Coacervats: caractéristiques, relation avec l'origine de la vie

Les coacervats sont des groupes organisés de protéines, de glucides et d'autres substances contenues dans une solution. Le terme coacervado vient du latin coacervare et signifie "cluster". Ces groupes moléculaires ont certaines propriétés des cellules; Pour cette raison, le scientifique russe Aleksander Oparin a suggéré que les coacervats en étaient à l'origine.

Oparin a suggéré qu'il existait probablement dans les mers primitives les conditions appropriées pour la formation de ces structures, à partir du groupement de molécules organiques en vrac. En d’autres termes, les coacervats sont considérés comme un modèle précellulaire.

Ces coacervats auraient la capacité d'absorber d'autres molécules, de croître et de développer des structures internes plus complexes, semblables aux cellules. Plus tard, l'expérience des scientifiques Miller et Urey a permis de recréer les conditions de la Terre primitive et la formation des coacervats.

Caractéristiques

- Ils sont générés en regroupant différentes molécules (essaim moléculaire).

- Ce sont des systèmes macromoléculaires organisés.

- Ils ont la capacité de se séparer de la solution où ils se trouvent, formant ainsi des gouttes isolées.

- Ils peuvent absorber des composés organiques à l'intérieur.

- Ils peuvent augmenter leur poids et leur volume.

- Ils sont capables d'augmenter leur complexité interne.

- Ils ont une couche isolante et peuvent être auto-préservés.

Relation avec l'origine de la vie

Dans les années 1920, le biochimiste Aleksandr Oparin et le scientifique britannique JBS Haldane ont indépendamment établi des idées similaires sur les conditions nécessaires à l’origine de la vie sur Terre.

Tous deux ont suggéré que des molécules organiques pourraient être formées à partir de matériaux abiogènes en présence d'une source d'énergie externe, telle qu'un rayonnement ultraviolet.

Une autre de ses propositions était que l'atmosphère primitive avait des propriétés réductrices: très peu d'oxygène libre. En outre, ils ont suggéré qu'il contenait de l'ammoniac et de la vapeur d'eau, entre autres gaz.

Ils soupçonnaient que les premières formes de vie apparaissaient dans l'océan, chaudes et primitives, et qu'elles étaient hétérotrophes (ils obtenaient des nutriments préformés à partir des composés existant dans la Terre primitive) au lieu d'être autotrophes (générant des aliments et des nutriments à partir de la ou des matériaux inorganiques).

Oparin pensait que la formation des coacervats favorisait la formation d'autres agrégats sphériques plus complexes, associés à des molécules lipidiques, qui leur permettaient de rester unis par des forces électrostatiques et qui auraient pu être des précurseurs des cellules.

Action des enzymes

Les travaux des coacervats d'Oparine ont confirmé que les enzymes, essentielles aux réactions biochimiques du métabolisme, fonctionnaient davantage lorsqu'elles étaient contenues dans les sphères liées à la membrane que lorsqu'elles étaient libres dans des solutions aqueuses.

Haldane, qui ne connaissait pas bien les coacervats d'Oparin, pensait que les molécules organiques simples se formaient en premier et que, en présence de lumière ultraviolette, elles devenaient de plus en plus complexes, donnant naissance aux premières cellules.

Les idées d'Haldane et d'Oparin ont été à la base d'une grande partie des recherches sur l'abiogenèse, l'origine de la vie à partir de substances sans vie, qui ont eu lieu au cours des dernières décennies.

Théorie des coacervats

La théorie des coacervats est une théorie du biochimiste Aleksander Oparin et suggère que l'origine de la vie a été précédée par la formation d'unités colloïdales mixtes appelées coacervats.

Les coacervats se forment lorsque plusieurs combinaisons de protéines et de glucides sont ajoutées à l'eau. Les protéines forment une couche limite d'eau autour de celles-ci, qui est clairement séparée de l'eau dans laquelle elles sont suspendues.

Oparin a étudié ces coacervats, qui ont découvert que, dans certaines conditions, ils peuvent être stabilisés dans l’eau pendant des semaines s’ils disposent d’un métabolisme ou d’un système produisant de l’énergie.

Enzymes et glucose

Pour y parvenir, Oparin a ajouté des enzymes et du glucose (sucre) à l’eau. Le coacervat a absorbé les enzymes et le glucose, puis les enzymes ont amené le coacervat à combiner le glucose avec d'autres glucides dans le coacervat.

Cela a entraîné une augmentation de la taille du coacervat. Les déchets de la réaction de glucose ont été expulsés du coacervat.

Une fois que le coacervat est devenu assez grand, il a commencé à se rompre spontanément en petits coacervats. Si les structures dérivées du coacervat recevaient les enzymes ou étaient capables de créer leurs propres enzymes, elles pourraient continuer à se développer et se développer.

Par la suite, les travaux ultérieurs des biochimistes américains Stanley Miller et Harold Urey ont montré que de tels matériaux organiques peuvent être formés à partir de substances inorganiques dans des conditions simulées de la Terre primitive.

Grâce à leur importante expérience, ils ont pu démontrer la synthèse d’acides aminés (les éléments fondamentaux des protéines), en passant une étincelle dans un mélange de gaz simples dans un système fermé.

Les applications

Actuellement, les coacervats sont des outils très importants pour l'industrie chimique. Dans de nombreuses procédures chimiques, l'analyse des composés est nécessaire; C’est une étape qui n’est pas toujours facile et qui, en plus, est très importante.

Pour cette raison, les chercheurs travaillent constamment à développer de nouvelles idées pour améliorer cette étape cruciale dans la préparation des échantillons. Leur objectif est toujours d’améliorer la qualité des échantillons avant de procéder aux procédures analytiques.

De nombreuses techniques sont actuellement utilisées pour la pré-concentration des échantillons, mais chacune, en plus de nombreux avantages, présente également certaines limites. Ces inconvénients favorisent le développement continu de nouvelles techniques d'extraction plus efficaces que les méthodes existantes.

Ces enquêtes sont également motivées par des réglementations et des préoccupations environnementales. La littérature fournit la base pour conclure que les "techniques d'extraction en vert" jouent un rôle essentiel dans les techniques modernes de préparation des échantillons.

Techniques "vertes"

Le caractère "vert" du processus d'extraction peut être obtenu en réduisant la consommation de produits chimiques, tels que les solvants organiques, qui sont toxiques et nocifs pour l'environnement.

Les procédures couramment utilisées pour la préparation des échantillons doivent être écologiques, faciles à mettre en oeuvre, peu coûteuses et durer moins longtemps.

Ces exigences sont satisfaites par l’utilisation de coacervats dans la préparation des échantillons, car ce sont des colloïdes riches en agents tensioactifs et qui servent également de milieu d’extraction.

Les coacervats constituent donc une alternative prometteuse pour la préparation des échantillons car ils permettent de concentrer des composés organiques, des ions métalliques et des nanoparticules dans les différents échantillons.