Titre de l'article

Les expériences de Miller dans les simulations informatiques atomistiques

Introduction à l'article

Depuis les expériences de Miller en 1953, beaucoup d'hypothèses ont été émises quant à la source d'énergie capable de faire réagir des molécules simples, composées de molécules organiques, pour former des monomères. Différents auteurs ont proposé que la synthèse soit initiée par des UV ; de l'hydrothermalisme ; des impacts météoritiques ; de l'énergie réductrice ; des émissions radioactives ; ou encore des décharges électriques.

Cependant, aucun modèle standard n'a été proposé pour expliquer la formation de molécules de plus en plus conséquentes. Le rôle du champ électrique n'a pas non plus été étudié de manière plus poussée. Les dernières expériences ont montré qu'une atmosphère riche en CO2 pouvait donner des composant bio-organiques similaires à ceux retrouvés dans une atmosphère très fortement réductrice, ce qui à suggéré que l'atmosphère contenait du monoxyde de carbone bien avant que ce dernier joue un rôle dans la synthèse prébiotique.

Expériences de l'article

Les auteurs ont mis en place une simulation informatique dans le but de décomposer la réaction de Miller-Strecker en trois boîtes selon, ses trois étapes élémentaires, qui sont (i) les produits réactifs (molécules simples : eau, méthane, monoxyde de carbone, diazote et ammoniac), (ii) les produits intermédiaires (eau, ammoniac, formaldéhyde et cyanure d'hydrogène) et (iii) les produits finaux (glycine et ammoniac). Dans cette simulation, ils ont également considéré ma présence d'un champ électrique.

Cette méthode est appelée "méthode de calcul ab initio".

Résultats de l'article

La simulation a montré que des molécules intermédiaires telles que la formamide et l'acide formique peuvent se former spontanément sous la présence d'un fort champ électrique. Ces molécules réagissent ensuite pour former de l’alpha-hydroglycine (porto-acide aminé) qui se transforme spontanément en alpha-déhydroglycine. Cette molécule réagit avec des molécules plus simples (des boîtes précédentes) pour donner de la glycine, l'acide aminé le plus simple.

Selon les auteurs, des ondes de chocs puissantes (suite à un impact météoritique) peuvent induire les mêmes mécanismes de réaction. La formamide combinée à l'ion formate pourrait être un intervenant dans la formation de molécules biotiques (ARN) sous l'action des UV. Toutes ces réactions prébiotiques ont pu avoir lieu à la surface de minéraux argileux qui les catalyseraient. Le rôles des minéraux couplé à celui du champ électrique est un point à étudier par la suite.

Rigueur de l'article

L'article stipule qu'aucun auteur ne présente de conflit d'intérêt.

Ce que cet article apporte au débat

Cet article montre que la champ électrique joue un rôle dans les réactions prébiotiques. Nous avons ici un point commun entre les différentes hypothèses présentées dans cette controverse qui se situe en amont de toutes les divergences et qui constitue en quelque sorte un pré-requis à la formation de molécules biotiques.

Remarques sur l'article

C'est un article très intéressant car il met l'accent sur un paramètre important, mais il est cependant très théorique. En effet ce n'est qu'une simulation informatique, pas une expérience naturelle.

Publiée il y a plus de 4 ans par C.Ronez.
Dernière modification il y a plus de 4 ans.
Article : Miller experiments in atomistic computer simulation
  • 2 2
  • Auteurs
    Antonino Marci Saitta ; Franz Saija
  • Année de publication
    2014
  • Journal
    PNAS
  • Abstract (dans sa langue originale)

    The celebrated Miller experiments reported on the spontaneous formation of amino acids from a mixture of simple molecules reacting under an electric discharge, giving birth to the research field of prebiotic chemistry. However, the chemical reactions involved in those experiments have never been studied at the atomic level. Here we report on, to our knowledge, the first ab initio computer simulations of Miller-like experiments in the condensed phase. Our study, based on the recent method of treatment of aqueous systems under electric fields and on metadynamics analysis of chemical reactions, shows that glycine spontaneously forms from mixtures of simple molecules once an electric field is switched on and identifies formic acid and formamide as key intermediate products of the early steps of the Miller reactions, and the crucible of formation of complex biological molecules

  • Identifiant unique
    10.1073/pnas.1402894111
  • Accès libre
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  • Apparait dans la controverse
    Origine de LUCA (ancêtre commun universel à tous les êtres vivants) : l'évolution est-elle apparue avec les gènes ou avec le métabolisme ?
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