Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public
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Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public
Il y a encore tellement de choses que nous ne comprenons pas sur les origines de la vie sur Terre.
La définition de la vie elle-même est une source de débat parmi les scientifiques, mais la plupart d’entre eux s’accordent sur les ingrédients de base d’une cellule vivante. L’eau, l’énergie et quelques éléments essentiels sont les conditions préalables à l’émergence des cellules. Cependant, les détails exacts de la manière dont cela se produit restent un mystère.
Des recherches récentes se sont concentrées sur la tentative de recréer en laboratoire les réactions chimiques qui composent la vie telle que nous la connaissons, dans des conditions plausibles pour la Terre primitive (il y a environ 4 milliards d’années). Les expériences sont devenues plus complexes grâce aux progrès technologiques et à une meilleure compréhension des conditions initiales de la Terre.
Mais loin de rassembler les scientifiques et de trancher le débat, la multiplication des travaux expérimentaux a donné naissance à de nombreuses théories contradictoires. Certains scientifiques pensent que la vie est originaire des profondeurs marines. bouches hydrothermales, où les conditions fournissaient l’énergie nécessaire. D’autres le prétendent sources chaudes sur terre auraient donné un meilleur réglage car ils sont plus susceptibles de contenir des molécules organiques provenant de météorites. Ce ne sont là que deux possibilités qui sont à l’étude.
Voici cinq des découvertes les plus remarquables de ces cinq dernières années.
Réactions dans les premières cellules
Quelle source d’énergie a déclenché les réactions chimiques à l’origine de la vie ? C’est le mystère qu’un équipe de recherche en Allemagne ont cherché à démêler. L’équipe a étudié la faisabilité de 402 réactions connues pour créer certains des composants essentiels de la vie, tels que nucléotides (un élément constitutif de l’ADN et de l’ARN). Ils y sont parvenus en utilisant certains des éléments les plus courants qui auraient pu être trouvés sur la Terre primitive.
Ces réactions, présentes dans les cellules modernes, seraient également au cœur du métabolisme de LUCA. dernier ancêtre commun universelun organisme unicellulaire ressemblant à une bactérie.
Pour chaque réaction, ils ont calculé les changements d’énergie libre, ce qui détermine si une réaction peut se dérouler sans autres sources d’énergie externes. Ce qui est fascinant, c’est que bon nombre de ces réponses étaient indépendantes des influences extérieures. comme l’adénosine triphosphateune source universelle d’énergie dans les cellules vivantes.
La synthèse des éléments de base de la vie n’avait pas besoin d’un apport d’énergie externe : elle était auto-entretenue.
Verre volcanique
La vie dépend de molécules pour stocker et transmettre des informations. Les scientifiques pensent que des brins d’ARN (acide ribonucléique) étaient précurseurs de l’ADN pour remplir ce rôle, car leur structure est plus simple.
L’apparition de l’ARN sur notre planète a longtemps intrigué les scientifiques. Cependant, certains progrès ont été réalisés récemment. En 2022, une équipe de collaborateurs aux Etats-Unis formé des brins d’ARN stables dans le laboratoire. Ils l’ont fait en faisant passer des nucléotides à travers du verre volcanique. Les fils de discussion qu’ils créaient étaient suffisamment longs pour stocker et transmettre des informations.
Le verre volcanique était présent sur la Terre primitive, grâce aux fréquents impacts de météorites combinés à une forte activité volcanique. Les nucléotides utilisés dans l’étude sont également on pense qu’il était présent à ce moment-là de l’histoire de la Terre. Les roches volcaniques auraient pu faciliter les réactions chimiques qui assemblaient les nucléotides en chaînes d’ARN.
Sources hydrothermales
La fixation du carbone est un processus dans lequel le CO2 gagner des électrons. Il est nécessaire de construire les molécules qui constituent la base de la vie.
Un donneur d’électrons est nécessaire pour conduire cette réaction. Sur la Terre primitive, H2 aurait pu être le donneur d’électrons. En 2020, un une équipe de collaborateurs a montré que cette réaction pourrait se produire spontanément et être provoquée par des conditions environnementales similaires aux évents hydrothermaux alcalins des eaux profondes des premiers océans. Ils l’ont fait avec l’aide de technologie microfluidiquedes appareils qui manipulent de petites quantités de fluides pour mener des expériences en simulant des évents alcalins.
Cette route est étonnamment similaire au nombre de bactéries modernes et de cellules archéennes (organismes unicellulaires sans noyau) qui fonctionnent.
Cycle du cancer
Dans les cellules modernes, la fixation du carbone est suivie d’une cascade de réactions chimiques qui assemblent ou décomposent les molécules dans des réseaux métaboliques complexes pilotés par des enzymes.
Mais les scientifiques débattent encore de la manière dont les réactions métaboliques se déroulaient avant l’apparition et le développement de ces enzymes. En 2019, une équipe de l’Université de Strasbourg en France a réalisé une percée. Ils ont montré que le fer ferreux, un type de fer abondant dans la croûte terrestre et les océans des premiers temps, pouvait piloter neuf des 11 étapes de la vie. Cycle du cancer. Le cycle de Krebs est une voie biologique présente dans de nombreuses cellules vivantes.
Ici, le fer ferreux a agi comme donneur d’électrons pour la fixation du carbone, entraînant ainsi la cascade de réactions. Les réactions ont produit les cinq précurseurs métaboliques universels, cinq molécules fondamentales dans différentes voies métaboliques dans tous les organismes vivants.
Éléments constitutifs des anciennes membranes cellulaires
Comprendre la formation des éléments constitutifs de la vie et leurs réactions complexes constitue une étape majeure dans la compréhension de l’origine de la vie.
Mais qu’elles se soient déroulées dans des sources chaudes sur terre ou dans les profondeurs marines, ces réactions n’auraient pas été très efficaces sans la membrane cellulaire. Les membranes cellulaires jouent un rôle actif dans la biochimie d’une cellule primitive et dans sa connexion avec l’environnement.
Les membranes cellulaires modernes sont principalement composées de composés appelés phospholipides, qui contiennent une tête hydrophile et deux queues hydrophobes. Ils sont constitués de doubles couches, les têtes hydrophiles pointant vers l’extérieur et les queues hydrophobes pointant vers l’intérieur.
Des recherches ont montré que certains composants des phospholipides, tels que les acides gras qui composent les queues, peuvent s’auto-assembler dans ces membranes bicouches de manière gamme de conditions environnementales. Mais ces acides gras étaient-ils présents sur la Terre primitive ? Des recherches récentes menées à l’Université de Newcastle, au Royaume-Uni, apportent une réponse intéressante. Des chercheurs recréé la formation spontanée de ces molécules en combinant des fluides riches en H2, probablement présents dans d’anciennes sources hydrothermales alcalines, avec du CO2-une eau riche semblable à celle de la mer primitive.
Cette avancée concorde avec l’hypothèse selon laquelle des membranes d’acides gras stables auraient pu apparaître dans des sources hydrothermales alcalines et évoluer potentiellement en cellules vivantes. Les auteurs ont émis l’hypothèse que des réactions chimiques similaires pourraient se produire dans les océans souterrains des lunes glacées, qui auraient des bouches hydrothermales similaires à celles terrestres.
Chacune de ces découvertes ajoute une nouvelle pièce au puzzle de l’origine de la vie. Quelle que soit celle qui s’avère correcte, des théories contrastées favorisent la recherche de réponses.
Comme Charles Darwin a écrit: « Les faits faux sont très préjudiciables au progrès de la science, car ils durent souvent longtemps : mais les vues fausses, si elles sont appuyées par quelques preuves, ne font pas beaucoup de mal, car tous ont un plaisir sain à prouver leur fausseté ; et quand cela est fait, la route de l’erreur est fermée et la route de la vérité est souvent simultanément ouverte. »
