Alors que de nombreuses études se concentrent sur les effets néfastes de la lumière solaire UV à haute énergie, c'est aussi une importante source d'énergie qui peut entraîner la formation de biomolécules utiles à la vie. Crédit :NASA
Haute énergie, le rayonnement ultraviolet du soleil est connu pour mettre la vie en danger, pourtant, l'énergie fournie par notre étoile a joué un rôle important en tant que moteur essentiel de la vie sur Terre.
Avant que la vie ne commence, le rayonnement solaire était la principale source d'énergie sur notre planète, tout comme aujourd'hui. Dans ce pauvre en oxygène, monde prébiotique, l'énergie solaire peut avoir fourni la secousse pour transformer de simples molécules organiques en plus complexes, qui ont été utilisés comme éléments constitutifs de la biologie et de la vie.
Un nouvel article de deux auteurs de l'Université du Colorado à Boulder examine comment cela a pu se produire grâce à une revue de la littérature existante sur le sujet.
« Nous examinons des exemples dans la littérature et dans notre propre laboratoire où la lumière du soleil a été utilisée pour construire des molécules complexes à partir de simples, matières premières prébiotiques disponibles, " a déclaré l'auteur principal Rebecca Rapf, un doctorant en chimie physique.
Le papier, "La lumière du soleil comme moteur énergétique dans la synthèse des molécules nécessaires à la vie, " co-écrit par son conseiller, Véronique Vaida, récemment paru dans la revue Chimie Physique Physique Chimique . Le travail de Rapf est soutenu par une bourse de la NASA pour les sciences de la Terre et de l'espace ainsi que par des fonds du programme Habitable Worlds de la NASA.
La lumière du soleil est la plus grande source d'énergie sur la Terre moderne et primitive, alimentant la majeure partie de la vie d'aujourd'hui et aidant probablement au développement de plus grands, molécules plus complexes nécessaires à la vie primitive. Sur la photo, la Terre vue depuis la Station spatiale internationale. Crédit :NASA
Le manque d'oxygène dans l'atmosphère primitive signifie que plus de rayonnement ultraviolet à haute énergie du Soleil aurait atteint la surface de la Terre prébiotique qu'aujourd'hui, où il est filtré par l'ozone. Même si cette composante de la lumière solaire peut être destructrice pour certaines biomolécules, l'énergie fournie pourrait encore être utile à la chimie du début de la vie, dit Rapf. "Même si vous détruisez une molécule, il est divisé en plus petit, morceaux très réactifs qui subissent facilement des réactions supplémentaires, se recombinant pour former de plus grosses molécules à haute énergie. »
En particulier, les chercheurs ont été intrigués par un groupe d'acides chargés d'oxygène appelés oxoacides. Un exemple est l'acide pyruvique, qui est au centre des principales voies métaboliques de la vie aujourd'hui. Lorsqu'il est dissous dans l'eau et éclairé par la lumière ultraviolette, l'acide pyruvique est connu pour réagir pour produire des molécules plus grosses, avec des rendements plus élevés dans les conditions limitées en oxygène que l'on trouverait sur la Terre primitive.
L'acide pyruvique n'est que l'une des classes de molécules qui réagissent de la même manière pour former ces espèces plus grandes. Une autre molécule de cette classe, acide 2-oxooctanoïque, est particulièrement intéressant car il s'agit d'un exemple de lipide simple. L'acide 2-oxooctanoïque était probablement "prébiotiquement pertinent, " Rapf a ajouté, ce qui signifie qu'il pourrait être utile à la chimie qui a finalement conduit à la vie.
Dans une étude antérieure sur l'acide 2-oxooctanoïque, Rapf et Vaida ont découvert que l'exposer à la lumière forme une molécule plus complexe, acide dihexyltartrique. Ceci est remarquable car la nouvelle molécule a deux chaînes alkyle, ce qui signifie qu'il ressemble plus aux lipides qui se trouvent dans les cellules modernes, qui ont aussi deux queues. Ce processus basé sur la lumière, découvert dans le laboratoire Vaida, est l'une des rares façons de fabriquer des lipides à double queue à partir de simples, molécules unilatérales dans des conditions prébiotiques.
"Nous utilisons la lumière du soleil comme moyen de construire de plus grosses molécules, mais pour être utile au développement de la biologie, toutes les molécules que vous construisez doivent être suffisamment stables pour exister dans l'environnement, " a ajouté Rapf.
Dans le cas de l'acide 2-oxooctanoïque, le produit, acide dihexyltartrique, n'absorbe pas la même lumière UV et donc, est protégé de subir d'autres photochimies (réactions chimiques résultant de la lumière du soleil). Ces lipides à deux queues s'assemblent également spontanément dans des compartiments fermés par une membrane, ressemblant à de simples protocellules nécessaires à l'évolution de la vie. Les chercheurs recherchent d'autres molécules qui pourraient être activées par la lumière des étoiles et générer des composés biologiquement pertinents dans un contexte astrobiologique plus large.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .
