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Origine de la vie – expérience de Miller et Urey, génération spontanée et protocellules

BiologieÉvolution17–18 ansLaboratoire virtuel

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Quatre écrans sur l’origine de la vie. Génération spontanée : refaites les bocaux de viande de Redi, les bouillons bouillis de Needham et Spallanzani et les ballons à col de cygne de Pasteur pour voir que les êtres vivants ne naissent que d’êtres vivants. Miller et Urey : choisissez le mélange gazeux (CH₄, NH₃, H₂, H₂O ou une atmosphère de CO₂/N₂), l’énergie des étincelles et la durée, puis lisez les rendements en glycine, alanine et autres acides aminés dans un tableau et sur un chromatogramme sur papier. Hypothèses : la Terre primitive à quatre époques, avec la soupe primitive d’Oparine et Haldane, les sources hydrothermales, les petites mares tièdes et la matière venue de l’espace. Protocellules : des acides gras qui forment des vésicules, un ribozyme qui copie de l’ARN et les caractères que toute la vie partage depuis LUCA.

Leçon : Origine de la vie : évolution chimique, évolution prébiotique, génération spontanée et biogenèse

Ce qu’elle montre

Comment la vie a-t-elle commencé ? Les expériences de Redi, Spallanzani et Pasteur ont montré que les asticots et les microbes ne naissent pas de la matière inerte : les êtres vivants proviennent d’autres êtres vivants. Oparine et Haldane ont proposé que la première vie est née d’une évolution chimique : des molécules simples de l’atmosphère primitive, avec l’énergie de la foudre et des ultraviolets, ont formé des composés organiques. En 1953, Miller et Urey ont ainsi obtenu des acides aminés en laboratoire. D’autres hypothèses placent le début dans des sources hydrothermales, des mares tièdes ou de la matière venue de l’espace ; les vésicules d’acides gras et l’ARN qui se copie suggèrent comment les premières protocellules ont pu se former.

Mode d’emploi

Choisissez un écran avec les onglets. Miller et Urey : choisissez le Mélange gazeux, l’Énergie des étincelles et la Durée, appuyez sur Lancer, puis comparez les essais dans le tableau. Génération spontanée : choisissez une Expérience et appuyez sur Lancer ; avec Pasteur, essayez Incliner le ballon 1. Hypothèses : touchez les numéros de l’image et changez l’Époque. Protocellules : choisissez Vésicules d’acides gras, Monde à ARN ou LUCA.

Paramètres modifiables

  • Écran Génération spontanée ?, Miller et Urey, Hypothèses, Protocellules
  • Expérience Redi (1668) : bocaux de viande, Needham et Spallanzani (1748, 1768) : bouillon, Pasteur (1859–1862) : ballons à col de cygne
  • Mélange gazeux CH₄ + NH₃ + H₂ + H₂O (Miller 1953), CO₂ + N₂ + H₂ + H₂O, CO₂ + N₂ + H₂O, CH₄ + H₂ + H₂O (sans azote)
  • Énergie des étincelles (par rapport à Miller) 0–200 %
  • Durée 1–14 jours
  • Époque il y a 4,5 milliards d’années, il y a 4,0 milliards d’années, il y a 3,5 milliards d’années, il y a 2,4 milliards d’années
  • Partie Vésicules d’acides gras, Monde à ARN, LUCA
  • Concentration en acides gras 0–4 × CVC
  • Argile montmorillonite
  • Eau de mer (beaucoup de Mg²⁺, Ca²⁺)
  • Taux d’erreur par nucléotide 0,1–10 %
  • Longueur de l’ARN 20–200 nt

Questions à explorer

  1. Pourquoi le bouillon du ballon à col de cygne de Pasteur est-il resté limpide alors que l’air l’atteignait ?
  2. Pourquoi le mélange de Miller donne-t-il bien plus d’acides aminés que CO₂, N₂ et eau ?
  3. Pourquoi la copie échoue-t-elle quand chaque copie compte en moyenne plus d’une erreur ?

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