Les précurseurs potentiels de la vie sur Terre se forment à partir d'une variété de mélanges complexes, selon une équipe de scientifiques qui disent que cela pourrait indiquer le développement de blocs de construction essentiels à la formation de molécules génétiques pour les origines de la vie sur Terre.

Les molécules génétiques offrent la capacité de stocker et de reproduire des informations et peuvent avoir été essentielles à l'origine de la vie, mais on ne sait pas comment ils sont issus d'environnements chimiques complexes qui existaient sur la Terre primitive. De nouvelles découvertes, publié cette semaine dans la revue Rapports scientifiques , suggèrent que la réponse peut commencer par des hétérocycles azotés, molécules annulaires que l'on croit courantes sur la jeune Terre et ailleurs dans le système solaire. Plusieurs types d'hétérocycles servent de nucléobases, ou sous-unités, d'ADN et d'ARN, les molécules génétiques utilisées par la vie telle que nous la connaissons.

"L'un des défis de l'étude de l'origine de la vie est de déchiffrer quelles réactions ont été des étapes clés, " a déclaré Christopher House, professeur de géosciences à Penn State. "Notre travail ici a identifié les prochaines étapes les plus probables que ces molécules pourraient et prendraient."

Une équipe de chercheurs a découvert que les hétérocycles d'azote peuvent avoir servi de blocs de construction à la vie dans une série de tests qui ont généré des mélanges chimiques complexes comme ceux éventuellement créés par des éclairs traversant l'atmosphère terrestre primitive. Des dizaines d'hétérocycles différents ont produit des précurseurs génétiques primitifs similaires, même lorsque la composition atmosphérique était variée dans l'étude.

« Les vraies surprises ont été que tant de molécules en anneau différentes se sont révélées réactives et qu'elles ont formé la même étape suivante, quelle que soit l'atmosphère simulée que nous utilisions, " dit Maison, qui est également directeur du Penn State Astrobiology Research Center et du NASA Pennsylvania Space Grant Consortium.

Les résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle des structures génétiques plus simples pourraient être antérieures à la formation d'ADN et d'ARN et suggèrent que des réactions prébiotiques similaires pourraient se produire ailleurs dans le système solaire.

Contrairement aux études précédentes, qui ont exploré des réactions similaires dans des conditions isolées, l'équipe a utilisé des mélanges organiquement complexes qui simulent mieux la chimie primitive de la Terre sans savoir si les réactions représenteraient une étape constructive vers la vie ou une impasse.

Dans l'étude, les hétérocycles réagissent dans le mélange complexe pour former des chaînes latérales chimiquement réactives, des structures qui relient les hétérocycles entre eux et facilitent la formation de molécules plus complexes, les chercheurs ont dit.

Ces hétérocycles modifiés pourraient servir de sous-unité d'acides nucléiques peptidiques (PNA), un précurseur proposé à l'ARN. Le fait qu'ils se soient formés si facilement dans différentes conditions atmosphériques soutient la théorie selon laquelle les ANP auraient pu se former sur la Terre prébiotique.

"Nos résultats suggèrent la possibilité d'un PNA sur la Terre primitive, car nous avons observé de nombreuses voies synthétiques robustes pour certains de ses composants, " a déclaré Mike Callahan, professeur adjoint de chimie à l'Université d'État de Boise.

Les résultats ont également des implications pour des précurseurs génétiques similaires sur d'autres mondes.

« Les organiques réagissant avec les hétérocycles et formant ces chaînes latérales ont également été identifiés dans le milieu interstellaire, comètes, et même l'atmosphère de Titan, " a déclaré Laura Rodriguez, qui a dirigé la recherche en tant que doctorant étudiant les géosciences à Penn State. "Et puisque les réactions étaient robustes dans des mélanges complexes dans un large éventail de conditions, nos résultats peuvent avoir des implications pour la formation de PNA au-delà de la Terre."

Karen Smith, un chercheur scientifique principal, et Mélissa Roberts, un étudiant diplômé, tous deux à Boise State.

Le programme d'exobiologie de la NASA, le NASA Astrobiology Institute via le Goddard Center for Astrobiology, et le Penn State Astrobiology Research Center a financé ce projet.