Les scientifiques de la Foundation for Applied Molecular Evolution ont annoncé aujourd’hui que l’acide ribonucléique (ARN), un analogue de l’ADN qui était probablement le premier matériel génétique de la vie, se forme spontanément sur le verre de lave basaltique. Ce verre était abondant sur Terre il y a 4,35 milliards d’années. Des basaltes similaires de cette antiquité survivent sur Mars aujourd’hui.
« Les communautés qui étudient les origines de la vie ont divergé ces dernières années », a fait remarquer Steven Benner, co-auteur de l’étude publiée en ligne dans la revue Astrobiologie.
« Une communauté revisite les questions classiques avec des schémas chimiques complexes qui nécessitent une chimie difficile effectuée par des chimistes qualifiés », a expliqué Benner. « Leur magnifique artisanat apparaît dans des revues de marque telles que La nature et La science. » Cependant, précisément à cause de la complexité de cette chimie, elle ne peut pas expliquer comment la vie est réellement apparue sur Terre.
En revanche, l’étude de la Fondation adopte une approche plus simple. Dirigée par Elisa Biondi, l’étude montre que de longues molécules d’ARN, de 100 à 200 nucléotides de long, se forment lorsque les nucléosides triphosphates ne font que percoler à travers le verre basaltique.
« Le verre basaltique était partout sur Terre à l’époque », a fait remarquer Stephen Mojzsis, un scientifique de la Terre qui a également participé à l’étude. « Pendant plusieurs centaines de millions d’années après la formation de la Lune, des impacts fréquents couplés à un volcanisme abondant sur la jeune planète ont formé de la lave basaltique en fusion, la source du verre de basalte. Les impacts ont également évaporé l’eau pour donner des terres sèches, fournissant des aquifères où l’ARN aurait pu se former. «
Les mêmes impacts ont également livré du nickel, qui, selon l’équipe, donne des nucléosides triphosphates à partir de nucléosides et de phosphate activé, également présents dans le verre de lave. Le borate (comme dans le borax), également issu du basalte, contrôle la formation de ces triphosphates.
Les mêmes impacteurs qui ont formé le verre ont également réduit transitoirement l’atmosphère avec leurs noyaux métalliques en fer-nickel. Les bases d’ARN, dont les séquences stockent l’information génétique, se forment dans de telles atmosphères. L’équipe avait précédemment montré que les nucléosides sont formés par une simple réaction entre le ribose phosphate et les bases d’ARN.
« La beauté de ce modèle est sa simplicité. Il peut être testé par des lycéens en classe de chimie », a déclaré Jan Špaček, qui n’a pas participé à cette étude mais qui développe un instrument pour détecter les polymères génétiques extraterrestres sur Mars. « Mélanger les ingrédients, attendre quelques jours et détecter l’ARN. »
Les mêmes roches résolvent les autres paradoxes en fabriquant de l’ARN dans un chemin qui va de simples molécules organiques au premier ARN. « Par exemple, le borate gère la formation de ribose, le » R « dans l’ARN », a ajouté Benner. Ce chemin part de glucides simples qui pourraient « ne pas ne pas » se former dans l’atmosphère au-dessus de la Terre primitive. Ceux-ci ont été stabilisés par le dioxyde de soufre volcanique, puis ont plu à la surface pour créer des réservoirs de minéraux organiques.
Ainsi, ce travail complète une voie qui crée de l’ARN à partir de petites molécules organiques qui étaient presque certainement présentes sur la Terre primitive. Un modèle géologique unique passe d’une à deux molécules de carbone pour donner des molécules d’ARN suffisamment longues pour soutenir l’évolution darwinienne.
« Des questions importantes demeurent », prévient Benner. « Nous ne savons toujours pas comment tous les éléments constitutifs de l’ARN en sont venus à avoir la même forme générale, une relation connue sous le nom d’homochiralité. » De même, les liaisons entre les nucléotides peuvent être variables dans le matériau synthétisé sur verre basaltique. L’importation de ceci n’est pas connue.
Mars est pertinent pour cette annonce car les mêmes minéraux, verres et impacts étaient également présents sur Mars de cette antiquité. Cependant, Mars n’a pas souffert de la dérive des continents et de la tectonique des plaques qui ont enterré la plupart des roches de la Terre datant de plus de 4 milliards d’années. Ainsi, les roches de l’époque pertinente restent à la surface de Mars. Des missions récentes sur Mars ont trouvé toutes les roches nécessaires, y compris le borate.
« Si la vie a émergé sur Terre via ce chemin simple, alors elle a probablement aussi émergé sur Mars », a déclaré Benner. « Cela rend encore plus important de rechercher la vie sur Mars dès que possible. »
Craig A. Jerome et al, Synthèse catalytique d’acide polyribonucléique sur des verres de roche prébiotiques, Astrobiologie (2022). DOI : 10.1089/ast.2022.0027
Hyo-Joong Kim et al, Synthèse stéréosélective prébiotique de purine et de nucléotide pyrimidique non canonique à partir de nucléobases et de glucides phosphorylés, Actes de l’Académie nationale des sciences (2017). DOI : 10.1073/pnas.1710778114
Hyo-Joong Kim et al, Une synthèse prébiotique de pyrimidine canonique et de ribonucléotides puriques, Astrobiologie (2019). DOI : 10.1089/ast.2018.1935
Fourni par la Fondation pour l’évolution moléculaire appliquée