Pour trois ans, Tara Djokic, un doctorat étudiant à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud Sydney, parcouru le paysage hostile de la région de Pilbara en Australie-Occidentale à la recherche d'indices sur la façon dont d'anciens microbes auraient pu produire les stromatolites abondants qui y ont été découverts dans les années 1970.

Les stromatolites sont ronds, des structures minérales multicouches qui vont de la taille d'une balle de golf aux ballons météo et représentent la plus ancienne preuve qu'il y avait des organismes vivants sur Terre il y a 3,5 milliards d'années.

Les scientifiques qui pensaient que la vie avait commencé dans l'océan pensaient que ces formations minérales s'étaient formées dans des eaux peu profondes, eau de mer salée, tout comme les stromatolites vivants dans la zone classée au patrimoine mondial de Shark Bay, qui est à deux jours de route du Pilbara.

Mais ce que Djokic a découvert au milieu de la chaleur étouffante et des roches rouge sang de la région était la preuve que les stromatolites ne s'étaient pas formés dans l'eau salée mais plutôt dans des conditions plus proches des sources chaudes de Yellowstone.

La découverte a repoussé de 580 millions d'années l'émergence de la vie microbienne sur terre et a également renforcé une hypothèse de changement de paradigme présentée par les astrobiologistes de l'UC Santa Cruz, David Deamer et Bruce Damer :cette vie a commencé, pas dans la mer, mais sur terre.

La découverte de Djokic, ainsi que les recherches menées par l'équipe de l'UC Santa Cruz, Djokic, et Martin Van Kranendonk, directeur du Centre australien d'astrobiologie - est décrit dans un article de couverture de huit pages dans le numéro d'août de Scientifique américain .

"Ce qu'elle (Djokic) a montré, c'est que la plus ancienne preuve fossile de la vie se trouvait dans l'eau douce, " dit Deamer, un dégingandé de 78 ans qui a exploré la région avec Djokic, Dame, et Van Kranendonk en 2015. "C'est une continuation logique de la vie qui commence dans un environnement d'eau douce."

Le modèle de la vie commençant sur terre plutôt que dans la mer pourrait non seulement remodeler notre idée de l'origine de la vie et de l'endroit où elle pourrait se trouver, mais même changer la façon dont nous nous voyons.

Les bonnes conditions de vie

Pendant quatre décennies, depuis que le navire de recherche Alvin a découvert des sources hydrothermales en eaux profondes qui étaient des habitats pour des bactéries et des vers spécialisés qui ressemblaient à quelque chose d'un roman de science-fiction, les scientifiques ont émis l'hypothèse que ces évents de pompage de minéraux et de gaz étaient exactement ce qu'il fallait pour que la vie commence.

Mais Deamer, qui se décrit comme un scientifique qui aime jouer avec de nouvelles idées, pensait que la théorie avait des défauts. Par exemple, des molécules essentielles à l'origine de la vie seraient dispersées trop rapidement dans un vaste océan, il pensait, et l'eau de mer salée inhiberait certains des processus qu'il savait nécessaires au début de la vie.

Deamer avait passé la première partie de sa carrière à étudier la biophysique des membranes composées de molécules semblables à du savon qui forment les limites microscopiques de toutes les cellules vivantes. Plus tard, étant donné un morceau de la météorite Murchison qui avait atterri en Australie en 1969, Deamer a découvert que la roche spatiale contenait également des molécules semblables à du savon vieilles de près de 5 milliards d'années qui pourraient former des membranes stables. Plus tard encore, il a démontré que les membranes aidaient les petites molécules à se joindre pour former des molécules porteuses d'informations plus longues appelées polymères.

Trekking aux volcans de la Russie à l'Islande et randonnée à travers le désert de Pilbara, Les observations de Deamer et de ses collègues sur l'activité volcanique ont suggéré l'idée que les sources chaudes fournissaient le bon environnement pour le début de la vie. Deamer a même construit une machine qui simulait la chaleur, acidité, et des cycles humides et secs de sources chaudes et l'a installé dans son laboratoire sur le campus de l'UC Santa Cruz.

"Je pense, de temps en temps, il faut être assez courageux et assez audacieux pour essayer de nouvelles idées, " dit Deamer. " Bien sûr, certains de mes collègues pensent même « assez idiot ». Mais c'est la chance que vous prenez."

Repenser la chronologie

Dans la vision de Deamer, la Terre ancienne consistait en un immense océan parsemé de masses terrestres volcaniques. La pluie tomberait sur la terre, créer des bassins d'eau douce qui seraient chauffés par géothermie puis refroidis par ruissellement. Certains des éléments clés de la vie, créé lors de la formation de notre système solaire, seraient tombés sur Terre et se seraient rassemblés dans ces piscines, devenir suffisamment concentré pour former des composés organiques plus complexes.

Les bords des bassins subiraient des périodes de mouillage et de séchage au fur et à mesure que les niveaux d'eau montaient et descendaient. Pendant ces périodes humides et sèches, les membranes lipidiques aideraient d'abord à assembler les composés organiques appelés polymères, puis formeraient des compartiments qui encapsuleraient différents ensembles de ces polymères. Les membranes agiraient comme des incubateurs pour les fonctions de la vie.

Deamer et son équipe pensent que la première vie a émergé de la production naturelle d'un grand nombre de ces "protocellules" enveloppées d'une membrane.

Bien qu'il y ait encore un débat pour savoir si la vie a commencé sur terre ou dans la mer, la découverte d'anciens fossiles microbiens dans un endroit comme le Pilbara montre que ces zones géothermiques, pleines d'énergie et riches en minéraux nécessaires à la vie, abritaient des micro-organismes vivants bien plus tôt qu'on ne le croyait.

La recherche de la vie sur d'autres planètes

Selon Deamer et ses collègues, cette découverte et leur modèle d'origine des sources chaudes ont également des implications pour la recherche de la vie sur d'autres planètes. Si la vie commençait sur terre, puis Mars, qui s'est avéré avoir des dépôts de sources chaudes de 3,65 milliards d'années similaires à ceux trouvés dans la région de Pilbara en Australie, pourrait être un bon endroit pour regarder.

Pour Damer, la nouvelle « hypothèse de bout en bout » de la façon dont la vie a commencé sur terre propose autre chose :que l'origine de la vie n'était pas seulement une simple histoire d'individu, cellules concurrentes. Plutôt qu'une nouvelle vision plausible du début de la vie pourrait être une unité commune de protocellules qui ont survécu et évolué grâce à la collaboration et au partage de l'innovation plutôt qu'à une concurrence stricte.

"Cette, " il a dit, « est un changement fondamental qui pourrait avoir un impact sur la façon dont nous pensons à notre monde, nous-mêmes, et notre avenir :autant dépendant de la collaboration que guidé par la concurrence."

Assis dans son bureau du quatrième étage sur le campus, Deamer sourit en racontant la lettre que Charles Darwin a écrite à un ami en 1871, qui a spéculé que la vie pourrait avoir commencé dans "un petit étang chaud."

Ce n'est pas loin du compte, Deamer a dit, « sauf que nous appelons les nôtres « petites flaques d'eau chaudes ». »