64 première partie La chimie de la vie
les composés inorganiques du monde inanimé. Le vitalisme, une
doctrine soutenant que les phénomènes de la vie témoignent
d’une force vitale et ne se réduisent pas aux lois physicochimiques, constitua le fondement sur lequel s’appuyait la nouvelle discipline de la chimie organique.
Les chimistes commencèrent à discréditer le vitalisme
lorsqu’ils apprirent enfin à synthétiser des composés organiques en laboratoire. En 1828, Friedrich Wöhler, un chimiste
allemand qui avait reçu l’enseignement de Berzelius, essaya
de fabriquer un sel « inorganique », le cyanate d’ammonium,
en mélangeant des solutions d’ions ammonium (NH 4
1
) et
d’ions cyanate (CNO
2
). Il s’aperçut avec stupéfaction qu’il
avait fabriqué de l’urée, un composé organique présent dans
le plasma et l’urine des Animaux. Il remit en question le vitalisme lorsqu’il écrivit : « Je dois vous dire que je suis capable
de faire de l’urée sans le secours d’un rein ni d’aucun animal,
pas plus d’un homme que d’un chien. » Cependant, un des
ingrédients qu’il avait utilisés dans la synthèse de l’urée, le
cyanate, provenait du sang d’un animal. Les vitalistes ne tinrent
donc pas compte de sa découverte. Quelques années plus tard,
Hermann Kolbe, un étudiant de Wöhler, synthétisa l’acide
acétique (un composé organique) à partir de substances
inorganiques préparées directement à partir d’éléments purs.
Les bases du vitalisme s’écroulèrent complètement quelques
décennies plus tard, après que les chimistes eurent réussi à
synthétiser en laboratoire des composés organiques de plus
en plus complexes.
Les molécules organiques et l’origine
de la vie sur terre
évolutIon
En 1953, Stanley Miller, qui faisait des études
supérieures sous la direction de Harold Urey à la University
of Chicago, fit avancer les choses. Il contribua à situer la synthèse abiotique (qui n’exige pas de recourir aux êtres vivants)
des composés organiques dans le contexte de l’évolution.
Étudiez la figure 4.2 pour prendre connaissance de son
expérience classique. À partir de ses résultats, Miller tira la
conclusion qu’il était possible de synthétiser spontanément
des molécules organiques complexes dans ce qu’il croyait
être les conditions environnementales de la Terre primitive.
Miller effectua également des expériences au cours desquelles
il recréa en laboratoire des conditions volcaniques et il obtint
sensiblement les mêmes résultats. En 2008, un ancien étudiant
de Miller découvrit quelques échantillons de cette expérience.
Il les analysa de nouveau à l’aide d’appareils plus perfectionnés, ce qui lui permit d’identifier des composés organiques
additionnels que Miller n’avait pu détecter. Bien que la question ne soit pas définitivement tranchée, ces expériences
montrent que la synthèse abiotique de composés organiques,
peutêtre près des volcans, pourrait constituer une des premières étapes de l’origine de la vie (voir le chapitre 25).
Les travaux des pionniers de la chimie organique eurent
notamment pour conséquence l’abandon du vitalisme et
l’émergence du mécanisme. Le mécanisme est une théorie
philo sophique affirmant que tous les phénomènes naturels, y
compris les processus de la vie, sont gouvernés par des lois
physiques et chimiques. La définition de la chimie organique
fut étendue à l’étude de tous les composés du carbone, quelle
que soit leur origine. Les êtres vivants produisent la plupart
. Figure 4.2
Des molécules organiques peuvent-elles
se former dans des conditions censées
simuler celles de la terre primitive ?
eXpérIenCe En 1953, Stanley Miller met au point un système fermé
pour imiter en laboratoire ce qu’il croyait être les conditions environnementales de la Terre primitive. Un ballon d’eau simule la mer primitive. Miller
chauffe alors le ballon jusqu’à ébullition du mélange. Les vapeurs passent
alors dans un second ballon situé plus haut contenant un mélange de gaz
(l’« atmosphère »). Des décharges électriques dans l’atmosphère synthétique simulent les éclairs.
H 2 O
(« mer »)
Échantillon
pour analyse chimique
« Pluie »
refroidie
contenant
des molécules
organiques
Réfrigérant
Eau
froide
Vapeur d’eau
Électrode
CH 4
N H
3
H 2
« Atmosphère »
2 L’« atmosphère » contient
un mélange d’hydrogène
gazeux (H 2 ), de méthane (CH 4 ),
d’ammoniac (NH 3 ) et de
vapeur d’eau.
Le mélange
aqueux dans
le ballon
représentant la
mer est chauffé ;
la vapeur passe
dans le récipient
simulant
l’«atmosphère».
Des décharges
électriques imitent
les éclairs.
3
La matière circule dans
l’appareil et Miller collecte
périodiquement des échantillons
pour l’analyse.
Un réfrigérant refroidit
l’atmosphère, provoquant
une pluie composée d’eau
et de molécules qui
tombent dans le ballon
représentant la mer.
1
5
4
résultAts Miller identifia diverses molécules organiques communément
présentes chez les êtres vivants. Il isola des composés simples, comme le
formaldéhyde (CH 2 O) et le cyanure d’hydrogène (HCN), et diverses molécules plus complexes, comme les acides aminés et de longues chaînes de
carbone et d’hydrogène appelées hydrocarbures.
ConClusIon Il est bien possible que les conditions régnant sur la Terre
primitive aient permis la synthèse abiotique de molécules organiques, une
première étape dans l’origine de la vie. (Nous étudierons cette hypothèse
plus en détail au chapitre 25.)
sourCe S. L. Miller, A production of amino acids under possible primitive
Earth conditions, Science 117 : 528529 (1953).
et sI ?
Si Miller avait augmenté la concentration de NH 3 dans son
expérience, comment les quantités relatives des produits HCN et CH 2 O
auraientelles varié ?
investigation
les composés inorganiques du monde inanimé. Le vitalisme, une
doctrine soutenant que les phénomènes de la vie témoignent
d’une force vitale et ne se réduisent pas aux lois physicochimiques, constitua le fondement sur lequel s’appuyait la nouvelle discipline de la chimie organique.
Les chimistes commencèrent à discréditer le vitalisme
lorsqu’ils apprirent enfin à synthétiser des composés organiques en laboratoire. En 1828, Friedrich Wöhler, un chimiste
allemand qui avait reçu l’enseignement de Berzelius, essaya
de fabriquer un sel « inorganique », le cyanate d’ammonium,
en mélangeant des solutions d’ions ammonium (NH 4
1
) et
d’ions cyanate (CNO
2
). Il s’aperçut avec stupéfaction qu’il
avait fabriqué de l’urée, un composé organique présent dans
le plasma et l’urine des Animaux. Il remit en question le vitalisme lorsqu’il écrivit : « Je dois vous dire que je suis capable
de faire de l’urée sans le secours d’un rein ni d’aucun animal,
pas plus d’un homme que d’un chien. » Cependant, un des
ingrédients qu’il avait utilisés dans la synthèse de l’urée, le
cyanate, provenait du sang d’un animal. Les vitalistes ne tinrent
donc pas compte de sa découverte. Quelques années plus tard,
Hermann Kolbe, un étudiant de Wöhler, synthétisa l’acide
acétique (un composé organique) à partir de substances
inorganiques préparées directement à partir d’éléments purs.
Les bases du vitalisme s’écroulèrent complètement quelques
décennies plus tard, après que les chimistes eurent réussi à
synthétiser en laboratoire des composés organiques de plus
en plus complexes.
Les molécules organiques et l’origine
de la vie sur terre
évolutIon
En 1953, Stanley Miller, qui faisait des études
supérieures sous la direction de Harold Urey à la University
of Chicago, fit avancer les choses. Il contribua à situer la synthèse abiotique (qui n’exige pas de recourir aux êtres vivants)
des composés organiques dans le contexte de l’évolution.
Étudiez la figure 4.2 pour prendre connaissance de son
expérience classique. À partir de ses résultats, Miller tira la
conclusion qu’il était possible de synthétiser spontanément
des molécules organiques complexes dans ce qu’il croyait
être les conditions environnementales de la Terre primitive.
Miller effectua également des expériences au cours desquelles
il recréa en laboratoire des conditions volcaniques et il obtint
sensiblement les mêmes résultats. En 2008, un ancien étudiant
de Miller découvrit quelques échantillons de cette expérience.
Il les analysa de nouveau à l’aide d’appareils plus perfectionnés, ce qui lui permit d’identifier des composés organiques
additionnels que Miller n’avait pu détecter. Bien que la question ne soit pas définitivement tranchée, ces expériences
montrent que la synthèse abiotique de composés organiques,
peutêtre près des volcans, pourrait constituer une des premières étapes de l’origine de la vie (voir le chapitre 25).
Les travaux des pionniers de la chimie organique eurent
notamment pour conséquence l’abandon du vitalisme et
l’émergence du mécanisme. Le mécanisme est une théorie
philo sophique affirmant que tous les phénomènes naturels, y
compris les processus de la vie, sont gouvernés par des lois
physiques et chimiques. La définition de la chimie organique
fut étendue à l’étude de tous les composés du carbone, quelle
que soit leur origine. Les êtres vivants produisent la plupart
. Figure 4.2
Des molécules organiques peuvent-elles
se former dans des conditions censées
simuler celles de la terre primitive ?
eXpérIenCe En 1953, Stanley Miller met au point un système fermé
pour imiter en laboratoire ce qu’il croyait être les conditions environnementales de la Terre primitive. Un ballon d’eau simule la mer primitive. Miller
chauffe alors le ballon jusqu’à ébullition du mélange. Les vapeurs passent
alors dans un second ballon situé plus haut contenant un mélange de gaz
(l’« atmosphère »). Des décharges électriques dans l’atmosphère synthétique simulent les éclairs.
H 2 O
(« mer »)
Échantillon
pour analyse chimique
« Pluie »
refroidie
contenant
des molécules
organiques
Réfrigérant
Eau
froide
Vapeur d’eau
Électrode
CH 4
N H
3
H 2
« Atmosphère »
2 L’« atmosphère » contient
un mélange d’hydrogène
gazeux (H 2 ), de méthane (CH 4 ),
d’ammoniac (NH 3 ) et de
vapeur d’eau.
Le mélange
aqueux dans
le ballon
représentant la
mer est chauffé ;
la vapeur passe
dans le récipient
simulant
l’«atmosphère».
Des décharges
électriques imitent
les éclairs.
3
La matière circule dans
l’appareil et Miller collecte
périodiquement des échantillons
pour l’analyse.
Un réfrigérant refroidit
l’atmosphère, provoquant
une pluie composée d’eau
et de molécules qui
tombent dans le ballon
représentant la mer.
1
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résultAts Miller identifia diverses molécules organiques communément
présentes chez les êtres vivants. Il isola des composés simples, comme le
formaldéhyde (CH 2 O) et le cyanure d’hydrogène (HCN), et diverses molécules plus complexes, comme les acides aminés et de longues chaînes de
carbone et d’hydrogène appelées hydrocarbures.
ConClusIon Il est bien possible que les conditions régnant sur la Terre
primitive aient permis la synthèse abiotique de molécules organiques, une
première étape dans l’origine de la vie. (Nous étudierons cette hypothèse
plus en détail au chapitre 25.)
sourCe S. L. Miller, A production of amino acids under possible primitive
Earth conditions, Science 117 : 528529 (1953).
et sI ?
Si Miller avait augmenté la concentration de NH 3 dans son
expérience, comment les quantités relatives des produits HCN et CH 2 O
auraientelles varié ?
investigation