Expérience de Miller-Urey

Définition de l'expérience de Miller-Urey

Commençons par examiner la définition de l'expérience de Miller-Urey.

L'expérience de Miller-Urey était une expérience qui testait l'hypothèse Oparin-Haldane qui était, à l'époque, une théorie très appréciée de l'évolution de la vie sur terre par le biais de l'évolution chimique.

Qu'est-ce que l'hypothèse Oparin-Haldane ?

L'hypothèse Oparin-Haldane suggérait que la vie émergeait d'une série de réactions progressives entre des matières inorganiques sous l'effet d'un important apport d'énergie. Ces réactions ont d'abord produit les "éléments constitutifs" de la vie (par exemple, les acides aminés et les nucléotides), puis des molécules de plus en plus complexes jusqu'à l'apparition de formes de vie primitives.

Miller et Urey ont entrepris de démontrer que les molécules organiques pouvaient être produites à partir des molécules inorganiques simples présentes dans la soupe primitive, comme le proposait l'hypothèse Oparin-Haldane.

Figure 1. Harold Urey réalisant une expérience.

L'hypothèse Oparin-Haldane - notez que ce point est important - décrivait l'émergence de la vie dans les océans et dans desconditions atmosphériques réductrices riches en méthane . Ce sont donc ces conditions que Miller et Urey ont tenté d'imiter.

Miller et Urey ont tenté de recréer les conditions atmosphériques primordiales réductrices établies par Oparin et Haldane (figure 2) en combinant quatre gaz dans un environnement fermé :

1. Vapeur d'eau

2. le méthane

3. l'ammoniac

4. Hydrogène moléculaire

Le duo de scientifiques a ensuite stimulé leur fausse atmosphère avec des pules électriques pour simuler l'énergie fournie par la foudre, les rayons UV ou les cheminées hydrothermales et a laissé l'expérience se dérouler pour voir si les éléments constitutifs de la vie se formaient.

Résultats de l'expérience de Miller-Urey

Après avoir fonctionné pendant une semaine, le liquide simulant l'océan à l'intérieur de leur appareil a pris une couleur brun-noir.

L'analyse de la solution par Miller et Urey a montré que des réactions chimiques complexes et progressives s'étaient produites pour former des molécules organiques simples, notamment des acides aminés, prouvant ainsi que des molécules organiques pouvaient se former dans les conditions énoncées dans l'hypothèse Oparin-Haldane.

Avant ces découvertes, les scientifiques pensaient que les éléments constitutifs de la vie, comme les acides aminés, ne pouvaient être produits que par la vie, à l'intérieur d'un organisme.

L'expérience de Miller-Urey a ainsi apporté la première preuve que des molécules organiques pouvaient être produites spontanément à partir de molécules inorganiques, suggérant que la soupe primordiale d'Oparin aurait pu exister à un moment donné de l'histoire ancienne de la Terre.

Cependant, l'expérience de Miller-Urey n'a pas entièrement confirmé l'hypothèse d'Oparin-Haldane, car elle n'a testé que lesétapes initiales de l'évolution chimique et n'a pas approfondi le rôle des coacervats et de la formation des membranes.

L'expérience de Miller-Urey démentie

L'expérience de Miller-Urey s'est inspirée de l'hypothèse Oparin-Haldane et en a recréé les conditions. Il s'agissait principalement de recréer les conditions atmosphériques réductrices qui, selon la paire précédente, étaient cruciales pour la formation de la vie primitive.

Bien qu'une analyse géochimique récente de l'atmosphère primordiale de la Terre brosse un tableau différent...

Les scientifiques pensent maintenant que l'atmosphère primordiale de la Terre était principalement composée de dioxyde de carbone et d'azote : une composition atmosphérique très différente de l'atmosphère lourde d'ammoniac et de méthane recréée par Miller et Urey.

On pense aujourd'hui que ces deux gaz, qui figuraient dans leur expérience initiale, ont été trouvés en très faible concentration, si tant est qu'ils aient été présents !

L'expérience Miller-Urey fait l'objet d'autres tests

En 1983, Miller a tenté de recréer son expérience en utilisant le mélange de gaz mis à jour - mais n'a pas réussi à produire beaucoup plus que quelques acides aminés.

Plus récemment, des chimistes américains ont répété la célèbre expérience de Miller-Urey en utilisant des mélanges gazeux plus précis.

Alors que leurs expériences ont donné des résultats tout aussi médiocres en matière d'acides aminés, ils ont remarqué que des nitrates se formaient dans le produit. Ces nitrates étaient capables de décomposer les acides aminés aussi rapidement qu'ils se formaient, mais dans les conditions de la terre primordiale, les minéraux de fer et de carbonate auraient réagi avec ces nitrates avant qu'ils n'aient eu le temps de le faire.

L'ajout de ces produits chimiques essentiels au mélange produit une solution qui, bien qu'elle ne soit pas aussi complexe que les résultats initiaux de l'expérience de Miller-Urey, est abondante en acides aminés.

Ces résultats ont ravivé l'espoir que la poursuite des expériences permettra de mieux cerner les hypothèses, les scénarios et les conditions probables de l'origine de la vie sur terre.

Démystifier l'expérience de Miller-Urey : Des produits chimiques venus de l'espace

Bien que l'expérience de Miller-Urey ait prouvé que la matière organique peut être produite à partir de la seule matière inorganique, certains scientifiques ne sont pas convaincus qu'il s'agit d'une preuve suffisante de l'origine de la vie par le seul biais de l'évolution chimique. L'expérience de Miller-Urey n'a pas réussi à produire tous les éléments constitutifs de la vie - certains nucléotides complexes n'ont pas encore été produits, même lors d'expériences ultérieures.

La réponse de la concurrence à la question de savoir comment ces éléments de construction plus complexes sont apparus est la suivante : de la matière provenant de l'espace. De nombreux scientifiques pensent que ces nucléotides complexes auraient pu être apportés sur terre par des collisions de météorites, et qu'à partir de là, ils auraient évolué vers la vie qui occupe notre planète aujourd'hui. Cependant, il est important de noter qu'il ne s'agit là que d'une des nombreuses théories sur l'origine de la vie.

Conclusion de l'expérience de Miller-Urey

L'expérience Miller-Urey était une expérience terrestre en éprouvette, recréant les conditions atmosphériques primordiales réductrices que l'on pense avoir été présentes lors de l'origine de la vie sur terre.

L'expérience de Miller-Urey visait à prouver l'hypothèse Oparin-Haldane et a apporté la preuve de l'apparition des premières étapes simples de l'évolution chimique. Elle a permis de valider les théories de la flaque d'eau de Darwin et de la soupe primordiale d'Oparin.

Mais ce qui est peut-être plus important encore, c'est le champ d'expériences chimiques pré-biotiques qui a suivi. Grâce à Miller et Urey, nous en savons aujourd'hui plus que ce que l'on pensait sur les possibilités d'apparition de la vie.

L'importance de l'expérience Miller-Urey

Avant que Miller et Urey ne réalisent leurs célèbres expériences, des idées telles que la flaque de chimie et de vie de Darwin et la soupe primordiale d'Oparin n'étaient rien d'autre que des spéculations.

Miller et Urey ont conçu un moyen de mettre à l'épreuve certaines idées sur l'origine de la vie. Leur expérience a également suscité une grande variété de recherches et d'expériences similaires montrant une évolution chimique semblable dans un large éventail de conditions et sous réserve de différentes sources d'énergie.

Les composés organiques constituent le principal composant de tous les organismes vivants. Les composés organiques sont des molécules complexes dont le centre est le carbone. Avant les découvertes de l'expérience de Miller-Urey, on pensait que ces produits chimiques biotiques complexes ne pouvaient être produits que par des formes de vie.

L'expérience de Miller-Urey a cependant marqué un tournant dans l'histoire de la recherche sur l'origine de la vie sur terre, car Miller et Urey ont apporté la première preuve que les molécules organiques pouvaient provenir de molécules inorganiques. Leurs expériences ont donné naissance à un tout nouveau domaine de la chimie, connu sous le nom de chimie pré-biotique .