Voir préparation du poster 2013 dans continuité-évolution ( à la fin ).

31.3.14 Paris

La continuité entre évolution moléculaire ( E.M : minéral vers procaryote ) et évolution darwinienne ( E.D évolution d'une espèce vivante vers d'autres espèces vivantes ). E.M agit sur des molécules indiscernables  et E.D sur des individus discernables.

L'E.D s'effectue sur la complexité. L'E.M s'effectue sur la simplicité, maximale à l'initialisation. L'E.D se manifeste par la constance des caractères ( complexité ) pour l'espèce et leurs variabilité chez l'individu. Dans l'E.M sans complexité on ne peut parler de constance et de variabilité.

2.4.14 Paris

Continuité E.M et E.D: E.M = simplicité, processus séquentiel et parallèle, reproduction du liposome (les 3 articles );  E.D = Complexité, processus à  accès direct ( comme en informatique ), réplication de l'ADN mais reproduction de l'ensemble et non de l'ADN seule.

Les 7 principes fondamentaux du concept global: une 1ère approche lors de la réflexion à l'origine de la rédaction des 3 articles.

• Contrainte/liberté:   Interface surface minérale/eau produit le pétrole et la soupe prébiotiques, mais aussi les caractéristiques du liposome. Le liposome est une double couche sphérique ( la contrainte ) créant 2 interfaces têtes ioniques/eau avec une double liberté des PLDs et de l'eau.
• Organisation:     Auto-assemblage des PLDs en liposome.
• Action/réaction:    Ce principe a émergé quand j'ai considéré les hautes pressions hydrostatiques pour le liposome afin que le la chimio-osmose s'effectue plus rapidement et plus efficacement, notamment avec les potentiels protoniques et électroniques.
• Reproduction:    C'est la reproduction du liposome. Mais leliposome fait une auto-reproduction à condition qu'on lui fournisse les PLDs; Alors que l'ADN se réplique avec l'assistance des protéines et de l'ARN. C'est une vraie auto-reproduction de l'ensemble puisque la cellule fabrique les propres constituants pour répliquer l'ADN qui lui-même permet la fabrication des protéines et de l'ARN.
• Initialisation:      Il faut la soupe prébiotique où tout est possible par déplacement des équilibres chimiques notamment " bases + glycéraldéhyde-P + acétaldéhyde" (ADN), "bases + glycéraldéhyde-P + glycolaldéhyde" (ARN) et "DHA-P + acides gras" ( PLD).
• Production:  ou synthèse de nouvelles molécules. Elle se fait avec tous les principes précédents. Pour la reproduction il y a la duplication et l'estérification après appariement.
• Bio-compatibilité:   Les conditions nécessaires pour qu'un acide aminé rentre dans la fabrication d'une protéine. La condition suffisante c'est qu'il ne contrevienne pas au fonctionnement d'une protéine qui suit son cycle de sa synthèse et de son hydrolyse: acétylation peptidisation hydrolyse (intéines et hydrolyses, voir famille des aas dans détricotage).

13.4.14 Paris

Rédaction article en vue du résumé pour Poster.

Continuité entre les évolutions moléculaire et darwinienne.

• Introduction: Evol moléculaire. Définition des 2.
• 1ères réflexions (articles) d'après les articles dans l'ordre pétrole chimio chiralité . 4 principes:
  • C/L d'après les surfaces minérales puis dans le liposome.
  • organisation: auto-assemblage du liposome.
  • A/R: haute pression sur liposome pour chiralité et action à distance de la chimio-osmose.
  • Reproduction: Celle du liposome mais il faut l'ajout des PLDs.
• 2èmes réflexions (généralisation):
  • C/L pour la synthèse des éléments, les cristaux. Contrainte des bases dans l'ADN, liberté dans l'ARN. Les aas piégés par liposome.
  • Organisation: éléments organisateurs grâce à leur nuage électronique. Organisation presque cristal dans l'ADN ----> 2 paires de bases. Organisation des aas dans la membrane du liposome.
  • A/R: La matière condensée. Les forces dont la gravitation. A/R à travers la membrane du liposome = communication avec l'environnement. A/R ADN facteurs de transcription sans catalyse. La chimio-osmose et la création des canaux ioniques.
  • La reproduction: Les éléments sont reproduits par la gravitation. Celle du liposome est triviale à condition d'apporter les PLDs. Celle de l'ADN ne peut être isolée de la reproduction du liposome ou de la cellule.
  • Production: Synthèse de liaisons covalentes, amorce les liens nécessaires à la continuité. La synthèse peut se faire dans les principes précédents.
  • Initialisation de la continuité avec la soupe prébiotique où existe un réseau de petites molécules déplaçables par les équilibres thermodynamiques. Toutes les molécules de l'initialisation doivent être présentes d'après le principe qu'il n'y a aucun donneur d'ordre. Donc ce sont les réactions demandant peu d'énergie (ester, ions, hydratation ) qui vont fournir les 1ères molécules qui seront piégées, favorisant ainsi le déplacement d'équilibre (formose et non glycérol) = acétaldéhyde, formose, H2 -----> PLDs, ADN, ARN, Thr //aas petits.
• 3ème réflexion(continuité): Délègue ARN pour ADN, et protéines pour liposome. Il n'y a pas reproduction des intermédiaires.
  • Transformation des 4 principes, C/L  Organisation A/R et Production, du liposome en protéines et ADN en ARN. Les aas procèdent 1 à 1, les nucléiques par segments.
  • Il n'y a pas une continuité séquentielle, lipo, prot, ARN, ADN. Les délégations ( et évolution) se font en parallèle. Ce qui fait que l'ADN nécessite 2 paires de bases et pas plus, alors que l'ARN en a une multitude et très catalytique. L'ARN est chélatée par les protéines.
        Les protéines + ARN aboutissent au seul et unique code génétique dont le summum de l'évolution se retrouve dans tRNA synthase ----> code à 3 du à la mécanique.
  • L'A/R ADN/protéines  (facteurs de transcription) est mis en place dès le début comme celui de liposome/protéines.
  • Apparition d'un nouveau principe: la "bio-compatibilité" avec la famille des aas  -----> propriétés des aas codants. Autre que la cristallisation du principe C/L, ici c'est le blocage par des réactions chimiques (ou liaison H). Principe issu des intéines.
• 4ème réflexion (après Darwin): Ces principes s'appliquent ( même bio-compatibilité) à la société et à l'écologie.
  • L'espèce parfaite est l'équivalent du cristal d'où mort.
  • Le désordre complet c'est les guerres.
  • Une C/L nouvelle apparaît à ce niveau = la planète Terre a une limite. Cette limite est-elle infranchissable? Essaimer sur d'autres planètes paraît la solution. Mais l'interaction entre les êtres est vitale et la séparation par les grandes distances la rend nulle. La solution c'est de ne pas s'éloigner, en produisant des vaisseaux géants. Est-ce là la clé du paradoxe de Oppenhimer?  Étant donné l'âge de l'univers, de la durée de l'évolution sur Terre, cela ferait longtemps qu'on aurait trouvé d'autres civilisations avancées techniquement pour pouvoir communiquer avec elles.

 20.4.14  Tanger

J'ai décidé maintenant de partir des 3 articles dans l'ordre historique de leur écriture pour expliquer l’enchaînement  des idées. C'est pour moi une façon de consolider mes résultats. Sinon il y a tellement de points à considérer ( voir livre de Luisi Luigi) que je ne saurais plus pourquoi je prends tel ou tel chemin de réflexion.

• Impasse des systèmes ouverts avec un coenzyme entouré de qq aas (2 ans ).
• La voie des liposomes apparaît très vite prometteuse notamment par la délimitation d'un intérieur où peut progresser l'ordre, et la possibilité d'une synthèse abiotique de leurs acides gras. Seulement cette synthèse se confronte à la polémique du pétrole abiotique.
• Aussi j'ai posé comme postulat de départ pour l'investigation sur les origines de la vie, le postulat suivant:
  "La classe des molécules les plus complexes du vivant qui puissent avoir une origine géochimique et abiotique c'est la classe des acides gras à longue chaîne aliphatique".
• Pétrole prébiotique.
  •   À partir de là, comme le pétrole abiotique paraît se former dans la croûte terrestre, j'ai cherché à établir l'état des recherches sur la constitution d'une soupe prébiotique en profondeur de la croûte terrestre et non en surface, car aux acides gras il faut ajouter NPS. Cette idée me paraissait dès le début contre-intuitive pour l'azote et le soufre, car l'azote est essentiellement dans l'atmosphère et le soufre et ses dérivés inhibent la synthèse du pétrole synthétisé par le procédé FTT, utilisé en industrie. Et ce d'autant plus que j'étais à contre-courant des théories et de leurs résultats sur les origines de la vie, théories qui partent de l'expérience de Miller-Urey qui elle se déroulerait dans une atmosphère primitive riche en N2 et qui n'existe plus à cause de l'apparition de l'oxygène O2.
       Mais cette soupe prébiotique sous-terraine que j'ai appelée "pétrole prébiotique" a un avantage énorme par rapport à celle issue de l'atmosphère primitive c'est qu'elle est actuelle. Il suffit de démontrer son existence géochimique même indirectement  à cause de l'omniprésence du pétrole fossile. Cet avantage est aussi d'ordre conceptuel. Son existence n'est pas due à un phénomène unique du passé, qu'on ne peut plus reproduire, mais qu'elle est due à un processus qui se produit continuellement et donc qu'on peut reproduire nous-mêmes.
  • Pour compléter la voie de recherche à partir du liposome, dans l'article "pétrole prébiotique" j'ai établi l'état des recherches sur la synthèse des têtes hydrophiles qui nécessitent du glycérol et/ou sérine, éthanolamine, choline. Et j'ai terminé cet article avec la formation des liposomes. L'initialisation du métabolisme écrit à la fin est un résumé des articles "chimio-osmose prébiotique" et "chiralité prébiotique".
• La chimio-osmose prébiotique.
  Arrivé à ce stade de réflexion, on peut se demander est-ce que la voie du liposome, tel qu'il est actuellement, peut-elle amorcer l'évolution moléculaire? Car si on n'arrive pas à faire communiquer l'intérieur et l'extérieur du liposome, aucune évolution ultérieure n'est possible. Donc, avant de faire des élucubrations sur la synthèse des têtes hydrophiles, j'ai fait une recherche sur la possibilité de créer  des canaux d'échange simples à travers le liposome. Or les recherches bibliographiques sur les liposomes aboutissent rapidement sur le processus de chimio-osmose de Peter Mitchell (1961) qui fait intervenir des protéines membranaires et des canaux ioniques eux-mêmes protéiques. Le processus de chimio-osmose est sous-tendu par le potentiel électrique qui se crée entre l'intérieur et l'extérieur.
  • Il est évident alors que si on arrive à synthétiser un liposome comme l'actuel, mais sans les protéines, ce potentiel existerait aussi. Ce potentiel je l'ai appelé "potentiel électrique prébiotique" et il sous-tend une chimio-osmose prébiotique qui n'a rien à voir en puissance avec la chimio-osmose actuelle.
    J'ai émis alors l'hypothèse que cette chimio-osmose prébiotique, même si elle s'avérait très faible, favoriserait l'incorporation des aas dans la bicouche du fait que ces derniers ont la possibilité de s'accrocher à la face externe du liposome, liposome et aas ayant des têtes zwitterioniques de conformation très proches.
    L'exemple de canaux d'échange simples, comme je le cherchais auparavant, ce sont les ionophores qui sont des peptides de quelques acides aminés et d'alpha-hydroxydes acides, tous les deux D ou L, et qui permettent des échanges d'ions mono-atomiques dont le proton.
  • L'article ébauche l'évolution vers d'autres protéines membranaires, mais le plus important ce sont les conséquences conceptuelles sur l'évolution moléculaire:
    
    • Nous avons là un réseau d'électrons et de protons à travers la membrane à la place d'un réseau de réactions chimiques en système ouvert.
    • Les cations alcalins sont aussi importants que NPS
    • Les toutes 1ères étapes de l'évolution moléculaire accentuent la différenciation entre intérieur et extérieur et notamment par le tri entre des aas vers le feuillet interne.
    • La cohésion des feuillets grâce à la structure zwitterionique de la tête et surtout grâce à la longueur du cation ( sérine éthanolamine choline) devrait imposer la conformation  des aas et notamment leur chiralité ainsi que celle du glycérol de la tête hydrophile.
    • L'ion phosphate doit être traité à part, car il constitue l'armature des feuillets et sa taille et sa charge ne lui permettent pas de passer par diffusion comme les ions mono-atomiques. J'ai suggéré que le processus de flip-flop ( sans enzymes) devrait expliquer son entrée dans le liposome. Son incorporation dans le liposome central et les acides nucléiques constitue ce que j'appelle la séquestration du phosphate.
    • Les 5 zones: la membrane n'est pas un contenant seulement (Pohorille).
  • L'article chimio-osmose prébiotique laisse en suspens la discrimination entre Na+/K+ et traite le potentiel électrique de façon inadéquate qui est celle du point matériel de la physique classique et notamment les actions à distance entre l'intérieur et l'extérieur comme le suggère la notion de potentiel électrique même. Ces 2 aspects ont été traités après la rédaction de chimio-osmose prébiotique et chiralité prébiotique dans continuité entre EM et ED.
  • L'article n'explicite pas clairement la chiralité du glycérol-P, et encore moins l'homochiralité des aas d'autant plus que les ionophores arborent les 2 chiralités de leurs monomères. Une hypothèse que j'ai échafaudée dans l'article conclut que les 2 chiralités du glycérol et de la sérine doivent être complémentaires ( et par extension à tous les aas ). Elle part de la représentation de la tête du phosphatidyl-glycérol où les 2 glycérols sont attachés au même phosphate: glycérol-P-glycérol.  L'encombrement stérique étant le même pour les 2 glycérols, leur position par rapport au phosphate rend leur chiralité complémentaire.  Mais chez les archées le glycérol (ou la sérine) du cation de la tête hydrophile ne change pas sa chiralité, alors que le glycérol estérifiant les 2 acides gras, oui. L'article chiralité prébiotique traite de ce problème.
• La chiralité prébiotique.
  • La tête hydrophile comporte 2 bras, le fixe celui qui contient le glycérol estérifié à 2 acides gras, et le mobile qui porte un cation (sérine, éthanolamine, choline) ou un glycérol qui sont attirés par l'anion phosphate d'un PLD voisin. Dans cet article je démontre que la chiralité du bras fixe est déterminée par l'encombrement stérique des liaisons esters (L-glycérol-3P) pour les bactéries et celui des liaisons éthers (D-glycérol-3P) pour les archées. 
    Je démontre aussi que la chiralité du bras mobile portant la sérine ou le glycérol est de type lévogyre (L) rapprochant les 2 feuillets du liposome quand le bras se déplace vers l'anion P, augmentant ainsi la cohésion mécanique du liposome.
  • Synthèse de la tête hydrophile:
    • En prébiotique.
         On peut supposer que pour le bras mobile l'estérification pourrait se faire après son positionnement. Je pensais aussi que l'éthanolamine devait être la molécule prébiotique à être estérifiée en 1er étant donné sa simplicité et ne demandant aucun positionnement nécessaire à un carbone chiral.
         Par contre pour le bras fixe la difficulté à obtenir du glycérol dans le pétrole prébiotique, le fait qu'il faille créer 2 liaisons esters sur un même glycérol et devant le grand nombre de conformations à traiter si on devait passer par un intermédiaire phosphaté du glycérol m'ont poussé à émettre l'hypothèse suivante: "La DHA phosphatée devrait être hydrogénée et estérifiée sur place, la surface poly-anionique facilitera l'hydrogénation et la tautomérie céto-énol du DHA s'adaptera à 2 acides gras voisins disposés en tête-bêche (se partageant 2 liaisons hydrogènes) pour créer la conformation du glycérol à encombrement stérique minimal. Dans cette hypothèse le L-glycérol-3P, issu d'une éventuelle hydrogénation du glycéraldéhyde-3P sera fixé, alors que le D sera exclu, d'après ma démonstration citée ci-dessus.
    • En biotique.
      • Le bras fixe:
          Le D-glycéraldéhyde n'est pas piégé par la membrane et sert l'homochiralité des sucres; Les enzymes qui fixent le glycérol sont membranaires ( c.a.d que la réaction se fait sur la surface), soit elles hydrogènent la DHA-P avant estérification (réaction EC.111.94, réversible comme si elle était calquée sur l'isomérisation DHA-P = L-glycéraldéhyde-3P) soit il y a une 1ère estérification puis hydrogénation (EC 111.54 irréversible) suivie de la 2ème estérification. Les estérifications sont irréversibles. Donc l'hypothèse du DHA ci-dessus semble renforcée.
          Cas du L-glycéraldéhyde-3P: Cette molécule n'existe pas apparemment dans le métabolisme. Pourtant une enzyme spécifique de son hydrogénation a été isolée et le L-glycérol-3P qu'elle donne est fixé à 81% dans la membrane (ref.); Les auteurs se posent la question de l'origine de ce glycéraldéhyde. C'est comme si la DHA libre n'existait pas pour la donner par équilibre thermodynamique.
      • Le bras mobile:
           Étonnamment l'éthanolamine que je pensais la molécule la plus simple et la plus facile à installer s'avère indésirable. Chez les procaryotes elle n'existe pas sous forme libre, sinon il existe une seule enzyme pour la casser en NH3 et acétaldéhyde (EC.    ). Ensuite l'attachement au phosphate ne se fait pas directement, alors qu'en dehors de la membrane (enzymes non membranaires EC. et EC. ) le phosphate libre et la choline ou l'éthanolamine libres peuvent être liés (chez les eucaryotes seulement).
           En fait il y a 2 processus mis en cause dans la fixation du bras mobile. Le 1er est le processus énergétique: la liaison bras fixe- bras mobile est une liaison phospho-diester analogue à celle des acides nucléiques. Alors que les liaisons ester qu'on a vu jusqu'à maintenant sont des liaisons simples. La 2ème liaison est plus énergétique, elle est précédée par une liaison avec un phosphate dans le CDP qui nécessite une 2ème enzyme pour le remplacer. D'où l'intervention du CTP.
           Le 2ème processus mis en cause est d'ordre conformationnel. 3 conformations sont à gérer:
        
        • Positionner le cation ( ou le OH pour le glycérol ): C'est lié à l'encombrement stérique du bras. Il faut que le bras soit encombrant (en volume et en charge) pour qu'il puisse se positionner. C'est le cas de la sérine, de la choline et du glycérol-P (différenciation entre L et D). Ce n'est pas le cas ni de l'éthanolamine ni du glycérol. L'éthanolamine est obtenue à partir de la sérine déjà positionnée, par décarboxylation (EC.  ), le glycérol est obtenu par déphosphorylation (EC.  ) du glycérol-3P installé auparavant (EC.  ).
        • Positionner la base nucléique nécessaire à la liaison phospho-diester intermédiaire: ce positionnement s'apparente au piégeage des aas avec leur zwitterion. En effet c'est le CDP avec son NH2 et son sucre qui s'apparente le plus à un acide aminé, parmi les bases nucléiques. Les purines et l'uracile ne conviennent pas par leur taille ou par leur manque de NH2 (uracile). Le dCDP joue le même rôle et on a mesuré un rapport de 0.88 entre les acides nucléiques (ref.). Le rôle de positionnement du CDP est nettement séparé de son rôle énergisant (EC.  EC.  ) où le phosphate du bras fixe n'est plus libre de tourner autour de la liaison phosphoester.
        • Positionner le tétraèdre du P du bras fixe qui peut encore tourner autour de sa liaison avec le glycérol. Ce positionnement n'est pas évident mais on le devine avec EC. qui l'élimine. Mais aussi avec le phosphatidyl-CDP où le 2ème P doit bloquer le 1er.
  • Homochiralité prébiotique et initialisation du métabolisme  29.4.14 Tanger.
    • Les sucres dérivent du D-glycéraldéhyde-3P qui n'est pas fixé par la membrane. D'où leur homochiralité.
    • Pour les aas dans le cadre de la cohésion mécanique, nous n'avons démontré que la chiralité de la sérine. On peut attribuer l'homochiralité des aas à la théorie de la chimio-osmose prébiotique plus la théorie de la cohésion mécanique.  Ainsi les mouvements des bras mobiles des têtes hydrophiles entraîneraient les L-aas mais pas les D-aas. C'est ainsi que se formeront dans la membrane des pseudo-hélices alpha de L-aas, d'hélicité droite, qui seront à l'origine des canaux ioniques et des protéines membranaires ( chimio-osmose prébiotique).
         Seulement la synthèse des bras mobiles, bien qu'elle nécessite qu'une seule estérification, paraît inaccessible parce que cette estérification, la 2ème d'une liaison phospho-diester, est très énergétique et qu'elle ne bénéficie pas de l'effet de surface comme le bras fixe. Deux processus peuvent accélérer conjointement cette estérification:
      
      • La synthèse des bras fixes crée des surfaces polyanioniques plus ou moins grandes de phosphates ( PO4--,  PO4H- ) qui joueront le même rôle que les anions carboxyliques pour le bras fixe, mais beaucoup moins efficacement parce que moins étendues.
      • Les L-aas avec leur zwitterion peuvent participer à la cohésion mécanique comme la sérine. C'est ce que j'appelle la séquestration des aas, différente du piégeage des aas  par les têtes hydrophiles déjà formées qu'on a vu en chimio-osmose prébiotique. Elle consiste à mettre un L-aa à la place de la sérine quand c'est possible et notamment pour les 1ères mises en place des têtes hydrophiles, dans les espaces sans bras mobile.
    • Initialisation du métabolisme.
      • Synergie entre cohésion mécanique et L-aas: Le scénario que je décris ici met en oeuvre la synergie entre les L-aas et la cohésion mécanique. Deux cercles vertueux s'établissent alors:
        • L'augmentation du nombre de têtes hydrophiles de même chiralité augmente la cohésion de la vésicule, cohésion qui favorise à son tour la fixation et la séquestration des molécules de même chiralité.
        • La concentration des L-aas par séquestration crée des groupements d'aas catalysant de plus en plus efficacement la synthèse des têtes hydrophiles mais aussi les 1ères voies métaboliques.
      • Le tableau des étapes du scénario (Tableau 1):
        • Le scénario commence par la synthèse des têtes hydrophiles dans le cadre de la théorie de la cohésion mécanique ( étapes 1 et 2) et se poursuit en supposant que certains coenzymes puissent être séquestrés comme les 1ers aas (étapes 3 à 7). Ce qui permet aux groupements des L-aas sur la paroi de synthétiser de nouveaux L-aas et nouveaux coenzymes.
        • L'initialisation du métabolisme est supposé se produire dans les vésicules aqueuses de la phase huile. Elle peut se poursuivre dans les liposomes dont la membrane n'est pas nécessairement recouverte entièrement de têtes hydrophiles. Nous retrouvons là les processus de la chimio-osmose prébiotique qui vont suppléer en molécules épuisées grâce à la diffusion passive et aux échanges par l'intermédiaire des protéines membranaires.
            Dans le liposome prébiotique 2 métabolisme qui se complètent sont mis alors en place:
          
          • Le métabolisme membranaire issu du feuillet externe et qui est sous-tendu par la chimio-osmose qui piège les L-aas externes et les coenzymes minéraux pour constituer les protéines membranaires.
          • Le métabolisme de la paroi du feuillet interne en contact avec le milieu intérieur. Ce métabolisme séquestre au début les L-aas et les coenzymes les plus simples sur la paroi. Il emmagasine aussi le phosphate par liaisons covalentes. Il est basé sur des réactions simples comme les réactions de formose qui utilisent de petites molécules qui pénètrent par diffusion passive.
        • Le scénario arrive jusqu'à la synthèse des acides gras. Ce qui permet alors la reproduction par fission des liposomes. Quand l'évolution moléculaire aboutira dans certains liposomes à la réplication de l'ADN, celle-ci pourra alors se synchroniser avec la reproduction de ces liposomes.

3.5.14 Paris

Le concept global de l'origine de lavie.

Dans l'esprit historique que j'ai adopté jusqu'ici.

• Poser les pbs restants concernant l'article chiralité.
• un pseudo-article ( pour poster ): poser les pbs de la chimio-osmose (juste à côté des autres comme chiralité)
• La pression hydrostatique ---> contrainte....
• Liposome: auto-organisation par une force (vdW+H) impose une contrainte pour l'extérieur  ----> organisateur + délégation protéines (force squelette). Les éléments sont des organisateurs ( et ont été organisés par astro). Auto-organisation ADN par une force H latérale + aromaticité + vdW, n'impose pas de contrainte directement ----> délégation ARN.
• Liposome: action/réaction   -----> quantique

glycolaldéhyde = ga ; acétaldéhyde=aca.    ga ---> DHA  <-----> DGA + DHA -------> R ;       DGA + ga -------> N ;     DGA + aca ------> dN ; DHA ==> LGA (mb.).

B + DGA + ga -----> N -----> P2N ;   

B + DGA + aca ====> dN ---> P1dN qui aide les réactions  N -----> P2N;  Les P2N font évoluer la voie de néo-synthèse du ribose R qui ajouté à une base B donne N puis P2N qui active la voie de néo-synthèse du ribose R. ( Les bases sont sensées être dans la membrane par hydrophobicité et présentent un NH fonctionnel qui réagirait avec DGA−P ou DHA−P (DHA qui adopterait la forme DGA par tautomérie énol-cetone) comme LGA−P ou DHA−P s'hydrogénisent et s'estérifient en même temps aux 2 acides gras de la membrane. A cet ensemble se lie ga ou aca pour donner respectivement N (B-sucre-P) et dN d'où la notation P2N pour écrire B-sucre-PPP) 

Voie de néo-synthèse du ribose R: DGA + DHA  - - - - - - > R + B ------->  N -----> P2N.  (voir parenthèse ci-dessus).

4.5.14 Paris

2ème lecture de continuité:

• comment passer de EM, basée sur le liposome, à ED basée sur l'ADN.
• quelles sont les contraintes physiques qui permettent de passer d'une organisation à 2 dimensions sans info et dont les molécules sont libres (liposome) à une organisation semi-rigide à une dimension (ADN) contenant une info (où les molécules sont fixées)?
• Liposome: 2 forces principales, vdW + ionique et éventuellement H (du glycérol du PLDg); , les ions en zwitterions qui se neutralisent.
• L'ADN: toujours les 3 forces , toutes aussi importantes les unes que les autres + un champs d'électrons pi en résonance.
  • la force ionique  ---->  poly-anions neutralisés par les mono-anions alcalins
  • les liaisons H font la fermeture
  • et les forces de vdW chassent l'eau.
• Les forces agissantes :
  • entre liposome et protéines ce sont les zwitterions qui agissent;
  • dans les protéines ce sont les liaisons H du squelette qui agissent; Les radicaux n'agissent pas par liaison hydrogène (ils n'en ont pas ou très peu) mais par leurs ions, leur chaine aliphatique et par les électrons pi pour contraindre la forme de la protéine.
  • dans l'ADN ce sont les liaisons H des bases qui agissent. Les bases sont les radicaux des mono-mères alors que le squelette porte les ions.
• Chélation de nucléotides par les peptides.
• La quantique du liposome.
• ARN/Protéine ----> relation catalytique, labilité de l'ARN.
• ADN/Protéine -----> relation spéciale ----> transcription.
• C/L:
  • Thermo= définitions, surfaces minérales (littérature)
  • Liposome: plan/sphère limitée. Surface minérale avec PO4 mobile, zwitterion non ionique/SiO4. ----> double C/L. (vésicule?).
  • ADN: cristal, voir les 3 forces et résonance pi ci-dessus.
• Organisation:

5.5.14 Paris

Chiralité:

• dipôle ok avec chiralité;
• tête horizontale ok avec chiralité, mais fréquence élevée des mouvements de la tête , sans donner le sens.
• Une idée puisqu'on travaille à haute pression: est-ce que la pression hydrostatique peut intervenir pour réduire cette fréquence? Est-ce que la p.h peut contraindre la chiralité L dans la vésicule pour l'agrandir? Est-ce que la chiralité L peut contrer la p.h externe et rendre cette pression plus faible à l'intérieur? A-t-on mesuré la p.h à l'intérieur du liposome?
• Une idée pour étudier l'action à distance à travers le liposome de la chimio-osmose prébiotique: La p.h rendrait plus compact et plus solide le liposome, augmentant ainsi ses propriétés quantiques pour son interaction avec l'extérieur.
• Ces 2 idées m'ont poussé à faire des recherches sur les hautes pressions et les propriétés des milieux condensés où l'action à distance du champs électrique n'a pas de sens, puisqu'il n'y a pas de vide. Ce qui m'a amené à étudier aussi l'hydratation des ions dans les solutions aqueuses, à reconsidérer le pb de la ségrégation entre Na+/K+ et la notion de contrainte physique qui remplacerait la notion de force de la physique classique. En effet dans un milieu condensé il n'y a pas de vide, mais aussi il n'y a pas de point de contact. Les nuages électroniques répondent à la physique quantique et par là n'ont pas de frontière bien délimitée: une molécule donnée dans un milieu condensé est contrainte par les molécules voisines qui l'entourent. Cette contrainte est équilibrée par la répulsion entre les nuages électroniques.
• C'est en généralisant cette notion de contrainte à toute structure et aux interfaces entre ces structures que j'ai développé un concept global pour l'évolution moléculaire.

6.5.14 Paris

Un concept global pour l'évolution moléculaire

Principe de C/L; auto-organisation; directionnalité/réversibilité; A/R (interactions entre macro-molécules) ; continuité; reproduction.

Organisation = organisation, organisateur, auto-organisation.

Continuité = 1 processus dans l'actuel, complexe, débute simplement à un certain moment dans l'évolution moléculaire et continue à se produire et à se complexifier dans cette évolution.

• Cas des facteurs de transcription: ils sont produits par la membrane par réaction au milieu extérieur puis ils agissent sur l'ADN ( sans catalyse, pour permettre la transcription ). Cette situation peut se produire à l'initialisation du métabolisme avec les pseudo-protéines ( aas piégés ou séquestrés, voir chimio-osmose et chiralité) qui encapsulent les dN par liaisons H, puis double brins, ouverture et appariement avec les N, ligases ----> ARN.
• Cas de la chimio-osmose et la formation des canaux, toujours par réaction au milieu extérieur.
• Cas des ARN: l'ARN est toujours encapsulé par des protéines, mais ces protéines ne sont pas la conséquence d'une action externe, elles sont dans le cytoplasme. Cet ensemble participe au métabolisme central. A l'initialisation du métabolisme ce sont les processus qui se développent sur la paroi interne qui produisent ces protéines, comme je l'ai supposé avec la séquestration des  aas ( voir chiralité ). Mais dans ce cas les mono-ARN ne sont pas produits seulement par le métabolisme, ils sont en plus réunis par appariement sur l'ADN et peuvent produire des oligomères par des pseudo-ligases.
    Si dans le cas de l'ADN la complexification est unidirectionnelle, dans le cas des ARN elle peut prendre au moins 4 directions principales:
  
  • 1 ou 2 nucléotides encapsulés par des protéines joueront le rôle de coenzymes: ATP, GTP, NAD;
  • les équivalents des tRNAs ( 70 pb environ) évolueront en tRNA et synthase;
  • l'équivalent de RNAr évoluera en ribosome;
  • l'ensemble + 1 RNA quelconque évoluera en traduction.
• Cas du métabolisme
• Ce n'est pas le cas de la reproduction des liposomes, ils n'évoluent pas vers la réplication.
• Les toutes 1ères synthèses des mono-nucléotides. C'est la continuité entre EM et ED.
  • métabolisme actuel: DGA−P + aca <−−−> dR−1P, 4124 5427   !  dR−1P + B <−−−> dB−ose−P, 2421 3135  !   dB−ose−P + PP <−−−> dBTP, 2476 2748  !  DGA−P <−−−> Glycérate−3P, 121.12 Eco   273 Eco  !   Glycérate−3P ==> Labo.  !!!    DGA−P <−−−> DHA−P, 5311  !   DGA−P + DHA−P -----> R−5P -----> PRPP, B1 Zn   !   PRPP -----> Bases, Hist    !    R−5P -----> B−ose−P   !   B−ose−P + PP -----> BTP.
        Est-ce que le ga est utilisé en prébiotique? où l'on a DHA−P H2 −−−> PLD  !  LGA−P + H2 −−−> PLD  !   mais est-ce qu'on a DGA−P + ga −−−> R−1P ??
       Dans le métabolisme actuel le ga est utilisé dans: DHA−P + ga <−−−> L−xylulose−1P, 412.19 Eco  !   L−xylulose−1P <−−−> D−Ribulose−5P  !   pyruvate + ga <−−−> ---, 412.18 412.28    !      folate + ga <−−−> ---, 412.25 Eco    !  121..21 Eco, 111.77 Eco, 1438 EtN.
  • Reacion de formose: fa + fa <−−−> ga   !    ga + fa <−−−> GA (L,D) <−−−> DHA   !   DHA + ga <−−−>Ribulose <−−−> Ribose.
  • Prébiotique:
    • Formose + phosphorylation
    • Actuel sans enzymes
    • Alternative: DGA−P + B −−−> B−DGA−P sur membrane   !   B−DGA−P ( sur membrane ) + aca −−−> dB−ose−P  !  B−DGA−P ( sur membrane ) + ga −−−> B−ose−P  !   dB−ose−P (ou B−ose−P) + PP −−−> dBTP (ou BTP)  !   (5 réactions) DGA−P + DHA−P ----> B, Hist; C'est la voie évolutive. Dans alternative il y a directionnalité par la membrane et déplacement thermodynamique: dBTP avant BTP. BTP fait évoluer la voie évolutive et d'où le métabolisme.

Le principe C/L : Cette notion de contrainte n'est pas la propriété de la pression hydrostatique seulement. On la retrouve pour une même pression à l'interface entre un solide et un liquide. Les molécules du liquide, en contact avec la surface solide, sont adsorbées, c.a.d fixées et donc adoptent plus ou moins l'organisation du solide. Elles sont contraintes et elles-mêmes contraignent leurs voisines qui sont plus libres qu'elles. Le phénomène d'adsorption est à la base de la catalyse par les surfaces minérales. Apparaît  alors une notion plus constructive qui est celle de contrainte/liberté. Ces 2 propriétés intimement liées sont la propriété principale du vivant: Si on avait une contrainte absolue, comme on l'a pour les atomes figés d'un cristal, on aurait un minéral comme on le comprend en général. Si on avait une liberté totale, comme pour les molécules d'un liquide, on aurait un système ouvert qui n'assure aucune organisation. Le mélange de ces 2 propriétés se retrouve dans un rapport variable dans toutes les structures biologiques et notamment les liposomes. Dans le liposome les molécules qui le constituent, les PLDs, sont complètement libres en 2 dimensions, la sphère du liposome, mais elles sont contraintes dans cette sphère double minérale. Dans l'ADN, l'ARN et les protéines les monomères sont fixes dans une dimension mais peuvent se mouvoir plus ou moins autour de cette dimension. La structure biologique qui se rapproche le plus du cristal (du minéral) c'est l'ADN sous sa forme de double brin: l'appariement des 2 brins se fait par liaison H nettement plus forte que les liaisons vdW et ioniques, mais peuvent se défaire et se faire sans réorganiser la structure. Grâce aux liaisons hydrogènes on peut cristalliser, en labo, les protéines et les acides nucléiques. Les virus sont des quasi cristaux de protéines et d'acides nucléiques mais se font et se défont grâce aux liaisons H aussi.

Le principe d'organisation (auto?):

• auto-évolution
• organisation imparfaite, cristal (ion  +liaison covalente), liposome (vdW), protéine (liaisons H sur squelette), ADN (liaisons H sur radicaux), ARN (peu de liaisons H)
• Évolution par délégation: liposome aux protéines, ADN à l'ARN
• Organisation + C/L donne:  un liposome à 2 dimensions, un ADN à 2 types de paires de bases, des protéines(dipôles) et des ARN (apparié par morceaux) d'une grande variété.
• L'organisation crée de nouvelles forces donc de nouvelles contraintes pour son environnement: ADN (résonance), liposome (zwitterions, osmose), protéines (dipôles, feuillets beta), ARN (structuration de la catalyse), interactions entre macro-molécules.

Le principe de C/L s'applique aux éléments d'une structure donnée et celle-ci par sa contrainte sur les molécules avoisinantes synthétise d'autres molécules qui pourraient former une autre structure avec une nouvelle contrainte différente de la précédente.

• **
• Les molécules synthétisées, dans la plupart des cas, ne sont pas organisées en une nouvelle structure. Dans le cas d'un système fermé comme le liposome les molécules libres synthétisées par les structures organisées sont canalisées par les contraintes de ces structures et constituent le métabolisme central. Par leurs contraintes les structures organisées font partie donc du métabolisme central.
• Le liposome dont les acides gras sont synthétisés par les contraintes des surfaces minérales (postulat de la poche de pétrole prébiotique) est la seule structure auto-organisée par les petites molécules. Il en contient quelques millions. Les forces d'organisation sont les plus faibles, les forces de vdW. Comme on l'a vu dans la chiralité prébiotique ce sont les contraintes des têtes carboxyliques du liposome ( ou de la vésicule) qui initialisent le métabolisme et modifie ces têtes en zwitterions. Ces surfaces partiellement ou totalement zwitterioniques piègent ou séquestrent les aas de la soupe prébiotique. Ces aas pénètrent dans la membrane et constituent les 1ères protéines membranaires dont les canaux, peut-être sous forme de groupements d'aas non liés mais contraints par et dans la membrane.
• La chimio-osmose est le moteur de l'évolution moléculaire.

8.5.14 Vendôme

Le principe d'organisateur:

** Cette faculté d'une structure à organiser son environnement je l'appelle le principe d'organisateur. Ce principe  se manifeste avec toute structure moléculaire mais aussi avec les atomes isolés comme les ions mono-atomiques et les petites molécules de quelques atomes comme le P (phosphate). Le pouvoir organisateur dépend de la complexité et de la taille de la structure organisatrice. Il augmente par exemple avec le nombre atomique dans une colonne du tableau de Mendelev. K+ par exemple devrait être plus organisateur que Na+ sur H2O parce qu'il a 8 électrons en plus.

23.5.14 Paris

Les 5 zones de la chimio-osmose

• Évolution de la face externe du liposome: 
  La surface du liposome, faite de 10 millions de têtes zwitterioniques environ, favoriserait la pénétration des acides aminés et des acides alpha-hydroxylés dans la membrane et leur regroupement sur cette surface.
  
  • Cohésion du liposome: Cependant l'encombrement stérique des têtes hydrophiles, imposé par le rapprochement des chaînes aliphatiques, oppose une forte contrainte à la pénétration. Et cet encombrement est renforcé par la longueur du bras mobile, l'éthanolamine par exemple, qui arrime un phospholipide à son voisin. C'est ce qui fait d'ailleurs la solidité et la cohérence du liposome. Une méthylamine à la place de l'éthanolamine ne permettrait pas l'arrimage et une propylamine le rendrait trop lâche.
  • Configuration des acides aminés: La cohésion du liposome devrait imposer une configuration stérique aux acides aminés et aux acides alpha-hydroxylés qui pénètrent dans la membrane. Cette configuration concerne leur longueur et leur chiralité.
  • Synergie structure/chimio-osmose: Nous voyons ainsi qu'à la face externe et même qu'à la face interne le liposome intervient par sa structure même, sans tenir compte du processus chimio-osmotique auquel elle s'ajoute. Le processus chimio-osmotique prébiotique, même si son action peut paraître infiniment plus faible que celle du processus biotique, il évolue néanmoins dans un milieu réactionnel structuré par et avec le liposome et se renforcent mutuellement.
• Évolution de la zone hydrophobe de la membrane:
  Elle va hériter des molécules et de la réactivité chimique du milieu extérieur qui, dans la poche prébiotique, la soupe prébiotique.
  
  • Intégration des acides aminés: L'intégration des petites molécules polaires ou même ionisées par les têtes hydrophiles dans la membrane va les obliger à prendre des configurations spatiales propres aux milieux aliphatiques. Les groupements d'acides aminés et des acides alpha-hydroxylés, accompagnés éventuellement de catalyseurs minéraux chélatés, peuvent devenir des centres catalytiques ou des canaux ioniques.
  • Les molécules hydrophobes: Ces molécules, comme les hèmes, les hydroquinones et les bases nucléiques s’intercalent facilement dans la membrane et peuvent présenter de part et d'autre des fonctions chimiques qui seront modifiées chimiquement par les milieux intérieur et extérieur, ou bien serviront comme coenzyme aux groupements d'acides aminés intégrés dans la membrane.
  • Transduction du potentiel électrique: Les molécules hydrophobes qui s'étendent sur toute l'épaisseur de la membrane peuvent servir de transducteur du potentiel électrique.
• Évolution de la face interne du liposome:
  
  • Elle la même structure zwitterionique que la face externe mais une partie des têtes hydrophiles peuvent être des sérines responsable en partie du potentiel électrique entre les 2 faces.
  • Elle va hériter des molécules triées par les 2 zones précédentes. Les acides aminés seront peut-être plus homogènes, surtout en ce qui concerne la chiralité.
  • Elle va faire pénétrer dans la membrane les molécules propres au milieu intérieur, notamment les petits acides aminés qu'on a vu dans la partie du poster consacrée à l'initialisation du métabolisme dans la poche de pétrole prébiotique et qui sont Gly Ala Ser Asp Glu ainsi que les acides aminés dérivés de ces derniers par le métabolisme naissant.
  • En contact avec le milieu intérieur, elle va subir sa réactivité chimique et son organisation.
• Le milieu intérieur:
  • Un milieu fermé: Il est fermé et petit, limitant la diffusion et favorisant l'organisation.
  • Des réactions chimiques limitées pendant l'initialisation du métabolisme: Dans l'hypothèse de la poche du pétrole prébiotique, la soupe prébiotique contient de petites molécules qui diffusent facilement à travers la membrane. Ce sont H2, le formaldéhyde, l'acide formique, l'acétaldéhyde, NH3 et CO2 et sont à l'origine de la réaction de formose, qui produits les trioses, et des réactions qui produisent les petits acides aminés ( voir ci-dessus ).
  • Le potentiel électrique devrait modifier l'ionisation des acides et des bases faibles.
  • La séquestration du phosphate: A l'intérieur le phosphate sera intégré dans le métabolisme naissant et plus tard dans les acides nucléiques. C'est ce que j'appelle la séquestration du phosphate. Le phosphate est poly-atomique, gros, ionisé aux pHs biologiques et peut porter 1 à 3 charges négatives. Il devrait entrer beaucoup plus difficilement que les ions mono-atomiques. Or sa vitesse de diffusion à travers la membrane est équivalente à celle de K+ et Na+. L'hydrolyse des têtes hydrophiles, déséquilibrant les phospholipides, rend possible le passage de ces phospholipides d'un feuillet à l'autre, par le processus connu appelé flip-flop. Ce qui expliquerait sa vitesse de diffusion.