• Le gradient du vivant

    8.1.14  Paris

        Le, puisque je penses que ça soit l'unique gradient qui sous-tend l'évolution moléculaire. 

        Ce gradient est le passage de l'hydrophobicité à l'intrication électronique de l'ADN, en passant par les liaisons ioniques et les liaisons hydrogènes. C'est pourquoi, avec la puissance de l'intrication, les propriétés des intermédiaires doivent être bien définies. C'est ainsi que dans les aas on a des radicaux aromatiques ( et non des cycles aliphatiques ) qui annoncent l'intrication, des chaînes aliphatiques nécessaires à la relation avec l'hydrophobicité du liposome. Ces radicaux  vont porter les fonctions chimiques qui favorisent les liaisons hydrogènes et les liaisons ioniques.

        Ce ne sont pas des fonctions chimiques quelconques, mais elles sont en relation toujours entre les 2 pôles du gradient: l'histidine la plus active est du côté de l'intrication, les ions phosphates sont du côté minéral, puis vient les ions carboxylates et les ions amines, en passant par des fonctions favorisant la liaison hydrogène (alcools, amides).

    Je viens de parler du côté minéral, il faut entendre par là l'intervention de la force nucléaire: P S K Na Cl Ca ont des noyaux atomiques puissants qui permettent l'organisation de leur entourage, ce que ne peuvent pas faire les atomes légers: C N O. Je ne mentionne pas H car il appartient, pour moi, et constitue l'unique effecteur du pôle hydrophobe comme l'électron est celui de l'intrication de l'ADN.

        La minéralité de P S K Na Cl est le moteur principal (force) de l'évolution moléculaire. On retrouve cette puissance de la minéralité dans Met Cys chez les aas: Met pour tout ce qui concerne les modifs des ARNs (SAM) et Cys pour la chélation des ions métalliques (de transition). L'histidine intervient aussi dans la chélation des ions métalliques et appartient au pôle ADN, alors que Met et Cys sont hydrophobes et appartiennent à ce pôle.

        C'est ainsi que je classe les aas comme suite:

    • Aromatiques (ADN):
      • F     hydro, ADN, pas de fonction, pas de liaison hydrogène, M (pas minéral).
      • Y     ADN, alcool, H, M.
      • W    hydro, ADN, ~fonction, ~H, M.
      • H    ADN, fonction, H, M (minéral  ---> chélation).
    • Aliphatiques:    L A V I,     hydro pur sans M H ni fonction.
    • G:    le neutre, le blanc, mais H par sa fonction d'aa.
    • Minéral, M et C:
      • M     pour son pouvoir organisateur ( 1 seul codon).
      • C     pour chélation, hydrophobie, H et fonction chimique.
    • P:   hydro pur comme LAVI mais a un rôle structurant nécessaire.
    • Fonctions chimiques:
      • DE KR:   ioniques avec R contenant un peu d'aromaticité et KR avec 1 longueur aliphatique.
      • ST NQ:   hydroènes avec T aliphatique et à l'origine des aas aliphatiques branchés. Avec S participant à la tête hydrophile des PLDs et dériverait du glycéraldéhyde comme le glycérol: donc 1er aa de l'évolution moléculaire et très dynamique avec l'histidine.

        Pour résumer, les minéraux ( P S K Na Cl   +  métaux de transition ) sont les organisateurs principaux, et le proton ( H+ ) est l'effecteur ( l'intermédiaire ) principal pour arriver à l'intrication par l'électron, de l'ADN. [ Importance pour l'intrication 2'OH et CH3 de T].

     

    13.1.14 Paris

     

       Je reprend aujourd'hui cette question de gradient du vivant.

       La 1ère rédaction était issue d'un flash entre la différence de l'organisation ( force? ) par l'hydrophobicité du liposome et l'intrication des électrons dans l'ADN. Il me semblait que l'intrication avait tous les pouvoirs possibles et inimaginables, surtout avec la longueur de l'ADN et que c'est une physique tout à fait à part de l'électromagnétisme classique et est équivalente à la force de gravitation ou nucléaire. L'hydrophobicité, certes procède de l'effet de masse ( Bose-Einstein ), mais très inerte, ne réagit pas et constitue un mûr, une cloison comme l'est d'ailleurs le liposome.

        À reprendre cette réflexion, il m'est apparu que ce gradient doit se faire entre les électrons organisés autour du noyau atomique, donc localisés, noyau ayant un pouvoir organisateur mais ponctuellement, et le grand nombre d'électrons "délocalisés" mis en commun dans l'ADN et réalisant l'intrication.

        On passe des organisations ponctuelles ( atomes) à une organisation d'ensemble. Entre ces 2 extrêmes les électrons sont libres temporairement et localement, ne dépassant pas qq atomes  ( création de liaisons covalentes ) ou peuvent être "délocalisés" sur de petites molécules.

        Le pouvoir organisateur en masse des atomes  ( surtout à partir de Na ) sur les atomes légers existent mais il n'est pas de type intrication. Il est de type cristallin, formant les surfaces minérales qui sont capable de synthétiser les hydrocarbures nécessaires à la constitution des liposomes  et les petites molécules ( aas, bases et métabolites intermédiaires) qui serviront à l'établissement  du gradient du minéral vers l'ADN et le gradient inverse, que nous verrons de dynamique différente qui mène de l'ADN vers le minéral pour récupérer de + en + d'électrons.

        Le flash initial de "gradient du vivant" était motivé par le principe de "manger" . Comment chimiquement on déplace des molécules de l'extérieur vers l'intérieur du liposome.  Pourquoi certaines molécules et pas d'autres, alors que d'autres suivent le chemin inverse ( Na/K, CO2, "déchets"... ). Pour moi c'est qu'il existe une force, d'où la notion de gradient.

        À ce gradient électronique s'ajoute un 2ème gradient qui est protonique. Il faut bien comprendre que la mobilité des électrons serait très réduite si on considère la soupe prébiotique sans protons H+. Elle existe dans les petites molécules et les polymères minéraux et les métaux, mais ces matières sont rigides. Cette nécessité se comprend car H+ neutralise e-. Ils se retrouvent en mobilité permanente dans H2O. De même que l'électron peut être fixé dans un atome, H+ peut être fixe dans les aliphatiques. Et si l'électron peut établir l'intrication dans l'ADN, H+ lui est nécessaire pour établir les liaisons hydrogènes entre les bases et donc permettre l'établissement de l'intrication sans qu'il y ait rigidité.

        Ce sont donc là 2 gradients qui évoluent en parallèle de la fixité localisée ( atomes, cristaux, hydrocarbures et même H2 ) vers une mise en commun ( aromaticité ) pour l'électron et un partage généralisé avec la multiplication des liaisons hydrogènes et tout les 2 dans la même molécule d'ADN. On peut les réunir ensemble et parler d'un gradient de partage ou de mise en commun ou de mobilisabilité. D'ailleurs entre les 2 sommets du gradient les 2 particules vont toujours ensemble que ça soit dans la liaison hydrogène elle-même ou en masse comme dans la dynamique des potentiels électriques à travers la membrane, ou encore dans les réactions d'oxydo-réduction et d'acide-base ce qui permet la synthèse de nouvelles molécules. Et que serait l'évolution moléculaire sans -NH2 et -COOH constituant les zwitterions des PLDs et des aas. De même dans l'ADN il n'y a pas d'électron libre qui ne participe à l'intrication et d'hydrogène libre pouvant établir une liaison en dehors de l'intrication. Et le cas se présente effectivement avec le 2'OH ( qui contient un doublet libre et un H qui peut établir une liaison hydrogène ) dans l'ARN. L'ARN double brin existe chez les virus et l'ARNr mais en général courts et accompagnés souvent de protéines qui les protègent.

       L'hydrophobicité des bases les aide à éloigner les molécules d'eau qui peuvent établir des liaisons hydrogènes et ont des électrons libres. Les bases qui ont un surplus d'hydrophobicité consolideront l'ADN. C'est le cas de la thymine ( en plus sont méthyle sert de direction pour la lecture de l'ADN: voir bateau et gouvernail ). Cette hydrophobicité est accentuée aussi par le 2'H au lieu du 2'OH et tous les autres H liés directement aux carbones. Il n'y a quasiment pas de H dans les bases.

        Pour ce qui est des électrons "délocalisés" ou libres des bases, tant que la double hélice n'est pas formée, ils sont sujets à des attaques électrophiles et pendant même la polymérisation, les nombreuses conformations que peut prendre une base à cause de la mobilité de ces électrons peuvent entraîner de nombreuses erreurs. C'est l'intrication avoisinante qui force alors la machinerie protéique à corriger  et à exclure systématiquement les 2'OH. Je n'ai jamais rencontré en bibliographie d'acides nucléiques panachés.

    Plan de la suite:

    • Les premières molécules de l'évolution moléculaire.
      • Principe du liposome produit par surface minérale.
      • Petites molécules et surtout aas produitent par surface minérale et réaction de formose à l'intérieur du liposome.
      • Piégeage des aas hydrophobes et des bases nucléiques (aussi hydrophobes).
      • Synthèse des PLDs à partir du glycéraldéhyde, des osides avec glycéraldéhyde + glycolaldéhyde ( ARN ), glycéraldéhyde + acétaldéhyde ( ADN ), de la thréonine avec Gly+acétaldéhyde et des chaînes aliphatiques avec acétaldéhyde + acide gras.
    • Interaction milieu extérieur et ADN par les facteurs de transcription qui font intervenir les métaux de transition. Il n'y a pas à ce niveau de l'intervention de l'ARN.
    • Le gradient inverse: Comment l'ADN va dicter, inciter le milieu extérieur à envoyer des électrons "délocalisés" ? Comment régénérer ( synthétiser ) les petites molécules ( aas ....) quand la soupe prébiotique dépérira?  À mon avis il faut d'abord plus de bases nucléiques, ce qui renforcera l'ADN. Pour cela l'ADN délègue son information à un intermédiaire de choix qui est l'ARN. L'ARN +  peptides vont accélérer formidablement la synthèse. Très vite dès que l'ADN est désapparié les petits ARNs (ou bases ) s'apparient sur l'ADN et peuvent être liés. L'ARN produit peut aider les protéines en amenant en + l'information qui existe dans l'ADN.
      • Ensuite il faut synthétiser les bases nucléiques, et l'intermédiaire entre elles et les aas ce sont les aas aromatiques. Ceux-là sont intermédiaires entre l'ADN et les protéines dans les facteurs de transcription. Et nous retrouvons les différentes fonctionnalités des aas: F  hydrophobicité pure, Y   fonction alcool, W   longueur, et le meilleur de tous His    réactivité sans hydrophobicité, analogie avec les bases nucléiques. His a d'ailleurs les 1ères étapes du métabolisme central identiques à celles des bases nucléiques.
      • L'ARN n'est pas un intermédiaire dans le sens du gradient direct, mais les bases ARN ( ATP, UTP, surtout ) peuvent participer dès les 1ères étapes de l'évolution moléculaire comme les petits aas fonctionnels issus de la réaction de formose en partant de la sérine qui avec l'histidine et dC et C font des merveilles au niveau de la membrane.
      • Voilà nous avons dessiné le chemin de la synthèse des bases, des aas aromatiqueset surtout His dans le sens inverse du gradient, les petits aas fonctionnels dans le sens direct. Il nous reste les grands aas fonctionnels ( E Q R K M ... ) et les aas aliphatiques.
        • Pour E Q R K M l'évolution peut être centrale, cad de bas en haut et inversement (formose, His).
        • Pour les aas aliphatiques il faut faire intervenir formose pour Thr = glycine + acétaldéhyde, puis le métabolisme central ( non: il faut faire intervenir fisher-tropsch pour acétal et "hydrothermal" pour Gly, puis le métabolisme central; Correction au moment de la copie sur ordinateur ). La contrainte qui oblige à la synthèse de ces aas, ce n'est pas l'ADN directement, mais les canaux d'échange de la membrane, qui eux sont nécessaires pour l’interaction de l'extérieur avec l'ADN en passant par les peptides. Ces canaux sont faits essentiellement d'aas aliphatiques.
      • Les acides gras: on peut laisser en dernier lieu la synthèse de novo des acides gras car l'hypothèse du pétrole prébiotique suppose une grande production de pétrole par géochimie. Les liposomes peuvent se former continuellement et surtout se diviser pour maintenir les acquis protéiques de l'évolution moléculaire.
             Mais la nécessité de cette synthèse se fera sentir quand la surface des liposomes devient limite par encombrement des protéines membranaires sans pour autant se diviser car il n'est pas assez grand. C'est une contrainte qui forcera à allonger les acides carboxyliques courts à partir de l'acétaldéhyde. En regard à toutes les synthèses qu'on vient de voir elle parait beaucoup plus simplement. Et dès que cette synthèse devient effective il faut synchroniser avec l'ADN: la réplication de l'ADN, comme je l'ai déjà dit dans le détricotage du vivant, est très simple, avec beaucoup d'erreurs au début de l'évolution moléculaire, et peut se synchroniser avec la croissance des PLDs. Il faut noter que beaucoup d'enzymes de réplication et de transcription sont attachés à la membrane.
      • Les électrons et les hydrogènes libres: quand ils viendront à manquer il faudra utiliser les petites molécules minérales qui puissent en fournir. Cette contrainte ne peut venir que si la membrane évolue avec des protéines pour exploiter le potentiel électrique à travers la membrane. Ces protéines sont équivalentes aux protéines des canaux qui vont évoluer sur la contrainte de l'ADN comme ils l'ont fait pour les aas aliphatiques. Ce sont les pompes énergétiques qui vont évoluer parallèlement à la disparition de la soupe prébiotique.
            Les pompes et systèmes d'oxydo-réduction ( cytochromes ) nécessitent des quinones, longues chaînes isoprèniques. Est-ce que ces chaînes vont être synthétisées avant les acides gras pour exploiter plus efficacement le potentiel électrique? Est-ce que les archées vont apparaître avant les bactéries? Je ne penses.
             Une fois ces systèmes d'oxydo-réduction mis en place pour faire circuler H+ et e- à partir des molécules minérales, ils peuvent évoluer rapidement au soleil pour remplacer ces dernières.
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