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    Des gouttelettes miniatures pourraient résoudre une énigme sur l'origine de la vie

    Crédit :George Hodan/domaine public

    C'est l'une des grandes ironies de la biochimie :la vie sur Terre n'aurait pas pu commencer sans eau; pourtant, l'eau bloque certaines réactions chimiques nécessaires à la vie elle-même.

    Maintenant, les chercheurs rapportent aujourd'hui dans Actes de l'Académie nationale des sciences , ils ont trouvé un roman, voire une solution poétique au soi-disant "problème de l'eau" sous la forme de gouttelettes d'eau miniatures, formé peut-être dans la brume d'une vague océanique qui s'écrase ou les nuages ​​dans le ciel.

    Le problème de l'eau concerne principalement l'élément phosphore, qui est attaché à une variété de molécules de la vie par un processus appelé phosphorylation. "Vous et moi sommes vivants à cause du phosphore et de la phosphorylation, " a déclaré Richard Zare, un professeur de chimie et l'un des auteurs principaux de l'article. "Vous ne pouvez pas vivre sans phosphore."

    Le problème de l'eau

    Le phosphore est un ingrédient nécessaire dans de nombreuses molécules essentielles à la vie, y compris notre ADN, c'est l'ARN relatif et dans la molécule qui constitue le système de stockage d'énergie de notre corps, appelé ATP. Mais normalement, l'eau entrave la production de ces produits chimiques. La vie moderne a développé des moyens de contourner ce problème sous la forme d'enzymes qui aident à la phosphorylation. Mais la façon dont les composants primitifs de ces molécules se sont formés avant l'évolution des solutions de contournement reste un sujet controversé et parfois légèrement étrange. Parmi les solutions proposées figurent des formes hautement réactives de phosphore extraterrestre et de chauffage alimentées par des réactions nucléaires naturelles.

    Les microgouttelettes résolvent le problème de la phosphorylation d'une manière relativement élégante, en grande partie parce qu'ils ont la géométrie de leur côté. Il s'avère que l'eau est surtout un problème lorsque le phosphate flotte à l'intérieur d'un bassin d'eau ou d'un océan primitif, plutôt qu'à sa surface.

    Les microgouttelettes sont principalement superficielles. Ils optimisent parfaitement le besoin de la vie de se former dans et autour de l'eau, mais avec une surface suffisante pour que la phosphorylation et d'autres réactions se produisent.

    En réalité, la grande quantité de surface fournie par les microgouttelettes est déjà connue pour être un endroit idéal pour la chimie. Des expériences antérieures suggèrent que les microgouttelettes peuvent augmenter les taux de réaction pour d'autres processus de mille ou même d'un million de fois, selon les détails de la réaction étudiée.

    Molécules spontanées

    Les microgouttelettes semblaient être une solution possible au problème de l'eau. Mais pour montrer qu'ils fonctionnent vraiment, Zare et ses collègues ont pulvérisé de minuscules gouttelettes d'eau, lacé avec du phosphore et d'autres produits chimiques, dans une chambre où les composés résultants pourraient être analysés. Ils ont découvert que plusieurs molécules contenant du phosphate se sont produites spontanément sur ces microgouttelettes fabriquées en laboratoire sans aucun catalyseur pour les faire démarrer. Ces molécules comprenaient des phosphates de sucre, qui sont une étape dans la façon dont nos cellules créent de l'énergie, et l'une des molécules qui composent l'ARN, un parent d'ADN que les organismes primitifs utilisent pour porter leur code génétique. Les deux réactions sont au mieux rares dans des volumes d'eau plus importants.

    Cette observation, ajouté au fait que les microgouttelettes sont omniprésentes - des nuages ​​​​dans le ciel à la brume créée par une vague océanique qui s'écrase - suggère qu'elles pourraient avoir joué un rôle dans la promotion de la vie sur Terre. À l'avenir, Zare espère rechercher des phosphates qui composent des protéines et d'autres molécules.

    Même s'il peut produire ces composés, cependant, Zare ne croit pas que lui et ses collègues auront trouvé la seule vraie solution à l'origine de la vie. "Je ne pense pas que nous allons comprendre exactement comment la vie a commencé sur Terre, " dit Zare, qui est également la professeure Marguerite Blake Wilbur en sciences naturelles. Essentiellement, il a dit, c'est parce que personne ne peut remonter le temps pour voir ce qui s'est passé lorsque la vie a émergé et qu'il n'y a pas de bons fossiles pour la formation de biomolécules. "Mais nous pourrions comprendre certaines des possibilités, " il ajouta.


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