L’unité de la vie
Au niveau de l’organisation cellulaire, les principaux processus chimiques de toute matière vivante sont similaires, voire identiques. Cela est vrai pour les animaux, les plantes, les champignons ou les bactéries ; lorsque des variations apparaissent (comme, par exemple, dans la sécrétion d’anticorps par certaines moisissures), les processus variants ne sont que des variations sur des thèmes communs. Ainsi, toute la matière vivante est constituée de grosses molécules appelées protéines, qui assurent le soutien et le mouvement coordonné, ainsi que le stockage et le transport de petites molécules, et, en tant que catalyseurs, permettent aux réactions chimiques d’avoir lieu rapidement et spécifiquement à une température douce, à une concentration relativement faible et dans des conditions neutres (c’est-à-dire ni acides ni basiques). Les protéines sont assemblées à partir de quelque 20 acides aminés et, de même que les 26 lettres de l’alphabet peuvent être assemblées de manière spécifique pour former des mots de longueur et de sens différents, des dizaines, voire des centaines de « lettres » d’acides aminés peuvent être assemblées pour former des protéines spécifiques. De plus, les portions de molécules protéiques impliquées dans l’exécution de fonctions similaires dans différents organismes comprennent souvent les mêmes séquences d’acides aminés.
Il existe la même unité entre les cellules de tous types dans la manière dont les organismes vivants préservent leur individualité et la transmettent à leur progéniture. Par exemple, les informations héréditaires sont codées dans une séquence spécifique de bases qui composent la molécule d’ADN (acide désoxyribonucléique) dans le noyau de chaque cellule. Seules quatre bases sont utilisées pour synthétiser l’ADN : l’adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. De même que le code Morse se compose de trois signaux simples – un tiret, un point et un espace – dont la disposition précise suffit à transmettre des messages codés, la disposition précise des bases de l’ADN contient et transmet les informations nécessaires à la synthèse et à l’assemblage des composants cellulaires. Certaines formes de vie primitives utilisent cependant l’ARN (acide ribonucléique ; un acide nucléique qui diffère de l’ADN en contenant le sucre ribose au lieu du sucre désoxyribose et la base uracile au lieu de la base thymine) à la place de l’ADN comme principal support de l’information génétique. La réplication du matériel génétique dans ces organismes doit cependant passer par une phase d’ADN. À quelques exceptions près, le code génétique utilisé par tous les organismes vivants est le même.
Les réactions chimiques qui ont lieu dans les cellules vivantes sont également similaires. Les plantes vertes utilisent l’énergie de la lumière solaire pour convertir l’eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2) en hydrates de carbone (sucres et amidons), en autres composés organiques (contenant du carbone) et en oxygène moléculaire (O2). Le processus de photosynthèse nécessite de l’énergie, sous forme de lumière solaire, pour diviser une molécule d’eau en une demi-molécule d’oxygène (O2 ; l’agent oxydant) et deux atomes d’hydrogène (H ; l’agent réducteur), qui se dissocient chacun en un ion hydrogène (H+) et un électron. Grâce à une série de réactions d’oxydation-réduction, les électrons (notés e-) sont transférés d’une molécule donneuse (oxydation), dans ce cas l’eau, à une molécule acceptrice (réduction) par une série de réactions chimiques ; ce « pouvoir réducteur » peut être couplé finalement à la réduction du dioxyde de carbone au niveau des hydrates de carbone. En effet, le dioxyde de carbone accepte et se lie à l’hydrogène, formant ainsi des glucides (Cnn).
Les organismes vivants qui ont besoin d’oxygène inversent ce processus : ils consomment des glucides et d’autres matières organiques, en utilisant l’oxygène synthétisé par les plantes pour former de l’eau, du dioxyde de carbone et de l’énergie. Le processus qui retire les atomes d’hydrogène (contenant des électrons) des glucides et les transmet à l’oxygène est une série de réactions produisant de l’énergie.
Dans les plantes, toutes les étapes du processus qui convertit le dioxyde de carbone en glucides, sauf deux, sont les mêmes que celles qui synthétisent les sucres à partir de matières premières plus simples chez les animaux, les champignons et les bactéries. De même, la série de réactions qui, à partir d’un matériau de départ donné, synthétise certaines molécules qui seront utilisées dans d’autres voies de synthèse, est similaire, voire identique, dans tous les types de cellules. D’un point de vue métabolique, les processus cellulaires qui se déroulent dans un lion ne sont que marginalement différents de ceux qui se déroulent dans un pissenlit.
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