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Oct 06, 2023

Pouvons-nous recréer l’étincelle de la vie sur Terre ?

Il y a environ 4,5 milliards d’années, la planète Terre nouvellement formée était dépourvue d’animaux, de plantes et de bactéries. Pourtant, quelques centaines de millions d’années plus tard, les premières formes de vie primitives sont apparues. De quelle façon précisément

Il y a environ 4,5 milliards d’années, la planète Terre nouvellement formée était dépourvue d’animaux, de plantes et de bactéries. Pourtant, quelques centaines de millions d’années plus tard, les premières formes de vie primitives sont apparues. Comment cela s'est-il produit exactement est l'un des plus grands mystères de la science, mais nous sommes peut-être plus près que jamais de découvrir ce qui l'a déclenché. Et maintenant, les chercheurs progressent pour recréer le processus en laboratoire.

Lorsque la planète s’est formée pour la première fois, les conditions sur Terre étaient trop inhospitalières pour la vie ; de violentes éruptions volcaniques ont rejeté du sulfure d'hydrogène dans l'atmosphère, il y avait peu d'oxygène et la planète a été fréquemment bombardée par des astéroïdes.

Pourtant, nous savons qu’à peine 200 millions d’années plus tard, la Terre était un endroit bien plus accueillant. Les archives fossiles montrent que le monde regorgeait d’organismes unicellulaires simples datant d’il y a environ 3,7 milliards d’années. Alors, comment sont nées ces premières formes de vie ?

Il existe un consensus selon lequel pour que la vie existe, il faut des composés organiques contenant du carbone comme le méthane, associés à de l'eau et à une source d'énergie. Cette étincelle déclencherait les réactions chimiques nécessaires à la création de molécules plus complexes, telles que les acides aminés – les éléments constitutifs des protéines, et l’ARN – un acide nucléique présent dans toutes les cellules vivantes présentant des similitudes structurelles avec l’ADN. Mais qu’est-ce qui a provoqué l’étincelle, et pourrions-nous la recréer ?

Orages

Une idée est que le rayonnement ultraviolet intense et les éclairs présents sur la Terre primitive auraient pu fournir l’énergie nécessaire aux acides aminés, et plus tard aux molécules telles que l’ADN et l’ARN, qui se sont formées dans les océans.

Cette théorie a été soutenue en 1952, lorsque Stanley Miller, étudiant diplômé de l'Université de Chicago, s'est associé à Harold Urey, lauréat du prix Nobel de chimie, pour tenter de recréer les conditions atmosphériques de la Terre primitive. Ils ont injecté de l'ammoniac, du méthane et de la vapeur d'eau dans un récipient en verre fermé, puis ont fait passer une étincelle électrique à travers le bécher pour simuler un coup de foudre. Étonnamment, les acides aminés se sont formés spontanément. Cependant, des recherches ultérieures ont montré qu'il était peu probable que les conditions atmosphériques modélisées par Miller et Urey existaient sur Terre à cette époque. Un autre problème est que pendant quatre milliards d’années, la planète a été principalement recouverte de glace et que la foudre frappe rarement dans de telles conditions.

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Cependant, Jeffrey Bada, ancien élève de Miller et professeur de chimie marine à la Scripps Institution of Oceanography de San Diego, estime que cet éclair aurait pu se former dans des nuages ​​​​de cendres volcaniques. Il y a de bonnes raisons de penser que de telles conditions produisent des orages intenses. En 2022, le volcan sous-marin Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, dans le sud de l'océan Pacifique, est entré en éruption et a craché un mélange de gaz, de cendres et de vapeur d'eau de mer à 52,8 km dans l'atmosphère. Le résultat a été un nombre impressionnant de 25 508 éclairs en seulement cinq minutes.

"Il y avait beaucoup de petites îles volcaniques au début de la Terre", explique Bada. "Je soupçonne que ces volcans étaient en éruption assez violemment, et ils étaient nombreux."

La foudre frappant certains gaz dans les piscines a peut-être créé les conditions idéales pour créer des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines (Crédit : Getty Images)

Les volcans auraient rejeté des gaz comme du monoxyde de carbone et de l'hydrogène dans l'atmosphère. Selon Bada, les éclairs intenses qui ont accompagné les éruptions auraient pu fournir l’étincelle nécessaire à la conversion de ces gaz en acides aminés.

Dans une étude récente, Bada a travaillé avec des collègues de l'Université de Munich en Allemagne pour simuler la foudre volcanique dans un appareil contenant du monoxyde de carbone et de l'hydrogène gazeux.

"J'ai traité les résultats dans mon laboratoire et nous avons effectivement trouvé des acides aminés", explique Bada.

Les acides aminés se seraient initialement formés dans l’atmosphère, avant de tomber sur les flancs des volcans. Une fois sur place, ils se sont peut-être répandus dans de petits étangs et lacs, où la vie aurait eu plus de facilité à se propager.

Cela fait écho aux arguments antérieurs, la vie n'aurait pas pu commencer en haute mer, car tous les produits chimiques à base de carbone produits s'éloigneraient immédiatement et ne s'approcheraient pas suffisamment pour réagir avec d'autres molécules. Cependant, dans les piscines peu profondes, la chaleur du Soleil évaporerait l’eau, ce qui concentrerait des produits chimiques comme le cyanure d’hydrogène, leur permettant ainsi de se rencontrer plus fréquemment. Les chercheurs ont recréé un tel processus en laboratoire, créant avec succès les trois principaux éléments moléculaires de la vie – l’ADN, les protéines et les lipides – à partir du cyanure d’hydrogène.