L’origine de la vie sur Terre reste encore énigmatique, mais nous en découvrons peu à peu les étapes et les ingrédients nécessaires. Les scientifiques pensent que la vie est née dans une soupe primordiale de produits chimiques organiques et de biomolécules sur la Terre primitive, conduisant finalement à de véritables organismes.
On soupçonne depuis longtemps que certains de ces ingrédients pourraient avoir été livrés depuis l’espace. Maintenant une nouvelle étude, publié dans Avancées scientifiques, montre qu’un groupe spécial de molécules, appelées peptides, peut se former plus facilement dans les conditions spatiales que celles trouvées sur Terre. Cela signifie qu’ils auraient pu être apportés sur la Terre primitive par des météorites ou des comètes – et que la vie pourrait également se former ailleurs.
Les fonctions vitales sont assurées dans nos cellules (et dans celles de tous les êtres vivants) par de grosses molécules complexes à base de carbone (organiques) appelées protéines. La manière de fabriquer la grande variété de protéines dont nous avons besoin pour rester en vie est codée dans notre ADN, qui est lui-même une molécule organique volumineuse et complexe.
Cependant, ces molécules complexes sont assemblées à partir d’une variété de molécules petites et simples telles que les acides aminés, appelés éléments constitutifs de la vie.
Pour expliquer l’origine de la vie, nous devons comprendre comment et où se forment ces éléments constitutifs et dans quelles conditions ils s’assemblent spontanément en structures plus complexes. Enfin, nous devons comprendre l’étape qui leur permet de devenir un système confiné et auto-reproducteur : un organisme vivant.
Cette dernière étude met en lumière la manière dont certains de ces éléments constitutifs ont pu se former et s’assembler, et comment ils se sont retrouvés sur Terre.
Les étapes de la vie
L’ADN est constitué d’environ 20 acides aminés différents. Comme les lettres de l’alphabet, celles-ci sont disposées dans la structure à double hélice de l’ADN selon différentes combinaisons pour chiffrer notre code génétique.
Les peptides sont également un assemblage d’acides aminés dans une structure en forme de chaîne. Peptides peut être constitué d’aussi peu que deux acides aminés, mais peut également contenir des centaines d’acides aminés.
L’assemblage des acides aminés en peptides est une étape importante car les peptides assurent des fonctions telles que « catalyser » ou améliorer les réactions qui sont importantes pour le maintien de la vie. Ce sont également des molécules candidates qui auraient pu être assemblées dans les premières versions de membranes, confinant les molécules fonctionnelles dans des structures de type cellulaire.
Cependant, malgré leur rôle potentiellement important dans l’origine de la vie, il n’était pas si simple pour les peptides de se former spontanément dans les conditions environnementales de la Terre primitive. En fait, les scientifiques à l’origine de la présente étude avaient montré précédemment que les conditions froides de l’espace sont en réalité plus favorables à la formation de peptides.
Dans la très faible densité de nuages de molécules et de particules de poussière dans une partie de l’espace appelée milieu interstellaire (voir ci-dessus), des atomes uniques de carbone peuvent adhérer à la surface des grains de poussière avec des molécules de monoxyde de carbone et d’ammoniac. Ils réagissent ensuite pour former des molécules ressemblant à des acides aminés. Lorsqu’un tel nuage devient plus dense et que les particules de poussière commencent également à se coller les unes aux autres, ces molécules peuvent s’assembler en peptides.
Dans leur nouvelle étude, les scientifiques examinent l’environnement dense des disques poussiéreux, d’où émerge finalement un nouveau système solaire avec une étoile et des planètes. De tels disques se forment lorsque les nuages s’effondrent soudainement sous l’effet de la gravité. Dans cet environnement, les molécules d’eau sont beaucoup plus répandues et forment de la glace à la surface de tout agglomérat de particules en croissance qui pourrait inhiber les réactions formant les peptides.
En émulant en laboratoire les réactions susceptibles de se produire dans le milieu interstellaire, l’étude montre que, même si la formation de peptides est légèrement diminuée, elle n’est pas empêchée. Au lieu de cela, à mesure que les roches et la poussière se combinent pour former des corps plus gros tels que des astéroïdes et des comètes, ces corps se réchauffent et permettent la formation de liquides. Cela stimule la formation de peptides dans ces liquides, et il existe une sélection naturelle de réactions supplémentaires aboutissant à des molécules organiques encore plus complexes. Ces processus se seraient produits lors de la formation de notre propre système solaire.
De nombreux éléments constitutifs de la vie, tels que les acides aminés, les lipides et les sucres, peuvent se former dans l’environnement spatial. Beaucoup ont été détectés dans des météorites.
Parce que la formation de peptides est plus efficace dans l’espace que sur Terre et parce qu’ils peuvent s’accumuler dans les comètes, leurs impacts sur la Terre primitive auraient pu fournir des charges qui ont accéléré les étapes vers l’origine de la vie sur Terre.
Alors, qu’est-ce que tout cela signifie pour nos chances de trouver une vie extraterrestre ? Eh bien, les éléments constitutifs de la vie sont disponibles dans tout l’univers. La question de savoir dans quelle mesure les conditions doivent être spécifiques pour leur permettre de s’auto-assembler en organismes vivants reste ouverte. Une fois que nous saurons cela, nous aurons une bonne idée de l’étendue ou non de la vie.
Plus d’information:
Serge A. Krasnokutski et al, Formation de peptides extraterrestres et de leurs dérivés, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adj7179
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