Des chercheurs de l’Université de Newcastle ont réalisé des progrès significatifs dans la compréhension des origines de la vie sur Terre en simulant d’anciennes conditions de cheminées hydrothermales. Cela a conduit à la création de molécules organiques clés, susceptibles de former les premières membranes cellulaires. Leurs découvertes, cruciales pour comprendre le développement précoce de la vie, suggèrent également la possibilité d’une genèse de la vie sous les surfaces glacées des lunes de notre système solaire.
Des scientifiques de l’Université de Newcastle, soutenus par le Natural Environmental Research Council du Royaume-Uni, se sont penchés sur le mystère de l’émergence de la vie sur Terre il y a plus de 3,5 milliards d’années.
Ils ont exploré la transformation de matériaux géologiques inertes en premiers systèmes vivants. Leurs expériences impliquaient de combiner de l’hydrogène, du bicarbonate et de la magnétite riche en fer dans des conditions similaires à celles des sources hydrothermales douces. Ce processus a abouti à une gamme de molécules organiques, comprenant notamment des acides gras comportant jusqu’à 18 atomes de carbone.
Publié dans la revue Communications Terre et Environnement, leurs découvertes pourraient révéler comment certaines molécules clés nécessaires à la production de la vie sont fabriquées à partir de produits chimiques inorganiques, ce qui est essentiel pour comprendre une étape clé de la formation de la vie sur Terre il y a des milliards d’années. Leurs résultats pourraient fournir une genèse plausible des molécules organiques qui forment les anciennes membranes cellulaires, qui ont peut-être été sélectivement choisies par les premiers processus biochimiques sur la Terre primordiale.
Les acides gras dès les premiers stades de la vie
Les acides gras sont de longues molécules organiques qui ont des régions qui attirent et repoussent l’eau et qui formeront automatiquement des compartiments cellulaires dans l’eau. Ce sont ces types de molécules qui auraient pu constituer les premières membranes cellulaires. Pourtant, malgré leur importance, il était difficile de savoir d’où provenaient ces acides gras dans les premiers stades de la vie. Une idée est qu’ils pourraient se former dans les bouches hydrothermales où l’eau chaude, mélangée à des fluides riches en hydrogène provenant de bouches sous-marines, était mélangée à de l’eau de mer contenant du CO.2.
Le groupe a reproduit dans son laboratoire des aspects cruciaux de l’environnement chimique trouvé dans les premiers océans de la Terre et le mélange de l’eau chaude alcaline provenant de certains types de sources hydrothermales. Ils ont découvert que lorsque des fluides chauds riches en hydrogène étaient mélangés à de l’eau riche en dioxyde de carbone en présence de minéraux à base de fer présents sur la Terre primitive, cela créait les types de molécules nécessaires à la formation des membranes cellulaires primitives.
L’auteur principal, le Dr Graham Purvis, a mené l’étude à l’Université de Newcastle et est actuellement associé de recherche postdoctoral à l’Université de Durham.
Il a déclaré : « Au cœur de la création de la vie se trouvent les compartiments cellulaires, cruciaux pour isoler la chimie interne de l’environnement externe. Ces compartiments ont joué un rôle déterminant dans la promotion de réactions vitales en concentrant les produits chimiques et en facilitant la production d’énergie, servant potentiellement de pierre angulaire aux premiers instants de la vie.
Les résultats suggèrent que la convergence de fluides riches en hydrogène provenant de sources hydrothermales alcalines avec des eaux riches en bicarbonates sur des minéraux à base de fer aurait pu précipiter les membranes rudimentaires des premières cellules au tout début de la vie. Ce processus pourrait avoir engendré une diversité de types de membranes, certaines servant potentiellement de berceau à la vie au début de la vie. De plus, ce processus de transformation aurait pu contribuer à la genèse d’acides spécifiques présents dans la composition élémentaire des météorites.
Le chercheur principal, le Dr Jon Telling, lecteur en biogéochimie, à l’École des sciences naturelles de l’environnement, a ajouté :
« Nous pensons que cette recherche pourrait constituer la première étape dans l’origine de la vie sur notre planète. Les recherches dans notre laboratoire se poursuivent désormais pour déterminer la deuxième étape clé ; comment ces molécules organiques initialement « collées » aux surfaces minérales peuvent s’envoler pour former des compartiments cellulaires sphériques délimités par une membrane ; les premières « protocellules » potentielles qui ont formé la première vie cellulaire. »
Curieusement, les chercheurs suggèrent également que des réactions similaires créant des membranes pourraient encore se produire dans les océans sous la surface des lunes glacées de notre système solaire aujourd’hui. Cela soulève la possibilité d’origines alternatives de vie dans ces mondes lointains.
L’étude a été financée par le Conseil de recherche sur l’environnement naturel.
