En essayant de comprendre les origines de la vie sur Terre, les chercheurs se heurtent à un paradoxe :alors que l'eau est un solvant indispensable pour toutes les formes de vie connues qui existent aujourd'hui, l'eau inhibe également la formation de chaînes en forme de chaîne de polymères d'acides nucléiques tels que l'ARN qui étaient probablement des précurseurs de la vie. Cela soulève la question :comment les acides nucléiques ont-ils pu se former en premier lieu ? Une solution à ce "paradoxe de l'eau" est que la vie peut avoir son origine dans autre chose que l'eau, et seulement plus tard adapté à la présence d'eau.

« Nous sommes fascinés par la possibilité que la vie basée sur l'eau puisse avoir son origine sans eau du tout, " Zacharie Adam, chercheur à l'université Harvard, Raconté Phys.org .

Adam et d'autres ont étudié un candidat de premier plan pour une alternative à l'eau appelée formamide, un liquide clair constitué d'hydrogène, oxygène, carbone, et l'azote. Non seulement le formamide favorise la formation de liaisons polymères plus que l'eau, il réagit également avec d'autres molécules pour former des nucléobases, acides aminés, et certains des autres composés basiques nécessaires à la fabrication d'acides nucléiques.

Mais il y a un problème flagrant avec cette proposition :le formamide ne se produit naturellement en quantité significative nulle part sur Terre. Bien que le formamide soit largement utilisé dans l'industrie comme solvant pour la fabrication de produits pharmaceutiques et de pesticides, tout ce formamide est produit synthétiquement.

Le formamide existe dans l'espace, cependant, ce qui a déjà motivé les chercheurs à suggérer qu'il pourrait avoir été transporté vers la Terre via des comètes ou des météores. Mais il est peu probable que ce scénario ait pu produire le grand, réservoirs concentrés de formamide nécessaires à la formation des précurseurs de la vie.

Maintenant dans un nouvel article publié dans Rapports scientifiques , une équipe de chercheurs, dirigé par Adam et le coauteur Masashi Aono à l'Université Keio et à l'Institut de technologie de Tokyo, ont démontré la possibilité que le formamide ait pu être produit en abondance par rayonnement dans certaines poches de la Terre primitive.

Dans les expériences, les chercheurs ont irradié du cyanure d'hydrogène et de l'acétonitrile, deux produits chimiques présents sur la Terre primitive, avec des rayons gamma. Ils ont découvert que le formamide était l'un des principaux produits.

Bien que dans leurs expériences les chercheurs aient utilisé un cylindre de cobalt-60 pour produire les rayons gamma, ils suggèrent que sur la Terre primitive, le rayonnement pourrait provenir de gisements de minéraux radioactifs (que l'on trouve aujourd'hui sur les plages du monde entier) ou de zones de fission d'uranium. Une seule région est actuellement connue pour contenir des preuves d'une petite poignée de zones d'uranium qui ont existé dans l'histoire géologique de la Terre - la région d'Oklo au Gabon, Afrique, mais ces zones ne sont devenues actives que longtemps après l'apparition de la vie.

Les chercheurs ont calculé que, si des zones similaires existaient il y a 4 milliards d'années, un seul site aurait pu produire plus de 6 ordres de grandeur de plus de formamide sur une zone donnée que celle estimée par la livraison des comètes et des météorites. Les résultats suggèrent que les gisements minéraux radioactifs peuvent produire suffisamment de formamide pour s'accumuler à des concentrations élevées, qui auraient pu former de grands réservoirs de formamide dans lesquels des acides nucléiques auraient pu se former comme précurseurs des premiers organismes vivants.

"Souvent, le problème des origines de la vie est considéré comme résolu si nous pouvions comprendre comment des éléments constitutifs prototypiques de la vie tels que les biopolymères et les métabolites pourraient se former dans des environnements plausibles de la Terre primitive, " Aono a déclaré. "Mais nous ne sommes pas satisfaits de cette façon de penser. La vie ne doit pas être traitée comme un sac plein de briques, mais doit être compris comme un réseau complexe de réactions chimiques."

Comme l'expliquent les chercheurs, le rayonnement est particulièrement unique en tant que source d'énergie pour les origines de la vie par rapport à la chimie redox ou au simple chauffage. Comme Adam l'a dit, c'est parce que le rayonnement "propulse un vaste réseau de réactions, pas seulement une gamme de produits pour une gamme d'entrées."

Bien sûr, les chercheurs ont seulement montré ce pourrait arrivé, et pas quoi fait arriver. À l'avenir, ils prévoient de continuer à étudier tous les scénarios possibles pour les origines de la vie et d'examiner la plausibilité de chacun d'eux, et voyez où mènent les preuves.

"Nous essayons maintenant d'évaluer si le réseau complet des réactions entraînées présente des attributs trouvés à de nombreuses échelles différentes de systèmes vivants complexes, tels que les réseaux métaboliques cellulaires, Les dynamiques de population, et même des relations écologiques, " dit Aono.

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