D'où vient la vie ? Dans les années récentes, de nombreux scientifiques sont passés d'une préférence à une "soupe primordiale" dans des bassins d'eau à des sources hydrothermales profondes dans l'océan en tant que source originale de vie sur Terre. Mais l'un des plus gros problèmes avec cette idée est que les chercheurs ont été incapables de recréer en laboratoire l'un des processus clés qui auraient été impliqués si cette théorie était vraie.

Spécifiquement, ils n'ont pas été capables de former de simples membranes cellulaires dans des conditions proches de l'eau de mer, dont la plupart s'accordent à dire qu'il aurait fallu créer les premiers organismes vivants. Mais mes collègues et moi avons récemment montré, dans un article dans Nature Ecology and Evolution, que la combinaison de molécules que les scientifiques ont utilisées pour recréer ces membranes ne reflète pas les composants qui auraient été disponibles à l'époque. En réalité, nous avons trouvé que, avec les bons ingrédients, les conditions des évents océaniques sont en fait nécessaires pour former certaines membranes cellulaires.

Imaginez la Terre il y a 4,5 milliards d'années. La période de l'histoire géologique que nous appelons l'Hadéen n'était pas aussi infernale qu'on le croyait autrefois. Ce n'était pas une mer de lave alimentée par d'innombrables volcans, bien qu'ils aient certainement existé. C'était probablement plus comme de petites zones de surface rocheuse entourées d'un océan d'eau mondial substantiel.

Mais ce n'était pas l'océan que nous connaissons aujourd'hui. il faisait plus chaud, plus acide et riche en fer. L'atmosphère était principalement de l'azote, dioxyde de carbone et pas d'oxygène. Il n'y avait pas non plus de vie. Pourtant au fond de l'océan, quelque chose commençait à se produire.

Les produits chimiques chauds s'élevant à travers le fond marin ont permis une réaction chimique entre l'hydrogène et le dioxyde de carbone, produire des composés organiques simples. Ces molécules organiques ont réagi pour former des composés de plus en plus complexes. Ceux-ci se sont encapsulés dans de simples membranes cellulaires et sont devenus encore plus complexes, produire des molécules qui pourraient transporter des informations et éventuellement de l'ADN. C'étaient les premières cellules vivantes qui pouvaient se développer, diviser et évoluer.

C'est peut-être ainsi que la vie sur Terre a commencé. Il existe encore de nombreuses théories différentes sur comment et où la vie a commencé, y compris ceux proposant des bassins hydrothermaux, les calottes glaciaires ou même l'espace extra-atmosphérique. Pour essayer de comprendre lequel de ces paramètres est le plus plausible, les scientifiques prennent les différents composants essentiels à la vie et voient si nous pouvons trouver un moyen de les reproduire dans différentes conditions en laboratoire.

Nous n'essayons pas de créer la vie, simplement les différents morceaux dont il a besoin. Tout le monde ne peut pas s'entendre sur ce qu'est réellement la vie, mais une chose sur laquelle de nombreux scientifiques dans ce domaine s'accordent est que le premier organisme vivant aurait eu une membrane cellulaire.

Les membranes cellulaires sont principalement constituées de phospholipides, qui sont composés de molécules simples dont des acides gras, isoprénoïdes et sucres. Les phospholipides ne sont produits que par les organismes vivants. Mais des acides gras peuvent se former dans l'environnement par des réactions entre les roches et l'eau, et des isoprénoïdes ou des molécules similaires peuvent également être produits de cette manière.

Ces molécules simples forment des structures membranaires appelées vésicules, qui ressemblent à des cellules en ce qu'elles forment une membrane à double couche entourant un espace rempli d'eau. Il s'avère que les vésicules peuvent remplir plusieurs des mêmes fonctions que les membranes cellulaires. Cela a conduit les chercheurs sur l'origine de la vie à étudier la possibilité que les vésicules aient pu être les premières membranes cellulaires, ce qui leur a valu le titre de "protocellules".

De nombreuses expériences ont été réalisées sur des protocellules pour voir si elles peuvent résister aux conditions environnementales nécessaires aux premières cellules vivantes. Par exemple, ils se forment facilement dans l'eau, peut encapsuler d'autres molécules organiques, et l'ARN de la molécule semblable à l'ADN peut être fabriqué à l'intérieur d'eux. Un gros problème est que ces protocellules n'aiment pas le sel. En réalité, ils le détestent.

Les chercheurs ont montré que les protocellules ne se forment tout simplement pas en présence des concentrations de chlorure de sodium, magnésium et calcium présents dans l'eau de mer. Cela a conduit certains à prétendre que la vie n'aurait pas pu commencer dans l'océan.

Conditions nécessaires

Mais mes collègues et moi avons remarqué quelque chose à propos de toutes ces recherches antérieures. Les protocellules artificielles étaient constituées d'un à trois types de molécules, même si des expériences ont montré qu'il y aurait beaucoup plus de molécules disponibles dans l'océan primordial.

Lorsque nous avons utilisé une combinaison de 14 molécules, nous avons découvert que nous pouvions former des protocellules capables d'encapsuler des molécules organiques, même dans les mélanges de chlorure de sodium, magnésium et calcium à des concentrations d'eau de mer. Les solutions devaient être autour de 70°C et alcalines, autour de pH 12.

Nos travaux montrent non seulement que ces protocellules peuvent se former dans les conditions créées par les cheminées hydrothermales, mais qu'ils ont réellement besoin de ces conditions pour survivre. Cela ne prouve pas que la vie a commencé dans les évents, mais il renouvelle la possibilité qu'il a fait. Il est également pertinent pour la recherche de la vie sur d'autres planètes. Il est possible que des cheminées hydrothermales alcalines existent au fond des océans sur les lunes glacées de Jupiter et de Saturne.

Cependant, le problème de l'origine de la vie n'est pas encore résolu, avec des recherches prometteuses en cours de plusieurs théories différentes. C'est une période très excitante pour le domaine et nous nous rapprochons lentement de la réponse à l'une des questions les plus fondamentales de la vie. Nous avons montré que des membranes peuvent se former là où cela était auparavant considéré comme impossible. Qui sait ce qui sera prouvé possible à l'avenir ? Au fur et à mesure que les preuves s'accumulent pour chacune de ces théories, finalement, il deviendra clair quel environnement était le site le plus probable de l'origine de la vie.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.