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L'adénine du premier ADN : une origine extraterrestre ?

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L'adénine est une des molécules fondamentales de la Vie puisque c'est une des quatre bases azotées composant l’ADN et l'ARN (5 si l'on compte l'uracile dans l'ARN). Depuis les travaux de R.Shapiro, sa synthèse dans les conditions de la soupe pré-biotique primitive, selon un mécanisme du genre proposé par Miller et Oparine, semble peu probable. Des chimistes de l'Université du Missouri ont peut-être résolu l'énigme : l'adénine serait synthétisée massivement dans l'espace à l'intérieur des nuages moléculaires.

La cosmochimie complexe et riche des molécules interstellaires (Crédit : ESA).

En 1993, Robert  Shapiro de l'université de New York publie un article dans lequel il argue que les propriétés chimiques de l'adénine cadrent mal avec une supposée large disponibilité dans les conditions pré-biotiques et avec sa participation aux premiers mécanismes de réplications.

Si l'on reprend son analyse à propos de cette molécule de formule brute C5H5N5, et appartenant à la famille des purines, alors on est en effet amené aux conclusions suivantes :

  • La synthèse de l'adénine par oligomérisation du cyanure d'hydrogène (HCN) demande des concentrations d'HCN voisines de 0,01 M. C'est peu crédible étant donné l'environnement de la Terre primitive ;
  • L'adénine s'hydrolyse facilement.

Difficile d'imaginer son apparition dans l'océan primitif en grandes quantités.

Une solution possible pour la synthèse de l'adénine

Rainer Glaser et ses collègues proposent donc une origine extraterrestre. L'adénine serait essentiellement synthétisée dans l'espace et c'est le bombardement intense des micrométéorites et des comètes, ayant eu lieu au début de l'histoire du système solaire, qui aurait apporté les précieuses molécules en quantité suffisante sur Terre. De fait, on trouve de l'adénine dans certaines météorites : c'est par exemple le cas de la météorite de Murchison, une chondrite carbonée contenant 230 composés organiques, dont 92 acides aminés.

La météorite de Murchison.

Comme Glaser, Brian Hodgen (Creighton University), Dean Farrelly (University of Manchester) et Elliot McKee (St. Louis University) l'expliquent dans l'article du journal "Astrobiology" et intitulé "Adenine Synthesis in Interstellar Space: Mechanisms of Prebiotic Pyrimidine-Ring Formation of Monocyclic HCN-Pentamers",  les conditions particulières régnant dans les nuages moléculaires, riches en HCN et grains de poussières, peuvent conduire à la fabrication de la quantité d'adénine exigée à partir de la suite de réactions dont ils ont fait l'étude détaillée.

Il a fallu pour cela mobiliser les outils de la chimie numérique sur ordinateur avec la fameuse théorie des perturbations de Møller-Plesset en chimie quantique.

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