réplication sélective des ARN catalytiques
- Synthèse de peptides grâce aux ARN catalytiques
- Augmentation du nombre de peptides synthétisés et de leur implication dans cette synthèse. Coévolution des ARN et des protéines.
- Système de traduction primaire en développement.
- Génome ARN traduit en ADN
- Obtention d'un génome total en ADN.
Origine endosymbiotique des Eucaryotes
modifierL'origine des cellules serait une évolution d'une cellule procaryote ancestrale de laquelle aurait dérivé une archaea et une bactérie. La bactérie issue de cette évolution aurait évolué en deux organisme: une cyanobactérie et une "purple bacteria". L'archaea aurait évolué en eucaryote primaire. L'eucaryote primaire et la "purple bacteria" aurait créé une symbiose formant l’ancêtre de la cellule animale et végétale. La symbiose de cet ancêtre avec une cyanobactérie aurait donné le précurseur des cellules végétales.
