De nouvelles recherches menées par le Musée américain d'histoire naturelle et financées par la NASA identifient un processus qui aurait pu être la clé de la production des premières molécules organiques sur Terre il y a environ 4 milliards d'années, avant l'origine de la vie. Le processus, ce qui est similaire à ce qui aurait pu se produire dans certaines anciennes cheminées hydrothermales sous-marines, peut également avoir un rapport avec la recherche de la vie ailleurs dans l'univers. Les détails de l'étude sont publiés cette semaine dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences .

Toute vie sur Terre est constituée de molécules organiques - des composés constitués d'atomes de carbone liés à des atomes d'autres éléments tels que l'hydrogène, l'azote et l'oxygène. Dans la vie moderne, la plupart de ces molécules organiques proviennent de la réduction du dioxyde de carbone (CO 2 ) par plusieurs voies de "fixation du carbone" (comme la photosynthèse chez les plantes). Mais la plupart de ces voies nécessitent soit l'énergie de la cellule pour fonctionner, ou auraient évolué relativement tard. Alors comment sont nées les premières molécules organiques, avant l'origine de la vie ?

Pour aborder cette question, Museum Gerstner Scholar Victor Sojo et Reuben Hudson du College of the Atlantic dans le Maine ont conçu une nouvelle configuration basée sur des réacteurs microfluidiques, de minuscules laboratoires autonomes qui permettent aux scientifiques d'étudier le comportement des fluides - et dans ce cas, les gaz aussi, à l'échelle microscopique. Les versions précédentes du réacteur tentaient de mélanger des bulles d'hydrogène gazeux et de CO 2 dans le liquide mais aucune réduction ne s'est produite, peut-être parce que l'hydrogène gazeux hautement volatil s'est échappé avant qu'il n'ait eu le temps de réagir. La solution est venue dans les discussions entre Sojo et Hudson, qui a partagé une paillasse au RIKEN Center for Sustainable Resource Science à Saitama, Japon. Le réacteur final a été construit dans le laboratoire d'Hudson dans le Maine.

"Au lieu de faire barboter les gaz dans les fluides avant la réaction, la principale innovation du nouveau réacteur est que les fluides sont entraînés par les gaz eux-mêmes, donc il y a très peu de chance pour qu'ils s'échappent, " dit Hudson.

Les chercheurs ont utilisé leur conception pour combiner l'hydrogène avec du CO 2 produire une molécule organique appelée acide formique (HCOOH). Ce procédé de synthèse ressemble au seul CO connu 2 -voie de fixation ne nécessitant pas un apport énergétique global, appelée voie Wood-Ljungdahl acétyl-CoA. À son tour, ce processus ressemble à des réactions qui auraient pu avoir lieu dans d'anciens évents hydrothermaux océaniques.

« Les conséquences s'étendent bien au-delà de notre propre biosphère, " dit Sojo. " Des systèmes hydrothermaux similaires pourraient exister aujourd'hui ailleurs dans le système solaire, plus particulièrement en Encelade et en Europe, les lunes de Saturne et de Jupiter, respectivement - et de manière prévisible dans d'autres mondes rocheux d'eau à travers l'univers."

« Comprendre comment le dioxyde de carbone peut être réduit dans des conditions géologiques douces est important pour évaluer la possibilité d'une origine de la vie sur d'autres mondes, qui permet de comprendre à quel point la vie peut être commune ou rare dans l'univers, " a ajouté Laurie Barge du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, un auteur sur l'étude.

Les chercheurs ont transformé le CO 2 en molécules organiques dans des conditions relativement douces, ce qui signifie que les résultats peuvent également être pertinents pour la chimie de l'environnement. Face à la crise climatique actuelle, il y a une recherche continue de nouvelles méthodes de CO 2 réduction.

« Les résultats de cet article touchent à de multiples thèmes :de la compréhension des origines du métabolisme, à la géochimie qui sous-tend les cycles de l'hydrogène et du carbone sur Terre, mais aussi aux applications de la chimie verte, où le travail bio-géo-inspiré peut aider à promouvoir des réactions chimiques dans des conditions douces, " a ajouté Shawn E. McGlynn, également auteur de l'étude, basé à l'Institut de technologie de Tokyo.