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Origine de l'asymetrie des molecules biologiques
B. Boillot a
, U. Meierhenrich a, A. Chabin a, R. Jacquet
a , C. Alcaraz b,
O. Dutuit b
, A. Brack a, L. Nahon b et B. Barbier a
a : Centre de Biophysique
Moléculaire, UPR4301, CNRS, rue Charles Sadron,
45071 Orléans cedex 2.
b : Laboratoire pour
l’Utilisation du rayonnement Electromagnétique,
Université Paris Sud, B.P.34, Orsay cedex.
De nombreux scientifiques s’accordent à penser que la vie primitive s’est organisée à partir de toutes ou d’une partie des unités qui forment la base chimique de la vie contemporaine. Ces briques essentielles sont les acides aminés, constituants des protéines et les nucléotides, monomères des acides nucléiques. Parmi les sources potentielles des briques du vivant, l’hypothèse extraterrestre est privilégiée depuis la découverte de près de 500 molécules organiques dans la météorite de Murchison. Parmi ces composés, plusieurs bases nucléiques ont été identifiées ainsi que 80 acides aminés parmi lesquels 8 protéiques [1]. La plupart des monomères biologiques possède au moins un carbone asymétrique. Les dix-neuf acides aminés protéiques possèdent tous une configuration L tandis que le ribose et le désoxyribose des nucléotides sont de forme D. Pour de nombreux chercheurs la vie n’a pu se former qu’à partir d’un mélange de molécules enrichi en l’un des énantiomères. Plusieurs expériences ont montré qu’un tel excès pouvait être aisément amplifié par un processus chimique plausible. Les scientifiques ont donc cherché à trouver une source de monomères biologiques capable de produire un excès énantiomérique de biomolécules.
En 1997, l’étude d’échantillons extraits de la météorite de Murchison a révélé un excès d’environ 9% de la forme L de l’isovaline et de l’"-methyl-isoleucine, acides aminés non protéiques qui ne peuvent provenir d’une contamination biologique et qui ne peuvent racémiser facilement [2]. Par ailleurs, la norvaline et l’acide "-amino-n-butyrique, leur homologues monosubstitués sur le C" et qui peuvent aisément racémiser ont été trouvés sous la forme de racémique. Cet excès peut résulter d’une transformation photochimique asymétrique dans le manteau de glace des grains interstellaires sous l’effet d’une radiation synchrotron polarisée circulairement issue d’une étoile à neutron, vestige d’une supernova [3]. L’observation d’un rayonnement infrarouge polarisé circulairement dans la nébuleuse d’Orion a conduit à proposer qu’une telle radiation a pu induire une destruction énantiosélective de molécules organiques portées par des poussières interstellaires avant leur importation sur la Terre primitive [4]. L’excès énantiomérique observé dans la météorite de Murchison peut être soit le résultat d’une synthèse asymétrique soit celui d’une dégradation énantiosélective.
Pour étudier ces hypothèses, nous utiliserons la nouvelle ligne SU5 du LURE pour ses performances en terme de flux dans le domaine de l’UV sous vide (VUV) et qui permet d’obtenir une polarisation circulaire ajustable grâce à la technologie des onduleurs croisés [5]. Sur la base de leur étude spectroscopique effectuée cette année au LURE, des acides aminés mono- et disubstitués sur le C" seront exposés à un rayonnement dans le VUV polarisé linéairement et circulairement. Les échantillons seront irradiés sous forme de films solide. Les experiences sont en cours. Il est ensuite prévu d’étudier de possibles synthèses asymétriques par irradiation de glaces ou de mélanges gazeux pour mimer la chimie des poussières interstellaires.
[1] Cronin J.R. and
Pizzarello S., From “Meteorites and the early solar system,
eds. JF Kerridge and MS Matthews (Tucson, University of Arizona Press), 1988
[2] Cronin J.R. and
Pizzarello S., Science 275, 951-955, 1997.
[3] Bonner W.A. and
Rubenstein E., Biosystems 20, 99-111, 1987.
[4] Bailey J., Chrysostomou
A., Hough J.H., Gledhill T.M., McCall A., Clark S.,
Ménard F., and Tamura M., Science 281, 672-674, 1998.
[5] Nahon L.Lagarde
B., Polack F., Alcaraz C., Dutuit, O., Vervloet M., and Ito K,
Nucl. Instr. and Meth A 404, 418-429, 1998.
Poster, Journées Soleil Région Centre, Orléans, France, 18.-20.12.2000
This poster
was cited in:
Meierhenrich UJ, Thiemann WHP: Photochemical concepts on the origin of
biomolecular
asymmetry. Orig. Life Evol.
Biosphere 34 (2004), 111-121.
Last updated January 2004